近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化雜環(huán)合成研究組（202組）萬伯順、王春翔等人在催化環(huán)加成反應(yīng)研究工作中取得新進(jìn)展，成功實(shí)現(xiàn)了氮雜七元環(huán)吖庚因類雜環(huán)的選擇性合成，相關(guān)結(jié)果以通訊的形式發(fā)表在近期的《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上（Angew. Chem. Int. Ed.2016,55,2861-2865）。
大連化物所催化合成吖庚因類雜環(huán)研究取得新進(jìn)展
不飽和含氮化合物參與的環(huán)加成或環(huán)化反應(yīng)是構(gòu)建含氮雜環(huán)化合物非常有效的手段之一。其中具有張力環(huán)的小分子化合物由于其化學(xué)性質(zhì)的多樣性而受到有機(jī)化學(xué)家的關(guān)注和重視，并在天然產(chǎn)物和藥物合成中的應(yīng)用也越來越廣泛。氮雜丙烯啶（2H-azirines）是自然界中最小的不飽和含氮三元環(huán)化合物，其環(huán)張力較大，光化學(xué)活性高，因此鍵的斷裂方式比較豐富。但迄今為止，氮雜丙烯啶主要是通過C–N單鍵斷裂方式產(chǎn)生三原子合成子參與不同的環(huán)加成或環(huán)化反應(yīng)，用于構(gòu)建多種多樣的含氮雜環(huán)化合物，比如吡咯、吡啶、吲哚、異喹啉和吡嗪等。相比之下，氮雜丙烯啶中C–C單鍵斷裂的鍵能較高（在熱條件下高于50.0 kcal/mol），在反應(yīng)中通常不易發(fā)生。
近年來，萬伯順研究員團(tuán)隊(duì)一直致力于發(fā)展催化雜環(huán)合成的新方法新策略，并成功實(shí)現(xiàn)了氮雜五元環(huán)（Angew. Chem. Int. Ed.2012,51, 1693；Angew. Chem. Int. Ed.2015,54, 10613）、六元環(huán)（Angew. Chem. Int. Ed.2011,50, 7162）和橋聯(lián)八元環(huán)（Angew. Chem. Int. Ed.2014,53, 11940）化合物的選擇性合成。然而通過環(huán)加成反應(yīng)構(gòu)建七元含氮雜環(huán)化合物一直是該領(lǐng)域的研究難點(diǎn)。研究組在前期工作中發(fā)現(xiàn)，二炔（diyne）與三原子合成子的環(huán)加成反應(yīng)很難構(gòu)建七元環(huán)化合物，反應(yīng)通常停留在[3+2]環(huán)加成階段生成五元含氮化合物（Chem. Commun.2013,49, 5073）。為了解決這個(gè)問題，該研究組嘗試選用氮雜丙烯啶作為合成子。通過研究發(fā)現(xiàn)，在釕催化劑條件下，氮雜丙烯啶可以和二炔發(fā)生[3+2+2]環(huán)加成反應(yīng)得到氮雜七元環(huán)吖庚因類衍生物（azepines）。該反應(yīng)可以在室溫下發(fā)生，條件溫和、底物范圍廣、具有高度專一選擇性。反應(yīng)過程中氮雜丙烯啶通過 -碳消除的方式發(fā)生C–C單鍵斷裂，從而作為三原子合成子參與到環(huán)加成反應(yīng)中。該研究為深入了解氮雜丙烯啶化學(xué)以及進(jìn)一步構(gòu)建和發(fā)展其它雜環(huán)化合物提供了新的思路。
以上研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。
