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1、多步骤串联反应研究进展摘要：理想的有机合成应该是从易得的原料起始，通过一个简单的、安全的、环 境允许的、充分利用能源的、快速的、高产率的操作过程来制备所需的目标分子。 在众多合成策略中，多步骤串联反应以其独特的优越性脱颖而出，成为一个快速 发展的领域。本文重点介绍离子型、自由基型和其它类型多步骤串联反应在有机 合成中的研究进展。关键词：多步骤串联反应；有机合成；合成Abstract： The ideal organic synthesis prepare the desired target molecule starting from readily available raw materi
2、als by a simple, safe, environment allows full use of energy, fast, high yield procedure. In many synthetic strategy, multi-step series reaction stands out which because its unique advantages and rapidly developing area. This article focuses on research progress in organic synthesis by way of the io
3、nic type, free radical type and other types of multi-step series reaction.Keywords： Multi-step series reaction; organic synthesis; synthesis、引言理想的有机合成应该是从易得的原料起始，通过一个简单的、安全的、高产率 的操作过程来制备所需的目标分子。多步骤串联反应通过将原先多步独立合成的 反应组合成为一个合成操作已经被广泛报道。多步骤串联反应以其独特的优越性 脱颖而出，并成为一个快速发展的领域。1. 多步骤串联反应的定义Ho T.对串联反应的定义是:在有机反
4、应中，初始产物的结构特性使之在该 反应条件下有利于进一步的转化。当然，在第一个反应完成之前，第二个反应是不 可能发生的【1】。Denmark建议把包含两个或更多反应的过程都定义为串联反应， 并区分了 3种不同类型串联反应：（1）串联Cascade反应，起始原料不具备第 二步反应所要求的结构上的条件，这个条件在第一步反应中产生；（2）串联 Concecutive反应，第一步反应不能给第二步反应提供充足的条件，需添加其他 试剂或改变反应条件以诱导第二步反应发生，如果反应条件选择适当，此反应不 需中间停顿而一步完成；（3）串联Sequential反应，以一定的顺序添加试剂，但 必须在第一步反应完成之
5、后才能添加第二步反应所需试剂，这种顺序的加入方式 可使不能共存的试剂结合起来使用。2. 多步骤串联反应的特点串联反应对于有机合成中的优越性主要表现在【3】：（1）串联反应的中间体不 需分离，直接用于原位反应，从而简化了操作步骤。对于敏感的、不稳定的中间体, 这一优点尤为突出；（2）串联反应减少了溶剂、洗脱剂的用量和副产物的产生， 有利于环保；（3）串联反应经常可以得到独特的化学结构,大多具有很高的选择 性。本文综述多步骤串联反应在有机合成中的最新研究进展，并着重对多步骤串 联反映的机理解释。二、多步骤串联反应在有机合成中的应用1 离子型串联反应1.1 Michael加成反应虽然 Baylis-
6、Hillman 反应（BH ），也被称为 Morita- Baylis- Hillman 反应，在20世纪80年代初成为流行的合成方法，但直到2005年才由KristinE. Price等人根据物理数据才提出被人广泛接受的机理。1.2取代反应王建武等发现了咪唑甲醛与Y 2溴代巴豆酸酯在弱碱条件下首先进行亲核 取代反应，继而生成Y 2碳负离子并转移到a 2位,然后进行分子内亲核进攻成 环、脱水的串联反应，提供了一个合成咪唑并1,5-a吡啶羧酸酯衍生物的新方 法。1.3烷基化-环化反应传统上通过Ritter反应合成3,4-二氢异喹咻，其以取代的苯乙烯或苄基 原醇作为碳正离子源.Glushkov等通
7、过酸催化芳香化合物的烷基化形成所需的 碳正离子，随后其亲电进攻相应的腈，生成的亚胺碳正离子中间体关环即得到 3,4-二氢异喹咻。2自由基型串联反应2.1自由基加成-环化反应含氮化合物是构成生命体的重要部分，是一类重要的药理学活性试剂.自 由基和C = N键的加成已经成为合成该类化合物的一种可靠手段.&-取代-&- 炔酮亚胺衍生物由于特殊结构，能够发生串联自由基加成-环化反应，合成环烯 丙胺化合物II和III,改变催化剂种类或用量，可调节化合物II和III比例. 如果改变末端炔键上的取代基或使用不同的自由基引发剂，可以得到一系列的环烯丙胺化合物。【7】22自由基加成-消除反应应用自由基加成-消除
8、串联过程，可方便地由环烯烃衍生物合成稠合三环体系 Norce-drenone,这为合成具有此类骨架结构的天然产物提供了一个简便方法。3其它类型串联反应 金属催化反应2007年梁永民课题组提出了一种新颖的钯催化分子间的串联反应高度选择 性合成螺环化合物的反应，通过钯催化丙炔化合物与2-卤代酚反应，高效直接 合成具有苯并呋喃环和茚环共用一个碳原子结构的独特芳香螺环化合物。COjELHOEt0CO:EtG6Et金属不对称催化反应化合物27是合成神经毒素Pumiliotoxin C的重要中间体，可由化合物26 得到，其中经过了不对称共轭加成-烯丙基取代串联反应。严y时HTs除了 Pd 合成外，金属 也
9、可用于不对 Peter 的课题组就利 氢甲酰化反应 串联反应合成26NaiCOi. n-Bu4NCI aoetonitrile.甜C. C8 h催化不对称 Rh的催化剂 称合成。Eilbrachta 用Rh催化的 和羟醛缩合 手性产物。【10】*COOH27O OHCH3(4R,5R)-3祜3(4R,5S)-3非金属不对称催化反应Srinivasan Chandrasekaran课题组通过溴催化的乙烯基环丙烷和乙烯环丁 烷开环及环化的多步骤串联反应可用来合成手性脒。【11】分子筛催化反应据报道，Shanthakumar Sithambaram等人通过锰八面体分子筛催化的串联反 应成功合成了喹喔
10、咻。【12】R、FR，H、oh12OMS-23R = arvl. R = aryl, H三、总结：以上的反应实例揭示了串联反应的多样性及其在解决复杂结构问题上的优 越性。多步骤串联反应作为一个迅速发展的领域,近年来研究十分广泛，尤其在天 然产物的全合成中，大大缩短了反应效。目前对于串联反应的设计主要体现在： （1）如何保证多步反应的有序性，有效控制反应；（2）对于由不同类型的分反应 组成的串联反应，如何优化反应条件提高反应效率；（3）如何开发更多样的催化 剂催化更多类型的多步串联反应；（4）如何优化催化剂选择性用于不对称的夺步 骤串联的催化反应。相信在有机化学工作者，科学家们的不断创新和共同努
11、力下, 多步骤串联反应在未来有机化学合成中有更加广泛的应用。参考文献：【1 】Ho T. Tactics of Organic Synthesis . Wiley, 1994【2】Denmark S E, Thorarensen A. Chem Rev, 1996, 96 (1) : 137【3】万红敬，黄红军，李志广，张敏.串联反应在合成环状化合物中的应用J.大学化学， 2008，23(3)，28-35【4】Steven J. Broadwater, Shoshannah L. Roth, et al. One-pot multi-step synthesis: a challenge sp
12、awning innovationJ.Org.Biomol.Chem., 2005, 3, 2899-2906【5】王建武，贾炯，侯殿杰，等.一个新的制备咪唑并1,5-a毗啶衍生物的串联反应J.有机化 学，2003, 23 (2) : 173【6】Glushkov, V. A.; Shurov, S. N.; Maiorova1, O. A.; Postanogova1, G A. Oxiranes in the Ritter Reaction. Synthesis of 6,7- and 5,8-Dimethoxy-3,3-dialkyl-3,4-dihydroisoquinolines b
13、y a Tandem Alkylation-Cyclization ReactionJ. Chem. Heterocycl. Compd. 2001, 37, 444.【7】Ferna, M.; Alonso, R. Tandem Radical Addition and Cyclization of -Substituted 8 -Yne KetiminesJ. Org. Lett. ,2005, 7, 11-14.【8】Hai-Peng Bi, Xue-YUan Liu, Fa-Rong Gou, et al. Highly Regioselective Synthesis of Spir
14、ocyclic Compounds by a Palladium-Catalyzed Intermolecular Tandem Reaction J. Angew. Chem., 2007.119, 7198-7201【9】Ewold, W. D.,Panella, L., Pinho, P, Maulik P. R.,et al. The asymmetric synthesis of (-)-pumiliotoxin C using tandem catalysis J. Tetrahedron,2004, 60, 9687.【10 】Serghei Chercheja, Sailend
15、ra K. Nadakudity, and Peter Eilbrachta. Combination of Enantioselective Metal Catalysis and Organocatalysis: Enantioselective Sequential Hydroformylation/Aldol Reactions J. Adv. Synth. Catal., 2010, 352, 637 一 643【11】 Vfenkataraman Ganesh, Devarajulu Sureshkumar,et al. Bromenium-Catalysed Tandem Rin
16、g Opening/Cyclisation of Vinylcyclopropanes and Vinylcyclobutanes: A Metal-Free3+2+1/ 4+2+1 Cascade for the Synthesis of Chiral Amidines and Computational Investigation J. Chem.Eur.J.2012,18,12498-12511【12】 Shanthakumar Sithambaram, Yhnshuang Ding,et al. Manganese octahedral molecular sieves catalyzed
