羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO）知识库

绿色化学中的“原子经济性”要求合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中，这一概念也是绿色化学的核心内容之一。烯丙基烷基化反应符合原子经济性，且在有机化学领域具有重要的地位，是构筑C-C键及C-X键的一种广泛使用的方法，反应产生的产物是很多复杂天然产物的构筑板块、合成前体，且由于在烯丙基烷基化反应中，烯丙基试剂与金属试剂或有机小分子催化剂形成烯丙基正离子是反应的关键步骤， 因此，发展高原子经济性烯丙基化反应不管是在工业生产，还是在基础研究方面都具有重要的意义。本论文研究了烯丙基化反应的基本过程，并在此基础上发展了多种非活性烯丙基试剂参与的烯丙基烷基化反应。如，噁唑啉酮与简单烯丙醇一步构建含季碳中心的吖内酯(惰性C-O键活化)，Pd(0)催化简单烯丙醇参与的不对称烯丙基化反应(构建含季碳原子中心的手性氨基酸)，Pd催化联烯与吡唑酮的不对称烯丙基化反应，Pd(II)催化惰性C-P 键活化反应(芳香偶联反应)。

1. 发展了一种仅利用Pd(PPh₃)₄催化噁唑啉酮与简单烯丙醇的烯丙基烷基化反应，这一反应在不加任何活化试剂的中性条件下就能高效实现克量级反应，产率为97%。经过机理研究，发现该反应是底物自我活化模式进行的。首先底物中羰基烯醇化，通过氢键作用活化烯丙醇，生成六元环过渡态。接着与零价钯氧化加成，生成关键的烯丙基中间体。经过一步还原消除，得到烯丙基产物并再生零价钯。

2. 将使用不带任何取代基的烯丙醇发展到使用不同取代基的肉桂醇，进一步降低了烯丙醇的活性要求。往反应体系中加入催化量的苯甲酸作为活化试剂，在Pd(0)的催化作用下，烯丙醇与多种吖内酯进行分子间不对称反应， 实现了温和条件下的烯丙基化反应，这为构建不同取代季碳原子氨基酸提供了新方法。在这一反应中，零价Pd与酸作用于烯丙醇，得到更高效的新Pd催化物种，产率达到98%，ee值达到了94%，且该体系可以放大到克量级反应。反应中产生的唯一副产物是水，改进了传统方法中有酸或碱副产物产生这一不足，符合原子经济性和绿色化学的要求。

3. 在前面工作的基础上，使用联烯醚类物质和吡唑酮实现了高效高对映选择性烯丙基烷基化反应过程。在该反应中，使用低至0.5 mol% 的三二亚苄基丙酮二钯作为催化剂前体，手性特罗斯特配体为手性诱导试剂。并且不加入任何的活化试剂， 在室温下剧烈搅拌反应1小时之后，反应底物转化完全，并且以100%的原子经济性生成相邻的含四级碳中心烯丙基化产物。 得到的烯丙基产物产率高达98%，ee 值为>99 %，dr值>25:1，B/ L>25:1，反应几乎是立体专一性和区域专一性的得到了支链烯丙基化产物。当所使用的联烯上连有苯基取代基时，区域专一性的得到了直链产物，体现了更广的反应底物适应性。反应产生的烯丙基产物是良好的构筑板块和合成前体，很容易进行转化，得到立体异构丰富的多种化合物。

4. 发展了Pd(II)催化惰性C-P键活化的方法，在比较温和的条件下，实现了常见三芳基膦化合物对氧杂苯并降冰片烯类化合物的芳基化偶联反应。在该反应中，膦化合物既作为配体又作为芳基给体，表现出了很好的基团兼容性，为2-芳基取代萘类化合物的合成提供了一种比较有效的途径。通过NMR，HRMS等手段证实了最终膦的去向为二芳基亚磷酸，推测出反应可能的机理为Pd通过氧化加成插入降冰片烯后经历了β-O消除过程。