羅年華，鐘瑜紅，汪 波，王 勇，蔡久彪

(1.上饒師范學(xué)院，化學(xué)化工學(xué)院，江西上饒334001；2. 新建三中，江西南昌330100 )

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有機(jī)催化鹵代親核試劑參與的串聯(lián)反應(yīng)研究進(jìn)展

羅年華1，鐘瑜紅1，汪 波1，王 勇1，蔡久彪2

(1.上饒師范學(xué)院，化學(xué)化工學(xué)院，江西上饒334001；2. 新建三中，江西南昌330100 )

近年來，有機(jī)小分子催化鹵代親核試劑參與的串聯(lián)反應(yīng)引起了化學(xué)家們的高度重視，他們發(fā)展了大量有價(jià)值的新型串聯(lián)反應(yīng)，制備了許多有用的手性和藥物分子。常見的鹵代親核試劑主要包括α或γ-鹵代親核試劑。由于這些鹵代親核試劑的α或γ-位含有鹵素，它們與親電試劑發(fā)生第一步的親核反應(yīng)后，能夠再與親核試劑發(fā)生反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)兩步反應(yīng)的串聯(lián)。對(duì)近年來有機(jī)小分子催化的α或γ-鹵代親核試劑參與的串聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行了綜述。

親核試劑；串聯(lián)反應(yīng)；鹵代；有機(jī)催化

串聯(lián)反應(yīng)(tandem reaction, cascade reaction, domino reaction) 是指兩步或者兩步以上的反應(yīng)在相同的條件下連續(xù)進(jìn)行，而不需要對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行分離和純化，一次性得到最終產(chǎn)物的一類反應(yīng)。串聯(lián)反應(yīng)在一些復(fù)雜分子的合成中具有非常廣泛的應(yīng)用。有機(jī)小分子催化非常適合用于構(gòu)建串聯(lián)反應(yīng)。首先，由于有機(jī)催化反應(yīng)一般在很溫和的條件下進(jìn)行，因此多數(shù)有機(jī)官能團(tuán)能夠耐受。其次，有機(jī)小分子催化反應(yīng)是多種催化模式共存的，因此容易實(shí)現(xiàn)多種反應(yīng)的串聯(lián)[1]。近年來，有機(jī)小分子催化的串聯(lián)反應(yīng)受到了化學(xué)家們的高度重視，發(fā)展了大量有價(jià)值的新型串聯(lián)反應(yīng)，制備了許多有用的手性分子。

碳親核試劑是有機(jī)合成中應(yīng)用最廣泛的親核試劑，一般含有比較活潑的亞甲基或次亞甲基。最常見的碳親核試劑包括：1,3-二羰基化合物、硝基烷烴、醛酮類以及烯醇硅醚類化合物。如果這些碳親核試劑的α或γ-位含有鹵素，它們與親電試劑發(fā)生第一步的親核反應(yīng)后，能夠再與親核試劑發(fā)生反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)兩步反應(yīng)的串聯(lián)。本文將對(duì)近年來有機(jī)小分子催化的α或γ-鹵代親核試劑參與的串聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行總結(jié)和論述。

1 有機(jī)催化α-鹵代親核試劑的串聯(lián)反應(yīng)

1.1 有機(jī)催化α-鹵代1,3-二羰基化合物的串聯(lián)反應(yīng)

α-鹵代丙二酸酯是α-鹵代1,3-二羰基化合物中最具有代表性的一類化合物。2007年，Cordova小組報(bào)道了α,β-不飽和醛與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)。該反應(yīng)在手性仲胺二芳基脯氨醇硅醚(3和4)的催化下，得到了非常有用的2-醛基環(huán)丙烷類化合物(圖1)[2]，反應(yīng)的對(duì)映選擇性高達(dá)99%。此反應(yīng)一次性形成了兩個(gè)C-C鍵、兩個(gè)手性中心及一個(gè)季碳中心，可以用來合成一些手性的天然環(huán)丙烷類化合物。2008年，Cordova小組報(bào)道再次報(bào)道了α,β-不飽和醛與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[3],取得了類似的結(jié)果。

圖1 α,β-不飽和醛與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

作者還研究了α-溴代乙酰乙酸乙酯與α,β-不飽和醛的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)。在相同的反應(yīng)條件下，得到了2-醛基環(huán)丙烷類化合物，該反應(yīng)以非常高的非對(duì)映選擇性(>25:1)和對(duì)映選擇性(高達(dá)94%)得到了目標(biāo)產(chǎn)物(圖2)。

圖2 α-溴代乙酰乙酸乙酯與α,β-不飽和醛的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

2007年，王偉小組也報(bào)道了α,β-不飽和醛與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)。該反應(yīng)以3為催化劑，以2,6-lutidine為添加劑，順利得到目標(biāo)產(chǎn)物，并保持了反應(yīng)優(yōu)秀的對(duì)映選擇性 (圖3)[4]。

圖3 α,β-不飽和醛與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

作者經(jīng)過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，使用乙酸鈉為添加劑時(shí)得到了一種副產(chǎn)物(環(huán)丙烷的開環(huán)產(chǎn)物)，作者認(rèn)為底物8與9在催化劑作用下，首先發(fā)生Michael/α-烷基化反應(yīng)，接著發(fā)生了脫質(zhì)子與開環(huán)反應(yīng)(retro-Michael)得到產(chǎn)物11 (圖4)。

圖4 脫質(zhì)子與開環(huán)反應(yīng)(retro-Michael)

與此同時(shí)，Ramon Rios小組報(bào)道了3催化的α,β-不飽和醛與不對(duì)稱α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[5]，得到了與Cordova小組相似的結(jié)果(圖5)。該反應(yīng)以非對(duì)稱的α-溴代-β-酮酯為親核試劑，得到的產(chǎn)物分子中含有一個(gè)季碳手性中心，反應(yīng)的對(duì)映選擇性高達(dá)99%。

圖5 α,β-不飽和醛與不對(duì)稱α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

2010年，Campagne小組報(bào)道了α-取代的α,β-丙烯醛與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[6]，成功地在目標(biāo)產(chǎn)物分子中引入了一個(gè)手性季碳中心。作者對(duì)添加劑的影響進(jìn)行了比較研究，發(fā)現(xiàn)以2,6-Lutidine 為添加劑比N-Methylimidazole得到的結(jié)果要好，其非對(duì)映選擇性和對(duì)映選擇性都有所提高。作者對(duì)得到的底物進(jìn)行了衍生，獲得了多手性中心的橋環(huán)內(nèi)酰胺和橋環(huán)內(nèi)酯(圖6)。

圖6 α-取代的α,β-丙烯醛與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

2009年，鄢明小組報(bào)道了脫甲基奎寧20催化的α,β-不飽和硝基烯與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[7]。通過添加DABCO，反應(yīng)可以高選擇性地得到反式結(jié)構(gòu)的α-硝基環(huán)丙烷類化合物(圖7)。

圖7 α,β-不飽和硝基烯與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

2010年，Lattanzi小組也報(bào)道了α,β-不飽和硝基烯與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)。該小組使用的催化劑為2,2’-(二萘基)脯氨醇21e，反應(yīng)的對(duì)映選擇性只有49% (圖8)[8]。

圖8 α,β-不飽和硝基烯與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

'2011年，Maruoka小組報(bào)道了在相轉(zhuǎn)移催化劑作用下α-取代α,β-不飽和硝基烯烴與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)。該反應(yīng)以23a為催化劑、碳酸銫為添加劑，以良好的對(duì)映選擇性得到了S-構(gòu)型的異噁唑啉類化合物(圖9)[9]。該反應(yīng)的一大優(yōu)點(diǎn)是催化劑的用量降低到了1 mol %。

圖9 α-取代α,β-不飽和硝基烯烴與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

2011年，Lattanzi小組報(bào)道了α-芳基亞甲基-1,3-茚滿二酮與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[10]。在此反應(yīng)中，作者發(fā)現(xiàn)2,2’-二(3,5-二甲基苯基)脯氨醇21d是最有效的催化劑(67% ee)。由于在反應(yīng)過程中生成的溴化氫會(huì)引起催化劑的中毒失活，因此需要加入100 mol %的催化劑。此外，該反應(yīng)還有一些不足，那就是反應(yīng)的對(duì)映選擇性不高，只獲得中等到良好的對(duì)映選擇性(圖10)。

圖10 α-芳基亞甲基-1,3-茚滿二酮與α-溴代丙二酸酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

1.2 有機(jī)催化α-鹵代硝基烷烴化合物的串聯(lián)反應(yīng)

α-鹵代硝基甲烷是最具代表性的α-鹵代硝基烷烴，不僅能與一些Michael受體發(fā)生串聯(lián)反應(yīng)得到硝基環(huán)丙烷類化合物[11]，還能與亞胺發(fā)生串聯(lián)反應(yīng)得到具有生物活性的吖啶類化合物，這類反應(yīng)具有廣闊的應(yīng)用前景。

2006年, Steven V. Ley小組報(bào)道了proline tetrazole 29催化的環(huán)己烯酮與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[12]，以中等到良好的對(duì)映選擇性得到硝基環(huán)丙烷類化合物(圖11)。作者考查了堿性添加劑對(duì)反應(yīng)對(duì)映選擇性的影響，發(fā)現(xiàn)以嗎啡啉作為添加劑，反應(yīng)的對(duì)映選擇性最好。

圖11 環(huán)己烯酮與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

2009年，鄢明小組也報(bào)道了環(huán)己烯酮與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[13]。使用了另外一種催化劑(手性單磺酰二胺)31，取得了很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)考查了酸/堿添加劑對(duì)反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)酸添加劑和堿添加劑對(duì)反應(yīng)的對(duì)映選擇性都有著顯著的影響：在沒有加入酸添加劑的情況下，只能得到少量的產(chǎn)物；而在沒有加入堿添加劑的情況下，卻得不到目標(biāo)產(chǎn)物。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，以苯甲酸和N-甲基嗎啡啉(NMM)作為混合添加劑，反應(yīng)得到了最好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以90%的產(chǎn)率和95%的對(duì)映選擇性得到目標(biāo)產(chǎn)物(圖12)。

圖12 環(huán)己烯酮與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

與此同時(shí)， 王詠梅小組也報(bào)道了環(huán)己烯酮與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[14]。在奎寧胺32的催化下，反應(yīng)獲得了非常優(yōu)秀的產(chǎn)率和對(duì)映選擇性。不但α-溴代硝基甲烷在該反應(yīng)中取得了非常好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其他的α-溴代硝基烷烴(如α-溴代硝基乙烷)在該類反應(yīng)也能取得很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖13)。作者提出了反應(yīng)的機(jī)理，在手性奎寧胺32的催化下，底物27和28首先反生不對(duì)稱Michael反應(yīng)形成過渡態(tài)，接著發(fā)生α-烷基化反應(yīng)得到關(guān)環(huán)產(chǎn)物，比較合理的解釋了反應(yīng)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖13 環(huán)己烯酮與溴代硝基烷烴的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

2008年，Córdova小組報(bào)道了α,β-不飽和醛與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[15]。作者對(duì)催化劑進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)3是最好的催化劑。作者進(jìn)一步考查了堿添加劑對(duì)反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)在以三乙胺作為堿添加劑時(shí)，反應(yīng)得到了最好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖14)。產(chǎn)物經(jīng)過進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化，得到了β-硝基羧酸酯，而β-硝基羧酸酯是合成藥物Baclofen的前體，在其它的一些手性藥物合成中也具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

圖14 α,β-不飽和醛與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

與此同時(shí)， 鄢明小組也報(bào)道了α,β-不飽和醛與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[16]。通過改變反應(yīng)條件，在甲醇和乙酸鈉的反應(yīng)體系中，產(chǎn)率得到明顯提高，而且產(chǎn)物的對(duì)映選擇性也有所提高。此外，催化劑的用量降低到了10 mol % (圖15)。

圖15 α,β-不飽和醛與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

2009年，Takemoto小組報(bào)道了α,β-不飽和-α-腈基酰亞胺與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[17]。作者發(fā)現(xiàn)雙功能硫脲是最有效的催化劑，通過對(duì)催化劑的篩選，確定環(huán)己二胺衍生的叔胺硫脲39給出最好的產(chǎn)率和對(duì)映選擇性。同時(shí)考查了堿添加劑對(duì)反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)三乙胺是最好的添加劑(圖16)。

圖16 α,β-不飽和-α-腈基酰亞胺與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

2011年，Bencivenni小組報(bào)道了羥基吲哚類衍生物與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[18]。通過對(duì)催化劑的篩選，作者發(fā)現(xiàn)奎寧胺衍生的硫脲42為最優(yōu)的催化劑。以碳酸鈉為堿添加劑和甲基叔丁基乙醚為溶劑，該反應(yīng)以19:1的非對(duì)映選擇性和98%的對(duì)映選擇性得到螺環(huán)羥基吲哚類化合物。這類化合物可作為HIV-1的抑制劑，在藥物研究中具有非常重要的應(yīng)用。作者對(duì)反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了討論，認(rèn)為硫脲上的氫和酰亞胺上的羰基之間形成的三個(gè)氫鍵對(duì)反應(yīng)的立體選擇性起到了非常關(guān)鍵的作用(圖17)。

圖17 羥基吲哚類衍生物與溴代硝基甲烷的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

采用亞胺類化合物作為親電試劑與α-溴代硝基甲烷反應(yīng)，可得到吖啶類化合物。吖啶廣泛存在于多種天然產(chǎn)物及藥物中[19]，自然界中許多具有吖啶環(huán)的化合物表現(xiàn)出顯著的生物活性，例如絲裂霉素A、B和C，還有泊飛霉素、絲紫霉素等，這些化合物都是從輪枝鏈霉菌的土壤浸出液中提取出來的重要天然抗腫瘤藥物(圖18)。吖啶環(huán)由于三元環(huán)的高度張力，可接受多種親核試劑進(jìn)攻，得到立體或區(qū)域選擇性的開環(huán)產(chǎn)物，是合成含氮官能團(tuán)化合物的有效中間體。

圖18 具有吖啶環(huán)的幾種抗腫瘤藥物

2009年，Ritu Kapoor小組報(bào)道了磺酰亞胺與α-溴代硝基甲烷的串聯(lián)反應(yīng)，得到以順式吖啶為主的產(chǎn)物。該類產(chǎn)物具有很高的合成利用價(jià)值，如果將來能發(fā)展為不對(duì)稱催化反應(yīng)，其利用價(jià)值會(huì)更高(圖19)[20]。

圖19 磺酰亞胺與α-溴代硝基甲烷的串聯(lián)反應(yīng)

1.3 有機(jī)催化其它α-鹵代親核試劑的串聯(lián)反應(yīng)

α-鹵代醛是典型的α-鹵代親核試劑，主要用于氮雜卡賓催化的反應(yīng)中，如：Diels-Alder反應(yīng)、[4+1]環(huán)加成反應(yīng)。在2006年，Bode小組報(bào)道了手性氮雜卡賓催化的α-鹵代醛與α,β-不飽和-γ-酮酯的Diels-Alder反應(yīng)[21]。作者發(fā)現(xiàn)在手性催化劑(手性茚醇衍生的氮雜卡賓48)的催化下，該反應(yīng)可以高對(duì)映選擇性得到目標(biāo)產(chǎn)物。同時(shí)，作者考查了堿添加劑對(duì)反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)在三乙胺存在時(shí)，反應(yīng)的結(jié)果最好(88% yield, >20:1 dr, 99% ee)。在此反應(yīng)中添加劑的作用是中和反應(yīng)過程中生產(chǎn)的HCl (圖20)。

圖20 α-鹵代醛與α,β-不飽和-γ-酮酯的Diels-Alder反應(yīng)

2011年，游書力小組報(bào)道了1,2-二苯基乙二胺衍生的手性卡賓52催化的α-鹵代苯丙醛的不對(duì)稱Diels-Alder反應(yīng)[22]。作者也考查了堿添加劑對(duì)反應(yīng)的影響，也發(fā)現(xiàn)三乙胺是最好的添加劑。該反應(yīng)在催化劑52和三乙胺存在下，取得了最好的結(jié)果，以中等到良好的產(chǎn)率和對(duì)映選擇性得到目標(biāo)產(chǎn)物(圖21)。

圖21 α-鹵代苯丙醛的不對(duì)稱Diels-Alder反應(yīng)

在2010年，鐘國富小組報(bào)道了手性仲胺催化的α-鹵代醛與硝基烯烴的[4+1]關(guān)環(huán)反應(yīng)，得到了非常有用的順式異唑啉類化合物[23]。作者考查了催化劑的影響，發(fā)現(xiàn)疊氮衍生的催化劑4e的催化效果最好。同時(shí)考察了α-鹵代醛中鹵素對(duì)反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)底物為α-氯代醛時(shí)，得到的結(jié)果不理想。如果把底物改用α-溴代醛時(shí)，反應(yīng)的產(chǎn)率和對(duì)映選擇性有明顯的提高。使用α-碘代醛能取得最好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(94% yield, 11:1 dr, >99% ee)。作者提出了反應(yīng)的機(jī)理，認(rèn)為在手性仲胺56的催化下，底物53和54首先反生不對(duì)稱Michael反應(yīng)，形成過渡態(tài)B。接著發(fā)生氧雜親核取代反應(yīng)得到關(guān)環(huán)產(chǎn)物(以順式產(chǎn)物55為主)，比較合理地解釋了反應(yīng)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖22)。

圖22 α-鹵代醛與硝基烯烴的[4+1]關(guān)環(huán)反應(yīng)

2 有機(jī)催化的γ-鹵代親核試劑的串聯(lián)反應(yīng)

γ-鹵代親核試劑是一類很重要的鹵代親核試劑，廣泛應(yīng)用于串聯(lián)反應(yīng)中。但是，有機(jī)催化的γ-鹵代親核試劑參與的串聯(lián)反應(yīng)報(bào)道得很少。

2007年，Co′rdova報(bào)道了γ-溴代乙酰乙酸乙酯與α,β-不飽和醛的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[24]。在手性仲胺催化劑3的催化下，反應(yīng)取得了最好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其對(duì)映選擇性高達(dá)98%(圖23)。作者對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了解釋，認(rèn)為手性仲胺與底物反生Michael加成反應(yīng)得到中間體B，接著發(fā)生γ-烷基化得到環(huán)戊烷類化合物。這類化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物中，它們的環(huán)戊基結(jié)構(gòu)是一些具有生理和藥理活性的天然產(chǎn)物的關(guān)鍵骨架。作者進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，如果把γ-溴代乙酰乙酸乙酯換成γ-氯代乙酰乙酸乙酯，則只能得到第一步Michael加成的產(chǎn)物，不能發(fā)生后續(xù)的關(guān)環(huán)反應(yīng)。

圖23 γ-溴代乙酰乙酸乙酯與α,β-不飽和醛的串聯(lián)反應(yīng)

2012年，盧一新小組報(bào)道了硝基烯烴與γ-溴代乙酰乙酸乙酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)[25]。通過對(duì)催化劑的篩選，作者發(fā)現(xiàn)蘇氨酸衍生的叔胺硫脲62是最好的催化劑。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，堿添加劑對(duì)反應(yīng)的產(chǎn)率和對(duì)映選擇性有著非常顯著的影響。加入堿添加劑后，反應(yīng)的產(chǎn)率和對(duì)映選擇性有了明顯的提高。在蘇氨酸衍生的叔胺硫脲62的催化作用下，該反應(yīng)以90%的產(chǎn)率和90%的對(duì)映選擇性得到特窗酸類化合物(圖24)。

圖24 硝基烯烴與γ-溴代乙酰乙酸乙酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

2011年，我們報(bào)道了4-氯代乙酰乙酸乙酯與亞胺的有機(jī)催化不對(duì)稱Mannich加成反應(yīng)[26]。通過對(duì)催化劑的篩選，發(fā)現(xiàn)基于吡咯烷的手性叔胺硫脲催化劑的催化性能最優(yōu)。此外也對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)該催化體系對(duì)多種亞胺均能獲得良好的催化活性和立體選擇性。在此基礎(chǔ)上，我們合成了一系列具有潛在生物活性的特窗酸類化合物(圖25)。

圖25 亞胺與γ-氯代乙酰乙酸乙酯的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)

3 總結(jié)與展望

有機(jī)催化的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)已經(jīng)成為當(dāng)今有機(jī)合成中一類簡便和高效的合成方法。眾多的催化模式可以使科學(xué)家們充分地發(fā)揮創(chuàng)造力，設(shè)計(jì)出更有效的串聯(lián)反應(yīng)。雖然目前已經(jīng)發(fā)展了很多種優(yōu)秀的有機(jī)催化α-鹵代親核試劑的不對(duì)稱串聯(lián)反應(yīng)，但有機(jī)催化的γ-鹵代親核試劑的串聯(lián)反應(yīng)報(bào)道很少。因此在以后的研究中，應(yīng)該重視對(duì)有機(jī)催化γ-鹵代親核試劑的串聯(lián)反應(yīng)的研究，以合成更多有價(jià)值的手性分子。此外也需要發(fā)展催化效果更好的小分子催化劑，改進(jìn)反應(yīng)的收率和立體選擇性。我們相信這個(gè)領(lǐng)域會(huì)在今后產(chǎn)生更多出色的結(jié)果，并且更廣泛地應(yīng)用于復(fù)雜天然產(chǎn)物和手性藥物的合成。

[1] Grondal C, Jeanty M, Enders D. Organocatalytic cascade reactions as a new tool in total synthesis[J]. Nature Chemistry, 2010, 2 (3):167-178.

[2] Ramon R, Henrik S, Zhao G L, et al. A simple organocatalytic enantioselective cyclopropanation of α,β-unsaturated aldehydes [J]. Adv Synth Catal, 2007, 349: 1028 -1032.

[3]Ismail I, Zhao G L, Ramon R, et al. One-pot organocatalytic domino Michael/ α-alkylation reactions: direct catalytic enantioselective cyclopropanation and cyclopentanation reactions [J]. Chem Eur J, 2008, 14: 7867-7879.

[4] Xie H X, Zu L S, Li H, et al. Organocatalytic enantioselective cascade Michael-alkylation reactions: synthesis of chiral cyclopropanes and investigation of unexpected organocatalyzed stereoselective ring opening of cyclopropanes [J]. J Am Chem Soc, 2007, 129:10886-10894.

[5] Xavier C, Francisco C, Ramon R, et al. Asymmetric organocatalytic cyclopropanation-highly stereocontrolled synthesis of chiral cyclopropanes with quaternary stereocenters [J]. Eur J Org Chem, 2009, 77:3075-3080.

[6] Vincent T, Arievander L, Renata M, et al. Organocatalyzed cyclopropanation of a-substituted α,β-unsaturated aldehydes: enantioselective synthesis of cyclopropanes bearing a chiral quaternary center [J]. Chem Eur J, 2010, 16:7875-7880.

[7] Xuan Y N, Nie S Z, Yan M, et al. Highly enantioselective synthesis of nitrocyclopropanes via organocatalytic conjugate addition of bromomalonate to α, β-unsaturated nitroalkenes [J]. Org let, 2009, 11: 1583-1586.

[8]Alessio R, Alessandra L. Stereoselective synthesis of functionalised cyclopropanes from nitroalkenes via an organocatalysed Michael-initiated ring-closure approach [J]. Tetrahedron Asymmetry, 2010, 21: 1155-1157.

[9] Taichi K, Akihiro Y, Sunhwa S, et al. Catalytic asymmetric syntheses of isoxazoline-N-oxides under phase-transfer conditions [J]. Chem Commu, 2011, 47: 4358-4360

[10] Alessio R, Sara M, Consiglia T, et al. Synthesis of activated cyclopropanes by an MIRC strategy: anenantioselective organocatalytic approach to spirocyclopropanes [J]. Eur J Org Chem, 2011, 79:5096-5103.

[11] (a) Donaldson W A. Synthesis of clclopropane containing natural products. Tetrahedron, 2001, 57: 8589-8591; (b) Wessjohann L A, Brandt W, Thiemann T. Biosynthesis and metabolism of cyclopropane rings in natural compounds [J]. Chem Review, 2003, 103: 1625-1629..

[12] Henriette M, Hansen D A, Steven V L, et al. A new asymmetric organocatalytic nitrocyclopropanation reaction [J]. Chem Commun, 2006, 45:4838-4840.

[13] Du Q S, Dong L T, Yan M, et al. Asymmetric conjugate addition of bromonitromethane to cyclic enones catalyzed by chiral monosulfonated diamines [J]. Arkiivoc, 2009, (xiv) :191-199.

[14] Lv J, Lin Z, Wang Y M, et al. Enantioselective synthesis of functionalized nitrocyclopropanes by organocatalytic conjugate addition of bromonitroalkanes to α , β-unsaturated enones [J]. Chem Eur J, 2009, 15:972-979.

[15] Jan V, Zhao G L, Armando C. Organocatalytic asymmetric nitrocyclopropanation of α, β-unsaturated aldehydes [J]. Tetrahedron Letters, 2008, 49: 4209-4212.

[16] Zhang J M, Yan M, Hu Z P, et al. Organocatalytic conjugate addition of 1-bromonitroalkanes to α, β-unsaturated aldehydes: synthesis of nitrocyclopropanes [J]. Tetrahedron, 2009, 65: 802-806.

[17] Tsubasa I, Shota S, Yoshiji T. Enantioselective nitrocyclopropanation of α, β-unsaturated-α-cyanoimides catalyzed by bifunctional thiourea [J]. Syn lett, 2009, 2009:1627-1630

[18] Fabio P, Paolo R, Andrea M, Giorgio B. Organocatalytic Michael-alkylation cascade: the enantioselective nitrocyclopropanation of oxindoles [J]. Chem Eur J, 2011, 17:2842-2845.

[19] (a) Sweeney J B, Aziridines. epoxides' ugly cousins. Chem Soc Rev, 2002, 31 (5): 247-258; (b) Tanner D. Chiral aziridines-their synthesis and use in stereoselective transformations [J]. Angew Chem, 1994, 33(6): 599-619.

[20] Lal D S, Yadav G, Ritu K. The first diastereoselective nitroaziridination of N-tosylaldimines with 1-bromonitroalkanes [J]. Tetrahedron Letters, 2009, 50: 5420-5423.

[21] He M, Gerson J U, and Jeffrey W B. Chiral N-heterocyclic carbene catalyzed cnantioselective oxodiene Diels-Alder reactions with low catalyst loadings [J]. J Am Chem Soc, 2006, 128:15088-15089.

[22] Rong Z Q, Jia M Q, You S L. (1R,2R)-DPEN-derived triazolium salts for enantioselective oxodiene Dielse-Alder reactions [J]. Tetrahedron, 2011, 67: 9329-9333.

[23] Shi Z G, Tan B, Zhong G F, et al. Catalytic asymmetric formal [4+1] annulation leading to optically active cis-isoxazoline N-oxides [J]. Org let, 2010, 12:5402-5405.

[24] Ramon R, Jan V, Henrik S, et al.One-pot organocatalytic domino Michael/α-alkylation reactions: highly enantioselective synthesis of functionalized cyclopentanones and cyclopentanols [J]. Tetrahedron Letters, 2007, 48:5835-5839.

[25]Dou X W, Han X Y, Lu Y X. From the Feist-Benary reaction to organocatalytic domino Michael-alkylation reactions: asymmetric synthesis of 3-(2H)-furanones [J]. Chem Eur J, 2012, 18: 85-89.

[26] Luo N H, Sun X, Yan M, et al. Asymmetric synthesis of O-alkylated tetronic acid derivatives via an organocatalytic Mannich reaction and subsequent intramolecular cyclization [J]. Tetrahedron Asymmetry, 2011, 22:1536-1541.

Organocatalytic Cascade/domino Reactions of Halogented-nuclear Reagent

LUO Nian-hua1, ZHONG Yu-hong1, WANG Bo1, WANG Yong1, CAI Jiu-biao2

(1.School of Chemistry and Chemical Engineering, Shangrao Normal University, Shangrao Jiangxi, 334001; 2. The Third Middle School of Xin-jian, Nanchang Jiangxi, 330100)

Recently, great attention has been directed to the organocatalytic cascade reactions of nuclear reagent. Chemists have developed a large number of new value-cascade reactions and have prepared many useful chiral and drug molecules. The common nuclear reagents included α or γ- Halogenated nuclear reagents. Firstly, the nuclear reagents containing α or γ- Halogen reacted with the affinity reagent and then, reacted with the nuclear reagent to achieve the cascade reactions. This review summarizes recent advances of organocatalytic cascade reactions of α or γ- Halogenated nuclear reagents.

nuclear reagent; cascade/domino reactions; halogenated; organocatalytic

2015-06-23.

江西省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目( GJJ14717)

羅年華(1982-)，男，江西吉安人，講師，博士，主要研究方向?yàn)椴粚?duì)稱合成和方法學(xué)研究。E-mail:luoxiaoge102@163.com

O626

A

1004-2237(2015)06-0063-10

10.3969/j.issn.1004-2237.2015.06.013