未活化氮丙啶类的区域选择性开环反应.docVIP

未活化的氮丙啶类化合物的区域选择性开环反应 Sonja Stankovic,Matthias Dhooghe,Saron Catak,Heesung Eum,Michel Waroquier,Veronique Van Speybroeck,Norbert De Kimpe and Hyun-Joon Ha 1.前言 在有机化学中，这个氮丙啶环是最具价值的三元环体系之一。通过集中研究活性的氮丙啶类化合物，即氮上带有吸电子基团的氮丙啶类化合物的开环反应，结果表明其区域选择性是不依赖于这些氮丙啶类的结构特征。通过研究2位取代的活性氮丙啶类开环反应的区域选择性，结果表明大部分是从氮丙啶环上碳原子的背后进行亲核进攻的，在氮丙啶环的烯丙基和苄基位置上进行亲核进攻时很罕见的。 近些年，未活化氮丙啶类化合物要先于活性的氮丙啶类化合物进行开环反应，这时由于氮上有给电子基团的存在。 经由两个主要途径能获得氮丙啶翁盐离子，亦即，通过对在β位置上带有离去基团的胺类进行分子内的亲核取代反应，或者通过对中性氮丙啶环上氮的官能团化。 比如β-氨基乙醇类的环化可获得氮丙啶翁盐离子，对其开环反应的研究发现，它是首先形成氮丙啶翁盐中间体的最显著代表。 未活化氮丙啶类化合物首先通过氮的官能团化使氮丙啶环活化，其次才形成氮丙啶翁盐中间体。在Lewis酸参与下，未活化氮丙啶类化合物通过氮的烷基化，酰基化，质子化或者络合作用形成了强亲电子中间体，然后这个中间体很容易就被各种亲核试剂进攻从而发生开环反应。 此外，如果使用未活化的2位取代氮丙啶类化合物1，氮丙啶翁盐化合物2开环反应的区域选择性问题就变得很重要了，因为可能获得两个同分异构的胺类化合物。就像图表1中描述的那样，化合物2的开环位置既能发生在氮丙啶环上无取代基的碳原子上（途径a）又能发生在有取代基的碳原子上（途径b），这就导致了可能获得含有α-胺类化合物3和β-胺类化合物4的混合物。 化合物1（R1=给电子基团）先经由氮丙啶翁盐中间体，再进行开环反应。这说明区域选择性和它固有的结构特征之间存在着联系，比如氮丙啶环2位上的取代基性质，亲电试剂与亲核试剂的性质。最后，结合有关信息，这个综述能让化学家们获得对未活化的氮丙啶开环反应的区域选择性的认知。 在下面的段落中，本文依据底物性质的不同，有组织的报告了未活化2位取代氮丙啶类化合物的开环反应，即对2-（1-烯基），2-芳基，2-酰基和2-烷基氮丙啶类化合物之间的反应进行区别。对这些基团进一步细分，即Lewis酸类（氮的络合作用），羰酰亲电子（氮的酰基化作用，氮的羧化作用等），酸类（氮的质子化作用），卤烃类或氮的烷基化和硅烷化试剂（氮的硅烷化作用）。 2. 2-（1-烯基）氮丙啶类化合物的开环反应和活化 当化合物1的R2取代基是一个1-烯基基团时，亲核进攻普遍发生在氮丙啶环中有取代基的碳原子上。尽管在文献中很少报到关于这类氮丙啶类化合物的开环反应是可利用的，但是关于它们开环反应的区域选择性，所有的例子都给了直观的描述，它们似乎并不依赖于亲核试剂与亲电试剂的类型。所观测到的区域选择性用理论来说明就是这些氮丙啶类化合物受到了烯丙基的活化影响。 通过氮的羧化形成氮丙啶翁盐离子 据报道，2-（1-烯基）氮丙啶类化合物通过氮的羧化作用形成氮丙啶翁盐离子再进行开环反应是存在的。 2-乙烯基氮丙啶类化合物5经由Horner-Wadsworth-Emmons反应或Witing反应生成恶唑-2-酮类化合物8。在研究含有氯甲酸甲酯基团的化合物5的开环反应时，发现其经历了先生成氮丙啶翁盐离子，接着开环形成氯氨基甲酸酯类化合物7，最后环化生成化合物8的过程（图表2）。 中间体7的确认表明该反应含有双重Sn2过程。于是，在氮的羰基化作用下生成了活性的氮丙啶翁盐离子化合物6，经由Sn2机理过程，在氯离子的参与下，化合物6遭遇了C2-N键断裂的区域选择性。接着通过氨基甲酸酯的分子内环化反应（这意味着第二个Sn2过程）生成了有很高产率的恶唑-2-酮类化合物8。 通过氮的烷基化作用形成氮丙啶翁盐离子 手性的2-烯基氮丙啶类化合物9通过氮的甲基化作用生成了氮丙啶翁盐化合物10，接着获得开环产物11。这个反应表明化合物10具有区域选择性和立体选择性（图表3）。 经由硅烷化作用生成2-（1-烯基）氮丙啶类的开环反应与活化 纵使，三甲基硅烷基试剂的性质与那些活化氮丙啶环的亲电试剂相比有所不同，但是未活化2-烯基氮丙啶化合物类的开环反应已经表明了在三甲基硅烷叠氮化合物（TMSN3）存在下，是可以生成相应的C2开环产物。 例如，2-（1-烯基）氮丙啶类化合物12与TMSN3反应，在区域选择断裂C2-N键后，生成1-氨基-2-叠氮基-3