Ynone (炔酮或炔酯) 在自由基串联反应中的应用

朱洁琼

Ynone (炔酮或炔酯) 在自由基串联反应中的应用

朱洁琼

（浙江省乐清市虹桥中学，浙江 乐清 325608）

Ynone 属于多官能团化合物，在有机合成中有着重要的价值。综述了近十年来Ynone在自由基串联反应中的应用，并对已有的反应策略进行了分类和讨论。

Ynone；多官能化合物；串联反应；自由基

Ynone （炔酮或炔酯）活泼的化学性质归功于其内所含的两种活性官能团 （炔基与羰基）。图1为各类文献中涉及的Ynone结构，不同种类的羰基和不同数量的炔基造就了反应的多样性。作为重要的有机合成中间体，Ynone被成功地应用于众多天然产物全合成中[1]，例如Xanthofulvin、Vinaxanthone、Spirobacillene A等生物活性分子。2019年，笔者课题组[1]在《Adv. Synth. Catal》上综述了Ynone的共轭加成机理在串联反应中的应用。在此，笔者将着重综述这类化合物在自由基串联反应中的使用策略。根据不同的机理和策略，已报道的反应可分为3种类型：自由基加成-分子内成环策略、自由基加成-分子间成环策略、自由基加成-偶联策略。

图1 Ynone的种类

1 自由基加成-分子内成环策略

这类成环反应的特点是反应过程中原位生成的自由基会进攻炔烃，形成的新自由基中间体能够被邻近的苯基、醛基或叠氮捕获，从而生成五元或六元环产物。图2为近几年来出现的五元成环策略。BrCF2CO2Et[2-3]、R3SiH[4]、HPO(OMe)2[5]、ArSH[6]、RSO2H[7]、AgSCF3[8]和普通烷烃[9]均能在氧化、光照或电化学条件下作为自由基前体参与五元成环反应，并成功地构筑茚酮产物。

图2 五元环成环策略

简单烷烃的化学性质很不活泼，所以常用来做溶剂，如何便捷地利用烷烃参与反应是现今化学界的一大挑战。YU[9]等发现氧化剂BPO （过氧化苯甲酰）在较高温度下可以引发烷烃成为烷基自由基，进而与Ynone反应生成茚酮 （图3）。反应过程中，对称的环烷烃可以得到结构单一的产物，而链状烷烃由于选择性不可控，会生成一系列混合产物。

图3 茚酮的合成举例

如图4所示，选择合适的Ynone底物，自由基加成-成环策略还能得到另一种产物：六元环化合物。这类策略的共同特点是Ynone的苯基上有能接受分子内自由基的官能团。但是，文献报道的此类基团仅局限于醛羰基[3,11]、富电子芳 基[12-13]和叠氮基团[10]。理论上，烯基、炔基、氰基、醚、硫醚等基团也可以作为分子内自由基的接收基团，相信未来肯定会有此类报道出现。C、P、S自由基在六元环成环反应中多有报道，活性自由基中间体包括：·CF3[3]、·CF2CO2Et[11]、·PO(OEt)2[12]、RSO2·[13]和ArSO2·[14]，在未来还会出现N、O、Si自由基的应用报道。

图4 六元环成环策略的概述

六元环成环反应可以实现萘醌产物的快速构建。例如，以Togni试剂作为自由基源，以醛羰基[3]作为自由基的接收基团，可以实现三氟甲基取代的1,4-萘醌的合成。此处的Togni试剂既可以作为三氟甲基自由基的前体，又能提供氧化作用。碱的加入对反应意义重大，无碱条件反应无法顺利发生。如果Ar2是杂环，产率将降低到 39%~42%。此外，如果以富电子芳基[12]作为自由基的接收基团，则会生成含螺环结构的萘醌衍生物。在这类螺环的合成中，体系如果存在杂环，产率也会大为下降（噻吩基，40%；1-萘基，38%）。

炔酯化合物与固体试剂N-磺酰脯氨酸[14]也可以实现类似的六元成环策略，从而合成出3-磺酰基香豆素。该反应的关键在于氧化条件（AgNO3/K2S2O8）引发生成了磺酰自由基（RSO2•）。磺酰自由基近年来获得了广泛的应用，高活性的磺酰自由基可以通过商品试剂二硫醚、磺酸酯、TosMIC（对甲基苯磺酰甲基异腈）、磺酰肼在氧化条件下引发生成，笔者相信这些简单的引发条件在未来会更多地与Ynone结合用于复杂产物的合成。

图 5 自由基成环策略与萘醌的合成

图 6 炔酯在香豆素合成中的应用

2 自由基加成-分子间成环策略

相对于分子内成环，分子间的成环难度更大，效率也更低，因此，此类报道远少于分子内成环。图7展示了Ynone （两组分）与单质硫[15]之间的[2+2+1]环加成反应，机理包括了含S烯基自由基中间体的原位生成，该中间体受结构限制无法发生分子内成环，转而进攻另一分子酮炔，从而增长了碳链，为五元环的成型提供了可能。碱作为添加剂意义重大，按照碱的种类可以对反应活性作如下排序：KOH>NaOH>CH3ONa>>NaHCO3、Na2CO3、AcONa、DABCO。

图 7 分子间成环及噻吩的合成

3 自由基加成-偶联策略

此类策略的反应机理是自由基加成和自由基偶联的合用，取代烯烃是反应终产物。例如，REDDY[16]和WANG[17]课题组均报道过无金属催化的自由基加成-偶联反应，区域选择性地制备（E）-磺酰基和碘修饰的烯烃产物。图8对这两种方法进行了对比，两者各有优势：单质碘 （水作为添加剂有利于反应物的增溶） 参与的烯烃合成更适用于烷基亚磺酸钠的转化，而I2O5反应体系有利于富电子芳基亚磺酸钠的转化。但是，这类自由基加成-偶联策略的报道非常少。理论上，C、N、O、Si、S、P 自由基都可以参与类似的自由基加成和偶联反应，形成含C—X （卤素）、 C—O、 C—N、C—C、C—Se键的烯烃衍生物。

图 8 加成-偶联策略及展望

4 结束语

本文主要综述了Ynone在自由基反应中的应用策略，按照反应机理可以分为3种类型：自由基加成-分子内成环策略、自由基加成-分子间成环策略、自由基加成-偶联策略。茚酮、萘醌、吡啶酮、螺环、香豆素、噻吩、多取代烯烃等重要结构都可以源于Ynone的自由基串联反应。此外，提出了现有研究的挑战及对未来的展望，希望对机理和策略的分析有利于Ynone在未来有更多更好的应用。

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Application of Ynones in Radical Tandem Reactions

（Yueqing Hongqiao Middle School, Yueqing Zhejiang 325608, China）

Ynones are multiple functional compounds and widely used in organic tandem reactions. In this article,application of Ynones in radical tandem reactions was introduced. Reaction strategies were discussed.

Ynones; Mutifunctional compounds; Tandem reactions; Radicals

2020-06-30

朱洁琼（1989-），女，浙江省乐清市人，中教二级, 研究方向:生命科学、生物化学。

O621.25

A

1004-0935（2020）11-1424-03