有機(jī)合成2015年7月11日

點擊化學(xué)是美國諾貝爾化學(xué)獎獲得者、斯卡格斯研究所化學(xué)生物學(xué)研究所研究員K·巴里·夏普萊斯提出的一種反應(yīng)。這種反應(yīng)一般收率高，適用范圍廣，而且不需要色譜柱分離，只產(chǎn)生單一副產(chǎn)物。該反應(yīng)是立體選擇性的，易于操作，并且易于除去反應(yīng)溶劑。這個概念也適用于其他領(lǐng)域，如醫(yī)藥、材料等，可以合成大量的化合物庫用于其他領(lǐng)域的研究。有很多類型的熱力學(xué)反應(yīng)只產(chǎn)生一個符合點擊化學(xué)條件的產(chǎn)物，如環(huán)氧乙烷和氮丙啶的親核開環(huán)反應(yīng)、非醛羰基化合物的反應(yīng)、C-C雙鍵三鍵的反應(yīng).

比如疊氮炔的環(huán)加成滿足點擊化學(xué)的條件，而單取代炔和有機(jī)疊氮化合物一般比較便宜，其他的比較容易合成，它們的環(huán)加成得到1，2，3-三唑。

而熱力學(xué)的huisen 1，3-偶極環(huán)加成需要很高的溫度，使用不對稱炔烴反應(yīng)時，會得到兩種異構(gòu)體的混合物。從這個意義上說，經(jīng)典的1，3-偶極環(huán)加成不屬于點擊化學(xué)范疇。改進(jìn)的銅催化方法可以在室溫下在水溶液中進(jìn)行，與經(jīng)典的Huisen 1，3-偶極環(huán)加成不同，這種方法只產(chǎn)生1，4-二取代異構(gòu)體。相反，另一種異構(gòu)體可以通過最近開發(fā)的釕催化反應(yīng)獲得。所以催化的1，3-偶極環(huán)加成正好符合點擊化學(xué)的定義，疊氮-炔烴環(huán)加成是經(jīng)典的點擊化學(xué)反應(yīng)。

惠生疊氮炔的1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)機(jī)理

該反應(yīng)是放熱的，但高活化能導(dǎo)致反應(yīng)速率緩慢，即使在高溫下也是如此。另一個缺點是異構(gòu)體。由于兩種可能的HOMO-LUMO能級差別不大，在熱力學(xué)反應(yīng)下可以得到1，4-取代和1，5-取代異構(gòu)體。

動詞 （verb的縮寫）V. Rostovtsev，L. G. Green，V. V. Fokin，K. B. Sharpless，Angew .化學(xué)。里面的由…編輯, 2002, 41, 2596-2599.

銅催化機(jī)理

作為最經(jīng)典的點擊化學(xué)反應(yīng)，銅催化的疊氮-炔烴環(huán)加成反應(yīng)速率比非催化的1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)高107-108倍，可在較寬的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)，對水不敏感，可在4-12的PH范圍內(nèi)反應(yīng)，對多種官能團(tuán)有耐受性。無需柱層析或重結(jié)晶，通過簡單的過濾和提取即可得到純產(chǎn)物。

F.Himo，T. Lovell，R. Hilgraf，V. V. Rostovtsev，L. Noodleman，K. B. Sharpless，V. V. Fokin，J. Am .化學(xué)。社會主義者, 2005, 127, 210-216.

活性銅催化劑可以通過直接用一價銅鹽或用抗真菌酸鈉還原二價銅來獲得。反應(yīng)中將加入稍微過量的抗壞血酸鈉，以防止氧化偶聯(lián)產(chǎn)物的形成。銅鹽和銅的混合物也能產(chǎn)生活性銅催化劑。

DFT計算表明，在乙腈中，Cu與炔烴的偶聯(lián)反應(yīng)是輕微吸熱的，而在水中是放熱的，這符合水中反應(yīng)速率快的現(xiàn)象。然而，銅與乙炔的偶聯(lián)并沒有加速1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)，計算表明該過程并不比非催化的1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)快。金屬銅炔化合物形成后，疊氮化物取代另一個配體與銅成鍵，進(jìn)而形成獨特的六元三價銅金屬環(huán)。計算表明，該過程的活化能遠(yuǎn)低于非金屬催化反應(yīng)的活化能。室溫下計算速率為1 s-1，結(jié)果合理。六元環(huán)環(huán)化得到三唑-銅衍生物，質(zhì)子化得到三唑產(chǎn)物，催化循環(huán)完成。

B.C. Boren，S. Narayan，L. K. Rasmussen，L. Zhang，H. Zhao，Z. Lin，G. Jia，V. V. Fokin，J. Am .化學(xué)。社會主義者, 2008, 130, 8923-8930.

RuAAC機(jī)制通過疊氮化物和炔烴氧化加成釕得到六元有機(jī)金屬釕中間體，新形成的C-N鍵在帶負(fù)電荷的炔烴碳和末端親電疊氮化物的氮原子之間形成。進(jìn)一步還原和消除形成三唑產(chǎn)物。DFT計算也支持這種機(jī)制，同時也說明減少和消除是一個決定速率的步驟。

電石在點擊化學(xué)合成1-單取代芳基-1，2，3-三唑中的應(yīng)用

Y.蔣，匡，楊，辛列特，2009，3163-3166 .

微波輻射是由乙酸乙烯酯和疊氮化合物合成未取代的N-連接的1，2，3-三唑的有效手段

南G. Hansen，H. H. Jensen，Synlett，2009，3275-3278。

由疊氮化合物和乙炔氣通過CuI/Et3N催化的“點擊化學(xué)”簡便合成1-取代1，2，3-三唑

長度-吳永年，謝永祥，陳振生，牛永年，梁永明，辛列特，2009，1453-1456。

南科瓦奇，凱齊赫-佩爾尼，á。Révész，Z. Novák，《綜合》，2012，44，3722-3730。

非均相炭包銅催化點擊化學(xué)

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逐步回生環(huán)加成過程:銅催化疊氮化合物和末端炔烴的區(qū)域選擇性連接

動詞 （verb的縮寫）V. Rostovtsev，L. G. Green，V. V. Fokin，K. B. Sharpless，Angew .化學(xué)。里面的由…編輯, 2002, 41, 2596-2599.

用硅載銅催化劑區(qū)域選擇性合成1，2，3-三唑

T.苗亞，王立軍，綜合，2008，363-368。

芳香胺高效轉(zhuǎn)化為疊氮化合物:三唑鍵的一鍋法合成

K.巴拉，摩爾豪斯，摩西，組織。列特。, 2007, 9, 1809-1811.

銅催化疊氮化合物與炔烴的環(huán)加成反應(yīng)一鍋三步合成1，2，3-三唑

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釕催化的芳基疊氮化物和炔烴的環(huán)加成反應(yīng)

長度K. Rasmussen，B. C. Boren，V. V. Fokin，Org .列特。, 2007, 9, 5337-5339.

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