铜催化的金属卡宾C(sp2)-H插入反应和铑催化的Buchner扩环反应

来源：X一MOL资讯

大环内炔作为一类性质独特的化合物广泛存在于材料、天然产物以及药物分子中，并且在很多研究领域都有着广泛的应用。在过去的几十年中，合成化学家们发展了很多合成大环内炔的策略，但是由于环内炔中环张力的存在，高效构建这类化合物的策略还是非常有限，特别是结构和官能团多样化的大环内炔化合物的构建方法有待开发。

早在2000年，Fürstner 小组就报道了利用炔烃复分解（RCAM）反应构建环状内炔，之后，这一方法被成功应用于含有环内炔骨架天然产物分子的合成（J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 11799）。另一方面，末端炔烃的偶联反应同样是合成环内炔的一类重要方法。近期，史晓东教授课题组报道了利用Au(Ⅲ)催化偶联反应合成了环内共轭二炔（Chem, 2018, 4, 1983）。此外，有效合成环内炔的策略还包括金属钯催化的Heck反应以及铜催化的Castro−Stephens偶联反应等（图1）。

图1. 经典的构建大环内炔的策略

近日，苏州大学的徐新芳教授课题组和中山大学的胡文浩教授课题组合作报道了通过金属催化形成的卡宾中间体直接构建大环内炔的新方法。重氮化合物在Cu(hfacac)2和Rh(esp)2催化下形成相应的金属卡宾中间体，并分别选择性的发生C(sp2)-H插入反应和Buchner扩环反应，简捷、高效地构建一系列多官能团兼容的苯并大环内炔化合物（图2）。

图2. 经由卡宾中间体过程选择性构建苯并大环内炔

金属卡宾作为一类高活性反应中间体，与不同的亲核反应位点可以发生多样化的反应。因此，其选择性控制一直是卡宾化学研究中的主要挑战。研究人员通过底物设计和催化剂的筛选，首先在原料分子中设计合适的链长和空间结构来克服在环化过程中的张力，再通过催化剂的筛选和优化，实现了一类通过分子内金属卡宾反应构建大环内炔的新方法。尽管可能存在许多潜在的副反应，包括分子内C(sp3)-H插入反应、卡宾/炔烃复分解反应（CAM）等，这一反应通过催化剂的控制，选择性地得到13-17元环的C(sp2)-H插入反应产物和13-20元环Buchner扩环的产物（图3）。

图3. 通过C(sp2)-H插入反应和Buchner扩环反应构建大环内炔

这一研究工作是首例通过金属卡宾反应形成碳-碳键来构建大环内炔的报道；同时，反应条件温和，不需要在芳基的反应位点预安装用以偶联的官能团，直接通过高效地卡宾反应选择性构建环内炔骨架化合物。相关工作发表在ACS Catalysis 上，文章的通讯作者为徐新芳教授和胡文浩教授，第一作者为苏州大学研究生曾倩。

Divergent Construction of Macrocyclic Alkynes via Catalytic Metal Carbene C(sp2)–H Insertion and the Buchner Reaction

Qian Zeng, Kuiyong Dong, Chao Pei, Shanliang Dong, Wenhao Hu, Lihua Qiu, Xinfang Xu 

ACS Catal., 2019, 9, 10773-10779, DOI: 10.1021/acscatal.9b04199

导师介绍

徐新芳

https://www.x-mol.com/university/faculty/49985

胡文浩

https://www.x-mol.com/university/faculty/49984