2,4-取代四氫苯并[b]呋喃衍生物 II-38a(流程 2-9)。
12
流程 2-9:F. Dean Toste 合成 2,4-取代四氫苯并[b]呋喃衍生物 II-38a 反應機制
2010 年,Tao Pei 教授以 1-(2-羥苯)-2-氯乙酮 II-44 為起始物,加入帶
有不同取代的格林納試劑對α-氯酮基進行加成反應,形成雙醇化合物中間
體 II-45a,藉由控制反應溫度來決定 1,2-aryl migration 是否進行,製備得 2 或 3-取代的苯并[b]呋喃衍生物 II-46a 和 II-47a(流程 2-10)。
23
流程 2-10:Tao Pei 合成 2 或 3-取代的苯并[b]呋喃衍生物 II-46a 和 II-47a
13
選擇在較低溫‒78 ℃下加入格林納試劑,並於‒30 ℃時加入甲醇
(MeOH)終止反應,可成功分離出中間體 II-45a。若在鹼性條件下,可 成功抑制 1,2-aryl migration 的進行,得到單一個 3-取代的苯并[b]呋喃衍生 物 II-47a(流程 2-11)。
流程 2-11:Tao Pei 合成 3-取代的苯并[b]呋喃衍生物 II-47a 反應機制+
推測反應流程如下:於低溫下加入格林納試劑,對化合物 II-44 做 1,2-加成反應得到 II-48,若此時反應溫度低於‒30 ℃,則 1,2-aryl migration 不 會發生,得到雙醇化合物中間體 II-45,羥基進行 S
N
2 取代,脫去一分子水,可製備得 3-取代的苯并[b]呋喃衍生物 II-47;若將反應溫度提升至 55 ℃,
化合物 II-48 氧上孤對電子回推,經由 1,2-aryl migration 得到苯氧酮基中間 體 II-49,在酸性條件下進行分子內環化,可製備得 2-取代的苯并[b]呋喃 衍生物 II-46(流程 2-12)。
14
流程 2-12:Tao Pei 合成 2 或 3-取代的苯并[b]呋喃衍生物 II-46 和 II-47 反應機制
2004 年,Eng-Chi Wang 教授以多取代的苯酚化合物 II-51,在鹼性條 件下,對溴化烯丙基(allyl bromide)進行 S
N
2 反應,得到烯丙基芳基醚類 化合物(allyl aryl ether)II-52,經由加熱進行 Claisen rearrangement,得到o-allyl 苯酚化合物 II-53,之後加入相轉移催化劑 TBAB,於鹼性水溶液環
境,對 1,2-二氯乙烷做 SN
2 取代,再加入第三丁氧基鉀做 1,2-脫去,烯丙 基雙鍵轉移和苯環形成共軛結構且為熱力較穩定之反式構形 II-55,最後,利用 Grubb’s 催化劑進行環合岐化反應(RCM),合成多取代的苯并[b]呋 喃衍生物 II-56(流程 2-13)。
24
15
流程 2-13:Eng-Chi Wang 合成苯并[b]呋喃衍生物 II-56
2005 年,Alois Fürstner 教授利用二氯化鉑(PtCl
2
)催化 2 號位帶有炔 基支鏈的苯酚化合物 II-58,成功合成 2-取代的苯并[b]呋喃衍生物 II-59。接著,嘗試將苯酚化合物的羥基保護形成醚類化合物 II-60,進行合環測試,
結果發現並不會影響環化反應之進行合成苯并[b]呋喃衍生物,若在一氧化 碳(CO)環境下進行,可加速 PtCl
2
催化重排,製備得 2,3-雙取代苯并[b]呋喃衍生物 II-61(流程 2-14)。
25
16
流程 2-14:Alois Fürstner 合成苯并[b]呋喃衍生物 II-59 和 II-61
作者推測反應流程如下:起始物 II-60a 炔基碳-碳不飽和鍵與 PtCl
2
進行配位增加其親電性,氧原子進行親核加成行分子內環化反應,形成烷 氧基與鉑金屬呈反邊結構的中間體 II-63,烯丙基陽離子受到負電吸引,形 成 II-64,還原脫去 PtCl2
,即製備得 2,3-雙取代苯并[b]呋喃衍生物 II-61a(流程 2-15)。
流程 2-15:Alois Fürstner 合成 2,3-取代苯并[b]呋喃衍生物 II-61a 反應機制
17
2008 年,Norio Sakai 教授以炔矽烷(alkynylsilane)II-65、o-羥基苯 甲醛 II-66 以及二級胺 II-67 三種化合物,利用氯化亞銅(CuCl)和三氟甲 烷磺酸銅(Cu(OTf)
2
)組成的銅(I)、銅(II)共催化系統,合成苯并[b]呋喃衍生物 II-68(流程 2-16)。
26
流程 2-16:Norio Sakai 合成苯并[b]呋喃衍生物 II-68
推測反應流程如下:CuCl 和炔矽烷 II-65 產生炔銅化物中間體 II-69;
Cu(OTf)
2
扮演了兩種角色,作為路易士酸(Lewis acid)促使 o-羥基苯甲醛 II-66 及二級胺化合物 II-67 形成亞銨離子(iminium)中間體 II-71,炔銅 化物 II-69 進行分子間加成形成 II-72,此時,Cu(OTf)2
活化炔基使羥基進 行 5-exo-dig 分子內環化反應,再經由質子轉移,還原脫去 Cu(OTf)2
,即可 製備得到苯并[b]呋喃衍生物 II-68(流程 2-17)。18
流程 2-17:Norio Sakai 合成苯并[b]呋喃衍生物 II-68 反應機制
2013 年,Debabrate Maiti 教授以苯酚 II-74 和苯乙烯(styrene)II-75 為起始物,利用鈀金屬催化,可成功製備 2-芳香取代苯并[b]呋喃衍生物 II-76(流程 2-18)。
27
流程 2-18:Debabrate Maiti 合成 2-芳香取代苯并[b]呋喃衍生物 II-76
19
在此之前,已有利用鈀金屬催化,藉由進行分子間或分子內反應,合 成出 2-芳香取代苯并[b]呋喃衍生物 II-76 之文獻(流程 2-19)。
28,29,30
流程 2-19:利用鈀金屬催化製備 2-芳香取代苯并[b]呋喃衍生物 II-76
以 Pd(OAc)
2
為催化劑,作者推測其反應流程如下:Pd0
先形成 Pd2+
錯 合物 II-83,苯酚 II-74a 羥基電子回推,在鄰位與之鍵結形成 II-84,烯烴 II-75a 進入與鈀金屬配位形成錯合物 II-85,接著,經由 1,2-插入反應(1,2-insertion)形成化合物 II-86,此時可經由還原脫去鈀金屬,形成中間 體 II-87,再次利用 Pd
2+
錯合物催化,即製備得 2-取代苯并[b]呋喃衍生物 II-76a;或者,羥基氧上孤對電子直接與鈀金屬進行鍵結,進而得到化合 物 II-89,在空氣中氧化,可得到相同產物 II-76a。然而,因烯烴衍生物的 結構不同,除了得到 2-取代苯并[b]呋喃衍生物之外,還會有其它異構物的 產生。若烯烴衍生物並未完全呈共軛結構如 II-75b,可能因 1,2-插入反應 位置選擇不同,產生化合物 II-94 或 II-96(流程 2-20)。20
流程 2-20:Debabrate Maiti 合成 2-取代苯并[b]呋喃衍生物 II-76a 反應機制
2010 年 , Gilson Zeni 教 授 利 用 三 氯 化 鐵 ( FeCl
3
) 和 diorganyl dichalcogenides II-98 將二號位具有炔基支鏈的苯甲醚化合物 II-97,藉由進 行分子內環化,合成出三號位具氧族元素(chalcogen)苯并[b]呋喃衍生物 II-99(流程 2-21)。31
流程 2-21:Gilson Zeni 合成苯并[b]呋喃衍生物 II-99
21
推測反應流程如下:首先,鐵(III)離子先還原成鐵(II),diorganyl dichalcogenides II-98 經由氧化加成和鐵(II)形成四配位方形平面二聚物 II-100,此時的鐵離子為+3 價。苯甲醚化合物 II-97 的炔基碳-碳不飽和 鍵與鐵(III)配位形成錯合物 II-101,氧原子以與鐵(III)錯合物呈反邊 位向做親核加成得到中間體 II-102,經由耦合反應生成鐵(II)陰離子錯 合物 II-103 和鹽類 II-104,此時錯合物 II-103 經由 S
N
2 取代將鹽類 II-104 上的甲基脫去,製備得苯并[b]呋喃衍生物 II-99(流程 2-22)。流程 2-22:Gilson Zeni 合成苯并[b]呋喃衍生物 II-99 反應機制
2.1.3 利用金銀共催化系統合成苯并[b]呋喃衍生物
2014 年,Junliang Zhang 教授以 2 號位帶有炔基支鏈的共軛烯酮化合 物 II-105 為起始物,利用金(I)試劑或金銀共催化系統,搭配弱鹼進行反 應,可得到化合物 II-106,作者稱之為 furan-based ortho-quinodimethanes
(o-QDMs)。此種結構化合物,與親雙烯試劑(dienophiles)進行[4 + 2]
反應,可在呋喃 2,3 號位形成碳環之結構 II-107(流程 2-23)。
32
22
利用金屬催化 2 號位帶有炔基支鏈的共軛烯酮化合物進行分子內合環,
會先形成 1,3-dipole 結構 II-109,此時,需利用鹼將 2-甲基上的氫原子去 質子化,生成 furan-based o-QDMs 結構,為此反應需加入鹼之原因。
流程 2-23:Junliang Zhang 合成化合物 II-107
若親雙烯試劑(dienophile)為拉電子取代之炔烴。可利用金銀共催化 系統,將化合物 II-105a 與炔烴 II-110 進行反應,製備得呋喃 2,3 號位為碳 環之結構化合物 II-111,再經由 2,3-二氯-5,6-二氰苯醌(DDQ)氧化,可 得苯并[b]呋喃衍生物 II-112(流程 2-24)。
23
流程 2-24:Junliang Zhang 合成苯并[b]呋喃衍生物 II-112
2011 年,A. Stephen K. Hashmi 教授以 2 號位帶有炔基、醚類之呋喃 衍生物 II-113 為起始物,利用金銀共催化系統,二氯甲烷(CH
2
Cl2
)為溶 劑,在空氣、室溫的條件下,進行分子內環化反應,合成 2,7-雙取代苯并 [b]呋喃衍生物 II-114(流程 2-25)。33
流程 2-25:A. Stephen K. Hashmi 合成 2,7-雙取代苯并[b]呋喃衍生物 II-114
推測反應流程如下:首先,IPrAuCl 和 AgNTf
2
反應生成氯化銀 (AgCl)沉澱和金(I)陽離子。起始物 II-113a 炔基碳-碳不飽和鍵與金(I)陽離 子配位形成錯合物 II-115,因呋喃氧原子上孤對電子回推,3 號位碳原子 具有較佳的親核力,去進行 5-endo-dig 環化反應,可得到螺旋化合物中間 體 II-116,經由 Wagner-Meerwein 重排生成六五環 II-117,且此時的碳陽 離子為較穩定的三級結構,接著,脫去氫原子可得到呋喃芳香結構,利用
24
加氫去金、脫去矽醇使產物芳香化,製備得 2,7-雙取代苯并[b]呋喃衍生物 II-114a (流程 2-26)。
流程 2-26:A. Stephen K. Hashmi 合成 2,7-雙取代苯并[b]呋喃衍生物 II-114a 反應機制
2006 年,Louis Barriault 教授以 3-羥基-1,5-烯炔化合物 II-119 為起始 物,二氯甲烷(CH
2
Cl2
)為溶劑,利用氯化三苯基膦金(Ph3
PAuCl)和三 氟甲磺酸銀(AgOTf)共催化,合成出四氫化萘(tetrahydronaphthalene)衍生物 II-120。其中,當烯烴為多電子之呋喃芳香化合物時,可製備得苯 并[b]呋喃衍生物 II-122(流程 2-27)。
34
流程 2-27:Louis Barriault 合成四氫化萘衍生物 II-120、II-122
25
推測反應流程如下:起始物 II-119 炔基與金(I)陽離子配位形成錯 合物 II-123,藉由進行 5-exo-dig 或 6-endo-dig 環化反應得到中間體 II-124 或 II-125,經由去質子化、脫水、以及加氫去金,即製備得帶有不同取代 的四氫化萘(tetrahydronaphthalene)衍生物 II-120(流程 2-29)。
流程 2-28:Louis Barriault 合成四氫化萘衍生物 II-120 反應機制
2005 年,Chuan He 教授利用金銀共催化系統,以烯丙基芳基醚類 II-128 為起始物、甲苯(Toluene)為溶劑,在加熱條件下,分子進行 Claisen rearrangement 形成新的碳-碳鍵,得到 o-allyl 苯酚化合物 II-129,羥基氧 原子進行分子內環化加成反應,即製得 2,3-二氫苯并[b]呋喃衍生物 II-130
(流程 2-29)。
35
26
流程 2-29:Chuan He 合成 2,3-二氫苯并[b]呋喃衍生物 II-130
2006 年,Chao-Jun Li 教授利用三氯化金(AuCl
3
)和三氟甲磺酸銀(AgOTf)作為催化劑,促使苯酚(phenol)或萘酚(naphthol)衍生物 II-131 與雙烯化合物 II-132 進行增環反應(annulation),合成苯并[b]呋喃衍生物 II-133(流程 2-30)。
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流程 2-30:Chao-Jun Li 合成苯并[b]呋喃衍生物 II-133
推測反應流程如下:起始物 II-132 雙鍵與金(III)陽離子進行配位形 成錯合物 II-134,苯酚 II-131a 進行分子間加成反應生成化合物 II-135,經 由質子化去金,得到中間體。接著,雙鍵再次與金(III)陽離子進行配位 使之親電性上升,形成錯合物 II-136,羥基進行分子內環化加成,得到增 環化合物 II-137,最後,利用質子化去金,即製得增環之苯并[b]呋喃衍生 物 II-133a(流程 2-31)。
27
流程 2-31:Chao-Jun Li 合成苯并[b]呋喃衍生物 II-133a 反應機制
2.2 實驗設計與概念
2010 年,本實驗室發表於 J. Org. Chem.,在室溫下以二氯甲烷為溶
劑,利用氯化三苯基膦金(Ph