非金属参与下的氧化偶联/环化反应研究(2)

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偶联反应是有机合成化学中最基本的反应之一，是合成各种材料，药物分子的重要手段，在生物、化工、医药等领域中有着广泛的应用，为人类社会的发展做出了巨大的贡献。我们现今所需要做的就是充分利用反应物的各个原子，以期达到“绿色化学”的“原子经济性”。

含氮杂环化合物是一类具有重要生理活性的有机化合物,在天然产物中占有重要位置。其中,喹啉衍生物和吲哚啉酮类化合物由于其具有良好的生理活性及合成方法多样性,此类化合物的合成方法学的研究和发展是有机合成化学和工业、药学、生物化学上的应用的一个重要课题,而研究其绿色合成方法学是实现高效环境友好的主要合成途径之一。吲哚啉酮类化合物(特别是2、3位取代的吲哚酮类化合物的研究和发展的新型有机合物)由于其优良的反应活性及官能团兼容性,近年来在有机药物化学和生物领域受到广泛的重视。吲哚啉酮类化合物发展的方法学可应用于重要生物活性物质或中间体的合成中,成为当前化学家研究的重点内容。由于合成此类化合物的传统方法存在反应条件苛刻、产率低、选择性差等缺点,不符合当前绿色化学的需求;另外随着化学工业的迅速发展,环境污染日趋严重。因此寻求经济、简单、有效环境友好型的合成方法是目前有机化学的研究难点与热点之一。

1.2 氧化偶联反应

1.2.1 简述

氧化偶联反应在医药、农药、化工和材料等有机中间体的合成中发挥着日益重要的作用。其中，有关C-H键(包括sp、sp2和sp3 C-H键)的官能化反应已成为近年来有机化学领域的一个研究热点。此类反应在有机合成化学中最具基础性、简便性、可靠性和应用普适性的一种化学转化类型，因而长期以来一直受到了广泛的关注。

过渡金属催化的氧化偶联反应可以追溯到1869年，Glaser报道了可以利用末端炔烃自身氧化偶联制备共轭二炔烃。他使用铜盐(CuCl)作为催化剂，在氨水和乙醇的混合溶剂中，在空气中以苯乙炔为原料顺利得到了1,3-二炔，铜催化的这类反应又称为Glaser反应（式1）。后来，化学家们对这类反应的不断改进，催化剂由开始的单一的铜催化剂发展到钯催化剂、钯-铜催化剂和其它金属催化剂等等，末端炔烃自身偶联反应也已成为生成C(sp)-C(sp)键的最简便的途径。

后来，有关末端炔烃与其它试剂(一般是金属试剂以及含O、N等原子路易斯碱的试剂)的氧化偶联反应得到了迅速发展，例如：末端炔烃与芳基硼酸、胺类化合物、有机锌和有机硅试剂的反应等。由此发展出了合成含有C(sp)-C、C(sp)-N和C(sp)-O键化合物的简便方法。

芳香化合物作为含有C(sp2)-H键最常见的一类化合物，在很多药物相关的和生物活性的化合物中是重要的特征骨架，由C(sp2)-H的官能化反应生成C(sp2)-C、C(sp2)-X (X=N、O)键的报道也层出不穷的涌现。与此同时，有关C(sp3)-H键的官能化反应也有一定的进展，也出现了一些简便活化C(sp3)-H键的有效反应体系。但是，一般反应条件较为苛刻，实际操作较为困难，还需要发展更为简便有效的反应手段。

除以上所述的C-H官能化反应外，有关有机金属试剂之间的反应也有显著的进展，如由芳基硼酸自身偶联合成含有C(sp2)-C(sp2)键的联芳类化合物等。

1.2.2 定义

经典的偶联反应(Suzuki、Sonogashira、Stille、Kumada、Negishi和Hiyama反应)是有机金属试剂(R(OH)2、RC≡CCu、RSnMe3、RMgX、RZnX和RSiMe3反应)与预活化的卤代烃之间的偶联反应（式2）。而卤代烃则需要提前制备，增加了反应步骤和实验流程。

氧化偶联反应是指反应物中的低价态的碳原子转化为高价态的碳原子化合物的一类氧化反应，如C-H、C-M(M为金属)键转化为C-X(X=C、N、O)键或C-C键转化为C-杂原子键等（式3）。本质上讲，这类反应是两个亲核试剂（一般是有机金属试剂以及路易斯碱试剂）的偶联反应，显然地，这类氧化偶联反应反应必须有氧化剂的参与才可以顺利进行。它明显不同于传统的亲核试剂与亲电试剂（一般为烯、炔或芳基的卤化物）之间的偶联反应，因为传统的偶联反应本质上仅是一种简单的亲核取代反应，并不涉及到反应物的电子得失。