C-3：quaternary carbon alkyne
4 第四章 第四章 第四章 第四章 金銀共催化二氫 金銀共催化二氫 金銀共催化二氫 金銀共催化二氫喹啉 喹啉 喹啉酮的合成 喹啉 酮的合成 酮的合成 酮的合成
4.1 前言前言前言前言
4.1.1 喹啉介紹與合成探討喹啉介紹與合成探討喹啉介紹與合成探討喹啉介紹與合成探討
喹啉（quinoline）為一具芳香性含氮的雜環化合物，由苯環（benzene）
和吡啶環（pyridine）並列而成。結構 IV-1 如圖 4-1 所示。
6
7 8 5
N
1 2 3 4
IV-1
圖圖
圖圖 4-1：喹啉化合物 IV-1
此架構常出現於許多天然物和生物鹼中，具有多樣生物活性，因此如 何快速且有效率合成喹啉化合物，為有機合成研究中的重要課題，以符合 經濟效益和綠色化學的要求，以下將介紹過去在文獻中常見的合成方法。
2006 年，Wu 實驗室利用碘催化進行 Friedlaender 合成反應，以 2-氨 基二苯甲酮 IV-2 和 3-羰基丁酸乙酯 IV-3 在室溫下反應 16 小時，並在空氣 中進行氧化，可得喹啉衍生物 IV-4（流程 4-1）。
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流程流程流程
流程 4-1：Wu 合成喹啉衍生物 IV-4
2009 年，Liu 實驗室利用銅（II）催化合成喹啉-2-羰酸酯化合物 IV-7。
以 銅 （ II ） 活 化 末 端 炔 的 碳 － 氫 單 鍵 後 ， 對 亞 胺 化 合 物 IV-5 進 行 Grignard-type 加 成 反 應 ， 得 到 炔 丙 基 胺 中 間 產 物 IV-8 ， 接 著 進 行 Friedel-Crafts alkylation，得到喹啉衍生物 IV-7（流程 4-2）。
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流程流程流程
流程 4-2：Liu 合成喹啉衍生物 IV-7
2012 年，Chiba 實驗室利用具炔基的烯胺化合物 IV-10 為起始物，在 一大氣壓的氧氣和加熱條件下，以銅（I）進行催化反應，可得具醯基的喹 啉化合物 IV-11（流程 4-3）。
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流程流程流程
流程 4-3：Chiba 合成喹啉化合物 IV-11
推測反應機構如流程 4-4：首先，氧進行插入反應（insertion reaction）
至氮－氫單鍵中，銅（I）再插入氮－氧單鍵中得到中間產物 IV-13，接著 與炔基進行加成反應，得到雜環中間體 IV-14，經由數步反應後可得具醯 基的含氮雜環化合物 IV-15。
流程 流程
流程流程 4-4：Chiba 合成喹啉衍生物 IV-15 的反應機制
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基的環狀酮化合物 IV-20 與二丙炔醯胺（propiolamide）進行 Michael 加成 反應，得到產物 IV-21，接著進行一鍋化反應（one-pot reaction），氮原子 加成至羰基上進行環化反應，脫去一分子水後形成雙鍵，酯基水解形成酸 並進行脫羧反應（decarboxylation），得到 2-吡啶酮衍生物 IV-22。
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流程流程
流程流程 4-7：Smith 合成 2-吡啶酮衍生物 IV-22
2008 年，Su 實驗室利用 Morita-Baylis-Hillman 反應的乙酸鹽產物 IV-25 和環己-1,3-二酮 IV-26 在三乙基胺作為鹼的條件下，與一級胺進行一鍋化 反應，此反應不需使用溶劑，可得 7,8-二氫喹啉-2,5(1H,6H)-二酮化合物 IV-28（流程 4-8）。
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流程 流程
流程流程 4-8：Su 合成 7,8-二氫喹啉-2,5(1H,6H)-二酮化合物 IV-28 推測反應機構如流程 4-9：利用鹼將環己二酮的 α 位去質子化後，加 成至雙鍵上並脫去一分子醋酸，同時鹼再將羥基進行去質子化，氧陰離子 加成至酯基，環化形成內酯化合物 IV-30，進行異構化後得到色烯（chromene）
中間產物 IV-27，接著一級胺的氮原子加成至羰基，得到具醯胺基的開環
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化合物 IV-31，再以氮原子進行 1,4-加成反應並脫去一分子水，得到二氫 喹啉酮衍生物 IV-28。
流程流程流程
流程 4-9：Su 合成二氫喹啉酮衍生物 IV-28 的反應機制
4.1.2 金銀催化金銀催化金銀催化金銀催化具具具具炔基含氮分子炔基含氮分子炔基含氮分子炔基含氮分子的的的的環化反應環化反應環化反應 環化反應
近年來，逐漸著重於綠色化學領域的發展，極力減少實驗廢棄物的量、
精簡實驗流程和降低化學藥劑的使用量等。因此，過去經常使用較嚴苛的 有機催化反應條件，漸漸較少被應用於合成上，取而代之引入過渡金屬參 與反應，使反應於較溫和的條件下進行，並且符合原子經濟效益（atom economy）的概念，成功改善過去多步驟的有機合成策略，進而成為近年 來熱門的研究領域。
過 渡金 屬 最 主 要 特 色 為 具 有 高度 的 親 電 子 親 和 力 （ electrophilic affinity），易與高電子密度的官能基進行配位並活化，例如炔烴、烯烴、芳 香烴、疊烯等，接著進行分子間或分子內的電子轉移，順利合成出高產率 且具有高度位置和立體位向選擇性的產物，過渡金屬在反應中以循環方式 重複使用，因此只需催化量即可進行反應，有效降低試劑使用量，並達到 綠色化學的目的。
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IV-41: [Au(PPh3)(NCMe)]SbF6
t-Bu
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進行 5-exo-dig 環化加成反應，可得到噁唑（oxazole）衍生物 IV-51（流程 4-10）。
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推測反應機構如流程 4-12：首先，金（III）陽離子與炔基碳－碳不飽 和鍵進行配位，羰基以 5-exo-dig 形式進行環化反應，形成 furylium 中間體 IV-55，接著金（III）陽離子再活化另一個炔基，醯胺的氧原子同樣進行 1,2-migration（path a），或氧上電子轉移得到 acylium 中間體 IV-64 後，再 行 1,2-migration（path b），最後經由烷基轉移和還原脫去得到吲哚衍生物 IV-61。
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流程流程流程
流程 4-13：Zhang 合成吲哚衍生物 IV-61
2008 年，Gagosz 實驗室利用金（I）催化具炔基的氨基甲酸酯化合物 IV-66，在二氯甲烷中加熱反應，進行分子內環化反應並脫去異丁烯。推測 反應機構如流程 4-14：首先，金（I）離子與炔基的碳－碳不飽和鍵配位 形成錯合物 IV-68，經由 5-endo-dig 型式進行環化反應，形成具三級碳陽 離子的中間體 IV-69，接著脫去一分子異丁烯並進行還原脫去反應，得到 噁唑啉酮化合物 IV-67。
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流程 流程流程
流程 4-14：Gagosz 合成噁唑啉酮化合物 IV-67