金催化炔烴的分子內串聯環化反應的研究現狀綜述

中圖分類號：TQ426.81 文獻標志碼：A文章編號：1004-0935（2025）06-1008-04

一直以來構建含氮雜環化合物時常用疊氮這種胺化試劑，這也受到了化學領域中專業人士的廣泛關注。而今，在過渡金屬催化和調配下疊氮與炔烴反應可以形成各種 a 亞胺金屬卡賓中間體，這引起了很多高校以及機構中各課題組的興趣。傳統的方法中，在反應時吡啶氮鹽會產生吡啶類化合物，而這種吡啶類化合物無法加以利用且污染環境，在改用疊氮類試劑時，會在反應中釋放出一分子氮氣而不產生污染環境的吡啶類廢物，從而避免了對環境的污染。這符合現代倡導的綠色化學的發展理念，增加了有機化學的合成方法學的多樣性，為實驗員提供一種新穎的合成方法。

1金催化的炔烴分子內的環化的一般機理

使用過渡金屬或質子酸催化炔烴時會發生多種類型的加成反應，如圖1所示，這可以用來構建CC單鍵、CH鍵和CX鍵。在引入雜原子到炔烴上時，炔烴活性增強，而且在炔烴電性改變后炔烴加成反應的區域選擇性調控得到順利開展。

極化后的炔烴活性增強，在過渡金屬催化和調配下更加容易接受各種親核試劑的進攻，得到多種金屬卡賓中間體，可用于合成更多可能的化合物。

2金催化的炔烴化合物分子內的環化來構建不同的化合物

在2005年，TOSTE課題組[1揭示了分子內疊氮與炔基金催化作用下的胺化反應，通過形成 a 亞胺金卡賓中間體，合成了一系列吡咯類環化合物。在反應過程中會放出一分子清潔氮氣，從根源上消除了這種反應對環境產生的污染。因此，在接下來十幾年的時間里，該類炔烴的胺化反應吸引了大量有機化學家的興趣，并得到了廣泛的關注，隨之也有大量的研究工作被報道。但是，這類炔烴的胺化反應還面臨著一個很大的挑戰，反應中所使用的過渡金屬僅局限于貴金屬，這就大大限制了該反應的應用性，因貴金屬高昂的價格，這也使得該類反應很難在實際的化工行業中得到應用。

到2011年，張立明課題組[2-展示了分子內炔鍵在金催化作用下與疊氮類化合物反應合成各種吲哚類化合物。吲哚的3號位容易給出電子是比較富電子的，即親核性較強，該課題組在反應中將吲哚的3號位變成了容易得到電子是親電性的碳，與常識相反地實現了吲哚3號位的電性的改變，即極性反轉。

在2015年，葉龍武課題組[7-9報道了金催化分子間炔酰胺與疊氮合成吲哚化合物。這項工作實現了首例報道在分子間實現了疊氮與炔烴類化合物反應，同樣是通過產生 亞胺金卡賓中間體，最后合成吲哚化類合物。

到了2018年，徐新芳課題組[10-1]首次開發了一種金催化分子內二芳基炔烴雙環反應合成高產吲哚化合物。該反應通過X-H插入反應來終止這種炔烴雙功能化轉化，從而為相應的多環框架提供結構多樣性，并首次分離和表征了關鍵中間體3H-吲哚。此外，這些生成的四環吲哚以PCC為氧化劑的進一步轉化提供了以高產率直接獲得螺吲哚的途徑。

2022年，OHNO課題組[12]報道了金催化分子內炔鍵與疊氮合成吲哚稠環化合物。芐基官能化的形成可以構建稠合的吲哚稠合的七元環。2種異構體分別可通過CC單鍵的環化和CN單鍵的環化來合成。結合調節反陰離子效應通過調節疊氮基取代芳基部分的電子密度和芐基碳正離子的穩定性來控制反應的選擇性。

同年，FABIE課題組[13]報道了在分子內炔鍵與疊氮通過金催化作用合成吲哚環化合物，成功地在接頭中氮原子的位置 a 引入丙二酸部分。丙二酸單元具有電子、空間位阻和構象協同效應，限制了胺與金中心之間的相互作用，同時通過拉近供體和親電卡賓中心來有利于氫化物轉移。

在2011年，GAGOSZ課題組[14]已經揭示了分子內炔鍵與疊氮可以在金催化作用下合成吲哚酮化合物，金催化分子內炔鍵與疊氮基的反應，提供了一種新的金催化反應合成吲哚酮類化合物的方法，2-炔基芳基疊氮化物在金催化作用下形成吲哚-3-酮和3-取代的吲哚，構建一系列吲哚酮類化合物，在此過程中可以使用各種氧或芳基親核試劑來捕獲中間體 a 亞胺金卡賓。

在2014年，OHNO課題組[15]用數據描述了分子內炔鍵與疊氮可以在金催化作用下合成吲哚并喹啉化合物，在分子內疊氮與炔鍵在金催化作用下反應會形成金卡賓，再由分子的雙鍵捕獲金卡賓后形成吲哚并喹啉類化合物。金催化劑與炔烴活化配位引起疊氮的親核攻擊后釋放一分子氮氣形成 a 亞胺金卡賓中間體，含有烯丙基硅烷部分的酰胺通過金卡賓中間體發生親電環合反應產生碳正離子，隨后消除TMS基團后脫金的同時芳構化生成吲哚喹啉。

在 2012 年，張立明課題組[16-18]又一次展示了他們關于在分子內使用金催化成功實現了利用炔鍵與疊氮合成吡咯環化合物的工作。吡咯這種結構的化合物許多具有生物活性，例如含有2，3-二氫-1H-吡咯雙環吡咯，其具有解熱鎮痛的酮咯酸和具有治療急性白血病、惡性淋巴瘤、列腺癌等疾病作用的7-甲氧基氮雜二氨基米托烯[19]。該組這次報道的是X-H插入反應終止這種炔烴雙功能化轉化，從而為相應的多環框架提供結構多樣性，他們首次分離和表征了關鍵中間體3H-吲哚。此外，這些生成的四環吲哚以PCC為氧化劑的進一步轉化提供了以高產率直接獲得螺吲哚的途徑[20-21]。這種中間體，是一個不穩定的1-氮雜二硒離子，經歷明顯的電環閉合，提供吡咯環。這種化學的合成實用性在7-甲氧基有絲分裂烯的正式合成中得到了證明。

在2016年，龔流柱課題組[22報道了炔烴與疊氮在金催化下合成咔唑化合物，這是利用分子內疊氮與炔烴的炔鍵的反應形成 a 亞胺金卡賓中間體后被分子間的苯乙炔捕獲形成咔唑類化合物。可推斷機理為：由疊氮進攻金活化的炔在釋放一分子 N₂ 后形成的 a 亞胺金屬卡賓可以和乙炔進行無環丙烯化從而生成環丙烯。根據已知的乙烯基金屬卡賓前體可推斷出環丙烯在金催化劑存在下是可能會轉化為金卡賓中間體，經過分子內金屬卡賓進行芳烴Friedel-Crafts型反應后再經質子化和互變異構化可以構建苯并咔唑。

在2016年，在葉龍武課題組[23]報道了分子內炔鍵與疊氮在金催化作用合成異喹啉化合物，同樣是分子內的疊氮與炔鍵的反應形成 a 亞胺金卡賓中間體后被分子內的羥基進攻形成異喹啉化合物。被金活化的炔烴在親核的疊氮進攻下加成后釋放一分子 N₂ ，生成 a 亞胺金屬卡賓中間體。隨后通過OH部分對 a 亞胺金屬卡賓進行分子內捕獲提供中間體，其進一步經歷質子轉移、脫金、脫氫氧化以構建稠合的異喹啉。這種通過 a 亞胺金屬卡賓中間體制備結構多樣化的融合異喹啉的高效實用方法重要地融合了六元環一步成型，突出了這種金催化串聯序列的力量。該方法的其他顯著特點包括易于獲得的起始材料、高靈活性、簡單的程序和溫和的反應條件。

3 發展方向

金催化有機反應的基本模式是活化碳多鍵（主要指炔烴），炔烴被活化后進攻體系中的親電基團進而形成金卡賓中間體。基于吲哚骨架這種有價值的雜環在天然產物和生物活性分子中普遍存在，且該骨架在藥物發現領域的突出實用性，人們對開發其構建和功能化的新策略一直保持熱情[24-25]。李永貴課題組[26通過金催化合成 α_a. -（3-芘基）酮。 a -（3-芘基）酮已被認為是具有生物活性的多功能建筑塊制備分子如色蛋白、色蛋白、 β. -碳堿和卡唑，也可以通過簡單的官能團相互轉化為相關的天然生物堿。CHEN等[27]詳細介紹了多種炔，如炔酰胺、疊氮炔、正炔苯胺、丙醇、丙炔苯基和其他炔，在金催化下合成不同吲哚骨架的方法及機理過程。已經有大量報道說明了可以利用金催化炔酰胺類化合物構造含氮雜環。這種構建方法已經被廣泛使用，在人們使用該方法的同時也發現了其中存在有待改進的地方。一般情況下人們利用過渡金屬活化炔烴后用疊氮、吡啶氮葉立德、氮雜丙烯啶等胺化試劑去進攻活化后易得電子的炔烴來產生 a 亞胺金屬卡賓中間體，產生新型卡賓的反應方式需要進一步研究，以此來豐富擴展有機合成方法學的多樣性[28]。在天然產物和活性分子中存在各種各樣的雜環骨架且通常是其核心骨架，各種藥物通常來自天然產物[29]，例如色氨酸是一種必需氨基酸，血清素和褪黑素是眾所周知的神經遞質，硬骨素B是一種萜類化合物可以作為強蛋白激酶c激活劑，絲裂素作為一種絲裂素生物堿已被應用作阿片受體調節劑。以上都是未來金催化活化炔烴來構建各種有意義有價值的化合物的不同方向，需要有關人士的不斷努力探索研究。

4結束語

綜述了這些年來關于炔烴化合物在金催化作用下被催化活化后進行環化異構化反應的研究情況，描述了各種炔酰胺與亞胺、苯胺和苯并三唑體系的金催化反應，重點表述了疊氮炔烴在金催化作用下構建吲哚骨架、喹啉骨架、吡咯骨架、咔唑酮骨架。金催化活化的炔烴被親核試劑進攻的反應已有大量研究，金卡賓種類的多樣性已經在各種文章報道中體現，但還存在未被發現的有趣的金卡賓中間體，大量有特點且極具價值的天然產物可以通過金催化進行構建。金催化同樣適用于合成了一些生物學上相關的海豚基序，包括一些海豚熒光團。

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Research Progress in Intramolecular Cyclization of Alkynes Catalyzed by Gold

YU Ning

（Wenzhou University，Wenzhou Zhejiang 325ooo， China）

Abstract：The transitionmetal-catalyzedreactionofnucleophilicamideswithazideanionisoneofthesimpleandeficientethods in organic synthesis.As acatalyst，gold has a widerangeof applications inorganicsynthesis，including hydrogenationof olefins， reductionofaldehydes，oxidationofalcohols，etc.For example，thesynthesis ofalkyescatalyzedbygoldcanbeusedtoconstruct complexmolecularframeworks.Through theactivationof goldcatalyst，alkynescanbetransformedintovariousfunctional compounds，andthencompoundswithspecificstructuresandfunctionscanbesynthesized，whichcanpromote thereactionto improve theyieldand promote intramolecularcascadereactions.With thecontinuous progressofscienceand technologyand the emergenceofnew materials，itisbelieved thatgoldcatalyticchemistrywillplayanimportantoleinmorefieldsandmakegreater contributions to the sustainable development of human society in the future.

Keywords：Asymmetric gold catalysis; Alkymidecompounds; Cyclization reaction