金催化炔醛與烯烴的Diels Alder環(huán)化反應(yīng)

肖曄林

（江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院， 江西 贛州 341000）

引言

經(jīng)過(guò)化學(xué)工作者的不斷嘗試和努力，構(gòu)建這個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的化學(xué)合成方法還是被我們?nèi)祟?lèi)逐漸地掌握。例如，salvileucalin A經(jīng)過(guò)酶氧化作用和分子內(nèi)的D-A反應(yīng)合成過(guò)程可以由salvileucalin B獲得。

這個(gè)反應(yīng)的基本反應(yīng)過(guò)程是：一個(gè)反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)生成的乙烯基取代的環(huán)狀鄰苯碳醌的分子內(nèi)進(jìn)行D-A反應(yīng)的過(guò)程。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)在金作催化劑時(shí)中間體吡喃鹽與烯烴的反應(yīng)是一個(gè)離子化多步的D-A反應(yīng)機(jī)理[1]。這個(gè)反應(yīng)具有底物適用性廣、官能團(tuán)容忍性好及條件溫和等優(yōu)點(diǎn)。

很多自然界存在的物質(zhì)或具有生物活性物質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)是含有三元環(huán)、五元環(huán)及六元環(huán)的環(huán)丙烷并環(huán)的三環(huán)[3.2.1.02,7]辛烷化合物。比如，環(huán)塞舌爾烯及依詩(shī)瓦酮，是來(lái)源于植物墨西哥鼠尾草，它具有對(duì)抗肺腺癌和結(jié)腸腺癌細(xì)胞的細(xì)胞毒素的活性[2]。

除了獲得環(huán)丙烷并環(huán)的多環(huán)結(jié)構(gòu)這類(lèi)分子比較難——反應(yīng)復(fù)雜、反應(yīng)驟多及反應(yīng)條件苛刻，這類(lèi)化合物卻展現(xiàn)出了非常優(yōu)異的生物活性。

合成有機(jī)化學(xué)家們一直對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)化合物分子非常感興趣，這里一直是合成化學(xué)工作者的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。在這里，新的合成策略和技術(shù)方法不斷地被實(shí)驗(yàn)成功。如何能選擇性地、高效地構(gòu)建高張力的多環(huán)化合物是合成化學(xué)方向最具挑戰(zhàn)性的課題之一。只有三個(gè)碳原子的環(huán)丙烷是最小環(huán)狀有機(jī)分子，同時(shí)，環(huán)丙烷化合物分子也是最高的結(jié)構(gòu)張力的化合物[3]?？上攵?，環(huán)丙烷并環(huán)的化合物是具有更高張力的結(jié)構(gòu)。金屬作為催化劑的環(huán)丙烷化反應(yīng)已經(jīng)有了大量的文獻(xiàn)報(bào)道，但構(gòu)建這個(gè)不尋常的環(huán)丙烷并環(huán)體系仍然是非常值得一試的。

自然界中高效地合成分子的策略一直都備受合成化學(xué)家們關(guān)注。例如，有文獻(xiàn)就報(bào)道了這樣一個(gè)非常好的分子合成方法，由環(huán)己二烯A的分子內(nèi)D-A反應(yīng)去獲得salvileucalin B中的關(guān)鍵的三環(huán)[3.2.1.02，7]辛烷碎片 B（如圖 1）。

圖1 Salvileucalin B的核心結(jié)構(gòu)的仿生合成

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

緊接著，我們開(kāi)始了系統(tǒng)地探索（如圖2）。首先進(jìn)行的探索是炔醛與1，3-丁二烯反應(yīng)的不同反應(yīng)條件。

開(kāi)始用DCE為溶劑，催化劑是催化量的AgS-bF6，等當(dāng)量的鄰炔基苯甲醛和1-苯基-1，3-丁二烯作為反應(yīng)的主要兩個(gè)反應(yīng)物，反應(yīng)結(jié)果顯示沒(méi)有得到目標(biāo)產(chǎn)物，另人驚訝地獲得了產(chǎn)率50%的產(chǎn)物。接著，另外一些催化劑也嘗試了，值得高興的是，當(dāng)三氯化鐵、二氯化鋅和二氯化銅依次為催化劑時(shí)，實(shí)驗(yàn)成功獲得了反應(yīng)目標(biāo)的產(chǎn)物，不過(guò)反應(yīng)的產(chǎn)率有點(diǎn)低。除得到反應(yīng)目標(biāo)的產(chǎn)物之外，還檢測(cè)到了反應(yīng)副產(chǎn)物。深入的研究催化劑和添加劑發(fā)現(xiàn)三價(jià)的金催化劑可以催化這個(gè)反應(yīng)且可以得到唯一的產(chǎn)物[4]。例如，（KAuCl4·2H2O）二水合四氯金酸鉀作為催化劑時(shí)，目標(biāo)產(chǎn)物可以以20%的產(chǎn)率得到。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.1 目標(biāo)產(chǎn)物3-3a

圖2 鄰炔基苯甲醛與1-苯基-1,3-丁二烯反應(yīng)的條件優(yōu)化

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ9.24（d，J=8.3 Hz，2H），8.12（t，2H），8.04（t，2H），7.39（m，4H），6.93-6.80（m，3H），4.52（s，4H），3.57（t，J=5.2 Hz，1H)，2.88（d，J=4.7 Hz，1H），2.50-2.48 （t，1H），2.31 （m，1H），1.72（t，J=15.1 Hz，1H）.

13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ201.32，199.24，186.35，186.10，169.28，155.69，151.65，144.58，142.57，140.27，135.99，130.27，129.67，124.58，58.65，46.98，35.12，28.63，26.92，25.51.

2.2 目標(biāo)產(chǎn)物3-4a

1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ7.79（d，J=8.4 Hz，2H），7.65 （t，J=6.4 Hz，1H），7.51 （t，J=8.7 Hz，2H），6.93-6.84（m，6H），6.41 （t，J=4.1 Hz，2H），3.89（s，1H），3.65 （t，J=7.4 Hz，1H），2.95 （dd，J=8.4，1.0 Hz，1H），2.42（ddd，J=10.0，4.3，2.8 Hz，1H），2.40（d，J=3.8Hz，1H），2.28 （s，3H），1.40 （d，J=10.1 Hz，1H).

13C NMR(100 MHz，CDCl3）δ197.67，146.60，135.25，135.21，133.21，131.73，130.11，124.74，122.48，121.40，120.58，120.41，120.78，120.37，119.91，45.80，44.06，37.10 ，28.65，26.81，25.81，20.06.