英语原文共 18 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
N-杂环卡宾催化苯偶姻反应的最新进展
摘要：
N-杂环卡宾已作为一类强大的有机催化剂而介导了各种有机催化。苯偶姻反应是是由NHC催化的最早的碳-碳键形成反应之一。NHC催化反应的快速发展大体上导致了各种苯偶姻和苯偶姻型反应的发展。本文是一篇对这种NHC催化的苯偶姻反应的一篇综述。
介绍：
苯偶姻反应（或缩合）是由这个反应使两分子芳香醛催化合成的产物命名的。一分子的醛的功能是作为一个酰基负离子，另一个作为羰基亲电试剂来合成醛基酮（苯偶姻）。这是100%原子经济的产生新的立体中心的方法。这个反应有事也指脂肪醛的酮醇缩合反应。同一种醛的两个分子的缩合称为均苯偶姻缩合反应，而两种不同的醛的缩合被称为交叉苯偶姻缩合反应。从机理上讲，反应涉及极性反转（醛）的一种醛生成当量的酰基负离子，该反应由催化剂介导。碱金属氰化物和N-杂环卡宾（NHC）是两个主要的一类已知可催化苯偶姻反应的催化剂。这篇综述着重介绍了NHC催化苯偶姻反应的领域。
历史上第一个苯偶姻反应是由Wohler和Liebig在1832年报道的。他们发现氰基负离子可以催化两个芳香醛分子结合得到alpha;-羟基酮。一个多世纪以后Ukai报道了噻唑盐催化的苯偶姻反应。这可以认为是使用偶氮盐的有机催化的早期实例。Breslow于1958年提出了噻唑盐催化的苯偶姻反应的反应机理。他将催化活性物质描述为噻唑两性离子（NHC的共振结构），并提出反应是通过烯胺中间体进行的。后者现在被普遍称为“Breslow中间体”。Breslow的这项开创性发现为卡宾催化领域的进一步发展铺平了道路。差不多三十年以后，Bertrand和同事们证实了卡宾作为苯偶姻反应的催化活性物质，可以合成稳定的磷基卡宾。Arduengo和同事们在1991年确定了稳定的NHC。这两篇关于分离NHC的报告按时NHC比以前考虑的要稳定和强大。随后的几年见证了对NHC的兴趣的重燃和大量的报告，主要剂中在他们的催化活性上。
Breslow最初提出的噻唑盐催化苯偶姻反应的机理可以描述如下(方案1)[3]。Lapworth提出了氰化物阴离子是如何在氰化物催化的苯偶姻反应[8]中首先作为亲核试剂，然后作为离开基团起作用的。类似地，Breslow提出了噻唑盐通过碱的脱质子作用产生亲核的噻唑啉物种1。叶立德1也可以表示为它的共振结构1 (卡宾)。芳香醛亲核加成1生成四面体中间体2。后者然后经历一个质子移动，以提供一个烯醇衍生物3。醛的羰基碳现在由于与氮和硫的孤对结合而变成亲核实体。这种酰基阴离子的等价物被称为“布雷斯洛中间体”。它与另一种醛分子反应生成醇盐中间体4。质子转移和随后的噻唑亚叉1释放得到最终产物alpha;-羟基酮5。Breslow证明了咪唑衍生叶立德也能催化苯偶姻反应。在大多数情况下，NHC催化由醛生成苯偶姻在本质上是可逆的。
在下面的章节中，详细讨论了由NHCs催化的各种类型的苯偶姻反应。总的来说，噻唑盐衍生的NHCs作为苯偶姻反应的催化剂得到了广泛的应用，而三唑衍生的NHCs则是苯偶姻对映选择性转化的常用催化剂。
综述：
均苯偶姻反应
均苯偶姻缩合构成了醛的整体催化二聚，其中来自一个分子的酰基阴离子加到醛的另一个分子上。(可以注意到，术语“homo”意味着相同醛的两个分子之间的反应。不应将其误解为“同源”苯偶姻反应)。苯偶姻反应在碱性介质中是可逆的，在其他NHC介导的醛类反应中，均苯偶姻产物通常作为副产物被分离出来。与交叉苯偶姻变体相比，没有化学选择性问题使得同苯偶姻反应不那么具有挑战性。NHC介导的醛到相应羧酸的气相氧化可以与均苯偶姻反应竞争，但是可以通过小心地从反应混合物中排除氧来限制。最近几篇关于均苯偶姻反应的报道将在下面的文章中讨论。
Stetter在1976年关于噻唑盐催化的苯偶姻反应的报告可以被认为是第一份合成规模的NHC催化的苯偶姻反应的报告[9]。很久以后，在2005年，Xu和Xia使用N-烷基取代的咪唑鎓卡宾6来有效地促进苯偶姻反应。虽然需要高催化剂负载量(50摩尔%)，但是反应可以在温和的条件下进行。据观察，中性和富电子的芳族醛提供了良好的苯偶姻产物收率，而缺电子的芳族醛和脂族醛反应缓慢(方案2) [10]。
Iwamoto和同事使用了具有长脂肪侧链的NHC预催化剂7来促进水介质中的苯偶姻反应。反应活性的提高归因于催化剂的疏水烷基链在水介质中形成胶束。与各种芳香族和异族芳香醛(方案3)[11]反应良好。
随后，该小组公开了双(苯并咪唑)前驱体8作为水介质中苯偶氮缩合更有效的催化剂的应用。在这里，NHC预催化剂在两个咪唑实体之间合并了一个长脂肪族桥。这些单元的聚集创造了一个疏水环境，其中两个芳香醛受到催化(方案4)[12]。
不对称均苯偶姻反应
NHC催化的不对称苯偶姻反应领域的大部分进展已经在两篇优秀的综述中有所涉及[6，7]。下面讨论一些最近的例子。
在方案5中给出了已被探索用于介导不对称苯偶姻反应的手性NHC催化剂的选定列表。由You开发的双三唑鎓催化剂9在95% ee [13]中促进了不对称苯偶姻反应。Enders开发了焦谷氨酸衍生的三唑鎓盐10，其以相似的对映选择性介导苯偶姻反应[14]。
手性三唑鎓催化剂11通过氢键相互作用将手性信息传递给苯偶姻产物[15]。Waser的手性双功能(硫)脲NHC 12也依赖氢键介导不对称苯偶姻反应[16]。2-吡啶基附件将Ukaji的手性三唑鎓催化剂13与类似的盐区分开来[17]。Rafiński开发的螺环(1R)-樟脑衍生的三唑鎓盐14也成功地催化了不对称苯偶姻缩合反应[18]。
五氟苯基三唑催化剂15是迄今为止报道的最有效的不对称苯偶姻反应。Inoue和他的同事发现，在低负载量(4 mol %)下，它能促进苯甲醛的均偶联，从而以90%的产率和gt; 99%的ee提供苯偶姻(方案6) [19]。
交叉苯偶姻反应
交叉苯偶姻反应结合两种不同的醛，其中一种起酰基阴离子的等效作用。总共有四种可能的产品;一对同质苯偶姻和交叉苯偶姻加合物。当其中一种醛由于电子或空间位阻的原因反应性显著降低时，可以观察到底物驱动的选择性。后一种效应可以通过使用体积庞大的NHCs而放大。一般来说，NHC介导的电子和空间上相似的醛的选择性交叉苯偶姻反应仍然是一个极具挑战性的转化。
1985年，Inoue和同事报道了NHC催化的芳香族和脂肪族醛与甲醛的选择性交叉苯偶姻反应导致alpha;-羟基酮的形成。虽然交叉苯偶姻产物有很好的选择性，但产率较低(方案7)[20]。
后来，Kuhl和Glorius利用噻唑盐17生成的NHC合成alpha;-羟基酮18，产量很高。这种高选择性的交叉苯偶姻反应具有非常广泛的底物范围(方案8)[21]。
Yang和他的同事开发了一种芳香族醛和乙醛的分子间交叉偶联。在方案7:Inoue的交叉苯偶姻反应报告的控制下，反应出现了有趣的差异。催化剂，即噻唑盐19和三唑盐20。噻唑衍生物卡宾优先介导芳香醛与乙醛偶联形成Breslow中间体。相反，三氮化碳烯更倾向于激活乙醛生成相应的酰基阴离子当量，然后与芳香醛偶联(方案9)[22]。可以提到的是，Connon, Zeitler和同事也报道了噻唑和三唑预催化剂用于选择性交叉苯偶氮反应[23]。
Glorius介绍了一些噻唑NHC预催化剂，在具有不同主链取代的氮上赋予了空间体积大的芳基。这些NHCs在分子间的交联苯偶姻反应中表现出高水平的反应活性和选择性，提供了一个不对称取代的苯偶姻[24]库。亲电性芳醛上的邻位取代基的存在(这可能阻碍了NHC直接添加到这些醛上)对于高选择性是必要的(方案10)。
Yang和同事们报道了芳香醛和脂肪醛的催化化学选择性分子间交叉苯偶姻缩合反应。化学选择性是通过使用大量过量的脂肪醛(摩尔比为1∶15)[25]来实现的。因此，与前面的例子相比，芳香醛上的导向基团不是高选择性的先决条件。使用连续的催化反应，以便重复使用用于实现选择性的过量脂肪醛。有趣的是，该反应可以重复最多五次，而不影响产物的产率和化学选择性(方案11)。
吗啡啉酮和哌啶酮衍生物三唑预催化剂可以高度选择性地催化脂族和芳香醛[26]的交叉苯偶氮反应。平滑和选择性的苯偶氮反应观察到广泛的线性和支链脂肪醛以及芳香醛(方案12)。值得注意的是，脂肪醛的功能是酰基阴离子的等价物，导致烷基酮(苯偶姻)产物的形成。
不对称交叉苯偶姻反应
由于化学选择性和立体选择性都必须由单一催化剂控制，因此发展对映选择性交叉苯偶姻反应是一项艰巨的任务。不出所料，大多数NHC催化的，对映选择性交叉苯偶姻反应采用两个不同的羰基组分的组合，以尽量减少化学选择性问题。一组选定的不对称交叉苯偶姻反应将在下一节中描述。
Enders实验室开发了一种NHC催化的芳基醛和芳基三氟甲基酮的结合。这种直接分子间交叉苯偶姻反应具有较高的收率和化学选择性。反应得到了具有季间正中心的alpha;-羟基-alpha;-三氟甲基酮25。在此反应条件下，两醛之间的同向苯偶姻缩合反应是可逆的。这最终导致了所观察到的交叉苯偶姻产物的选择性形成。后来发现三氟甲基酮胺26在类似的反应条件[28]下也具有亲电性。虽然不对称转化的最初尝试并不成功，但后来使用手性催化剂27(方案13)[29]发展了杂芳香醛(酰基供体)和芳基三氟甲基酮的对映选择性交叉苯偶氮反应。
缺乏电子的三氮化合物NHC 23介导了醛和alpha;-酮酯的高效和化学选择性的交叉苯偶联反应，产生了具有第四系对映中心[30]的丙烯酰产物。值得注意的是，在这些反应条件下，没有观察到竞争性的氢化反应。多种脂肪族和芳香醛作为酰基供体，而几种alpha;-酮酯可以作为亲电偶联伴侣，以中等至良好的产量提供所需的产品(方案14)。有趣的是，使用手性NHC开发该反应的对映选择性的初步实验返回了对映选择性水平(76% ee)。
随后，Gravel及其同事报道了脂肪醛和alpha;-酮酯的高收率化学选择性和对映选择性分子间交叉苯偶姻反应。值得注意的是，该反应提供了对映体富集的叔醇。通过使用缺电子缬氨酸衍生的三唑鎓盐预催化剂28(方案15) [31]获得了优异的对映体选择水平。此外，用NaBH4非对映选择性还原交叉苯偶姻产物提供了有价值的合成二醇产物。
Goodman和Johnson揭示了在NHC催化的不对称交联苯偶姻反应中beta;-晕-alpha;-酮酯的动态动力学分解。其中，芳香醛与beta;-立体-alpha;-酮酯的交叉苯偶联反应得到了完全取代的beta;-环-alpha;-乙醇酸衍生物，具有较高的非对映选择性和对映选择性[32]。氨基茚酚衍生物手性三唑盐29生成NHC的结果最好(方案16)。多种芳香醛和一系列beta;-环alpha;-酮酯参与了该反应，得到了手性乙醇酸衍生物。
以手性氨基茚醇-三唑盐29为原料生成NHC，催化多种醛类与炔酮类之间的对映选择性苯偶姻反应。反应得到了取代丙烯醇的高收率和对映选择性(方案17)。值得注意的是，催化生成的Breslow中间体可以选择性地与壬基酮进行1,2-加成反应，而没有竞争性的steter -type反应。
氮杂苯偶姻反应
在氮杂-苯偶姻反应中，醛产生的酰基阴离子与氮杂亲电试剂反应。具有吸电子n取代基的亚胺是最常用的aza亲电试剂，反应得到alpha;-氨基羰基化合物作为产物。为了方便起见，本节还讨论了由NHC引起的醛类酰基阴离子加成亚硝基化合物从而形成羟肟酸衍生物的过程。
无酰亚胺在NHC催化的阿氮苯偶氮与醛反应中起亲电性作用。反应性酰亚胺是在磺酰胺衍生物30[34]上的碱作用下原位生成的。同时，噻唑- 31衍生的NHC从醛中生成Breslow中间体。这两个反应中间体的结合以优异的产率提供了alpha;-氨基酮32(方案18)。
在NHC 31的催化下，苯甲醛与亚胺的非对映选择性[4 1]环化形成顺式-2-氨基- 3-羟基茚酮。亚胺亲电试剂由alpha;-磺酰基- n - boc胺33原位生成(方案19)。最初的交叉氮杂-苯偶氮与亚胺的醛的一个官能反应，随后是一个分子内醛醇反应，以提供茚酮框架[35]。
噻唑预催化剂31也能有效地介导芳香族和杂芳香族醛与未激活芳香族亚胺34(方案20)[36]的交叉氮杂-苯偶姻反应。相应的苯偶姻(代替醛)与亚胺34的对照反应也得到alpha;-氨基酮产物35，产率为71%。这表明该反应涉及醛-同苯偶姻加合物的可逆生成。
由手性三唑盐36生成的NHC有效地促进了脂肪醛与n - boc保护亚胺的对映选择性交叉氮-苯偶姻反应。醛的作用是酰基供体，亚胺的作用是受体(图21)。NHC与高亲电性的N-Boc亚胺相结合，形成aza-Breslow中间体;然而，在反应条件下，它是可逆的。重要的是，在这个反应中形成的手性纯alpha;-氨基酮是有机合成[37]的重要组成部分。
双环五氟三唑盐生成的NHC促进醛与n - pmp -亚胺酯的氮杂-苯偶氮交叉反应，生成alpha;-氨基-beta;-酮酯，产率较高(方案22)[38]。在优化的反应条件下，可以耐受一系列官能团。
Mattson和Scheidt开发了一种酰基硅烷与亚胺的催化偶联反应来合成氨基酮(方案23)。反应通过从酰基硅烷生成布雷斯洛中间体，然后与亚胺[39]交叉偶联进行。
2005年，Miller和他的同事利用手性噻唑盐38催化了交叉氮杂-苯偶姻的对映选择性反应。产物在反应条
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[257896]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
