一价铜催化的N-对甲基苯磺酰腙与3-丁炔-1-醇的串联反应:一种四氢呋喃类化合物的新合成方法

doi:10.1016/S1872-2067(16)62565-2

催化学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (1): 115-122.DOI: 10.1016/S1872-2067(16)62565-2

一价铜催化的N-对甲基苯磺酰腙与3-丁炔-1-醇的串联反应:一种四氢呋喃类化合物的新合成方法

穆罕默德·陆克曼·侯赛恩^a, 王康^a, 叶飞^a, 张艳^a, 王剑波^a,b

a 北京大学化学与分子工程学院, 生物有机与分子工程教育部重点实验室, 北京分子科学国家实验室, 北京 100871;
b 中国科学院金属有机化学国家重点实验室, 上海 200032

收稿日期:2016-08-26 修回日期:2016-09-16 出版日期:2017-01-18 发布日期:2017-01-18
通讯作者: Jianbo Wang,Tel:+86-10-62757248;Fax:+86-10-62751708;E-mail:wangjb@pku.edu.cn
基金资助:
国家重点基础研究计划（973项目，2015CB856600）；国家自然科学基金（21472004，21332002）.

Cu(I)-catalyzed cascade reaction of N-tosylhydrazones with 3-butyn-1-ol: A new synthesis of tetrahydrofurans

Mohammad Lokman Hossain^a, Kang Wang^a, Fei Ye^a, Yan Zhang^a, Jianbo Wang^a,b

a Beijing National Laboratory of Molecular Sciences(BNLMS) and Key Laboratory of Bioorganic Chemistry and Molecular Engineering of Ministry of Ed-ucation, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, China;
b State Key Laboratory of Organometallic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200032, China

Received:2016-08-26 Revised:2016-09-16 Online:2017-01-18 Published:2017-01-18
Contact: Jianbo Wang,Tel:+86-10-62757248;Fax:+86-10-62751708;E-mail:wangjb@pku.edu.cn
Supported by:
This work was supported by the National Basic Research Program of China (973 Program, 2015CB856600) and the National Natural Science Founda-tion of China (21472004, 21332002).

摘要/Abstract

摘要：

最近几年来，利用稳定的重氮类化合物和N-对甲基苯磺酰腙类化合物作为金属卡宾前体，在过渡金属催化下通过形成金属卡宾的偶联反应引起了人们广泛的兴趣.金属卡宾前体与有机金属物种反应，可以生成金属卡宾中间体，并发生金属上基团的转移插入过程，得到新的有机金属物种，从而实现丰富的偶联反应.这类经由金属卡宾转移插入过程的交叉偶联反应为构建C-C键，C-N键以及许多环状化合物和不饱和有机分子结构提供了可靠而强有力的工具.本课题组一直致力于研究该类经由金属卡宾中间体的催化转化和偶联反应，报道了在铜催化下，对甲苯磺酰腙以及重氮类化合物可以与端炔反应，通过所形成的炔基铜卡宾中间体的转移插入过程，可高效得到联烯类化合物.该类反应条件相对温和，并且有很好的底物普适性.不仅各种多取代的联烯类化合物，而且苯并呋喃，菲以及呋喃等结构都可由这类铜催化的腙和炔烃的偶联反应来得到.在这些反应中，通过炔基铜卡宾中间体上炔基的转移插入过程，在形成了C（Sp³）-Cu键以后，通过铜的1，3-迁移过程，可以得到联烯结构，随后发生分子内杂原子的亲核进攻或者6π电子环化过程来实现苯并呋喃，菲等杂环类结构的构建.
另一方面，该类反应进一步拓展和研究，可望得到其他有价值的有机分子骨架.环状的醚类结构，如四氢呋喃结构，也是有机化合物中常见的结构类型，我们希望从目前已经发展成熟的卡宾前体与炔烃生成联烯的偶联反应出发，通过分子内的串联过程来高效地构建取代的环状醚类结构.我们设想，在炔烃上引入氧原子作为亲核试剂，在形成联烯化合物以后，通过分子内氧原子对联烯基的亲核进攻，来实现串联的分子内关环反应，从而构建环状醚类结构.本文以CuI为催化剂，3-丁炔-1-醇为炔烃偶联组分，采用二芳基对甲苯磺酰腙作为金属卡宾前体，实现了取代四氢呋喃的合成.在对甲苯磺酰腙与3-丁炔-1-醇类化合物发生偶联反应生成二芳基联烯基化合物以后，采用一锅法实现分子内的关环反应，从而生成亚烯基取代的四氢呋喃化合物.
该串联反应不仅具有原料易得和操作较为简便等优点，而且底物普适性和官能团耐受性都较好，多种取代的二芳基腙类化合物都能以较好的收率得到目标产物，从而为四氢呋喃类化合物的合成提供了一种新的方法.该反应进一步展示了经由金属卡宾中间体的交叉偶联反应的普遍性，将在有机化学和有机合成领域具有广泛的研究和应用价值.

关键词: 铜催化, 联烯, 四氢呋喃, 交叉偶联反应, 端炔

Abstract:

The Cu(I)-catalyzed cascade coupling/cyclization reaction of N-tosylhydrazones with 3-butyn-1-ol has been explored. This new strategy represents a simple platform for the synthesis of tetrahydro-furans in moderate to good yields.

Key words: Copper catalysis, Allene, Tetrahydrofuran, Cross coupling, Terminal alkynes

穆罕默德·陆克曼·侯赛恩, 王康, 叶飞, 张艳, 王剑波. 一价铜催化的N-对甲基苯磺酰腙与3-丁炔-1-醇的串联反应:一种四氢呋喃类化合物的新合成方法[J]. 催化学报, 2017, 38(1): 115-122.

Mohammad Lokman Hossain, Kang Wang, Fei Ye, Yan Zhang, Jianbo Wang. Cu(I)-catalyzed cascade reaction of N-tosylhydrazones with 3-butyn-1-ol: A new synthesis of tetrahydrofurans[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(1): 115-122.

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一价铜催化的N-对甲基苯磺酰腙与3-丁炔-1-醇的串联反应:一种四氢呋喃类化合物的新合成方法

Cu(I)-catalyzed cascade reaction of N-tosylhydrazones with 3-butyn-1-ol: A new synthesis of tetrahydrofurans

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