一、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

联烯是一类含有1,2-丙二烯结构的化合物，联烯两端的α，γ-碳均为sp²杂化，β-碳为sp杂化，其未参与杂化的两个p轨道分别与α,γ-碳的p轨道形成两个相互垂直的π键，故当累积双键两端所连接的基团满足一定要求时联烯还具有轴手性。因为其本身的结构所具有的独特性质，所以基于联烯及其衍生物的反应研究是近几十年的热点之一。

早在1887年，Burton和Pechmann^[1]制备了第一个联烯化合物，但直到1954年，Jones^[2]确定了该联烯的结构。随后，关于联烯及其衍生物的研究引起了国内外许多科研工作者的兴趣，尤其是通过路易斯碱催化缺电子联烯与各种各样的亲电试剂发生环加成反应来构筑碳环和杂环骨架，一直是有机合成领域里的研究热点之一。此类环加成反应由于具有底物多样性，高产率和高对映选择性等特点，从而越来越受到化学家们的关注;它们可与含有各种不饱和键的化合物发生多种环加成反应来制备吲哚、呋喃或吡啶等多种环状化合物。下面简要对联烯及其衍生物的各种环加成反应研究进行介绍。

1995年，Lu课题组^[3]首次报道了有机膦催化的联烯酸酯与活泼烯烃的[3 2]环加成反应，能够高效的合成环戊烯的区域混合物。这也是首例报道的叔膦催化的环加成反应。由此，他们开创了一种新颖的、简便有效的合成策略，来构筑各种五元碳环类化合物，包括单环五元碳环化合物、并环五元碳环化合物以及螺环五元碳环化合物( REF _Ref4005186 h * MERGEFORMAT Scheme 1)。

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 1 有机膦催化联烯酸酯与活泼烯烃的[3 2]环加成反应

根据对有机膦催化反应的研究，作者提出了一个可能的反应机理：主要经过了有机膦的亲核加成、共振体的电子转移、与另一分子活泼烯烃的环化反应、β-消除脱去膦催化剂的过程( REF _Ref4333340 h Figure 1)。

Figure SEQ Figure * ARABIC 1有机膦催化联烯酸酯与活泼烯烃的[3 2]环加成反应机理

不仅如此，分子内的[3 2]环加成反应还可以专一区域选择性的构建多环化合物。2007年，Kwon小组^[4]报道了分子内的[3 2]环加成反应，底物在叔膦催化下区域选择性和非对映选择性发生[3 2]环加成反应，生成含环戊烯结构的二氢香豆素化合物，这就为合成结构复杂的香豆素化合物提供了一种简单有效的方法( REF _Ref4320473 h Scheme 2)。

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 2 叔膦催化底物发生分子内[3 2]环加成

2014 年， Yan 课题组^[5]报道了叔膦参与的多组分[3＋2]环加成反应。利用当量的 PPh₃作为催化剂 、丁炔二碳酸酯及靛红衍生的α，β-不饱和酮为反应底物，以DME 为溶剂，从 0 ^°C升到室温，能够以最高92%的产率得到含有三苯基膦和靛红骨架结构的螺环环戊烯类化合物。反应机理是首先PPh₃与丁炔二碳酸酯发生亲核加成反应生成中间体A， 进而与不饱和酮发生 Michael 加成反应生成中间体B，然后发生分子内的亲核加成反应生成中间体C， 同时脱去一分子 R¹OH 生成中间体D，最后经过质子迁移得到最终的产物( REF _Ref4320514 h Scheme 3)。

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 3 [3 2]环加成生成螺环环戊烯类化合物

与联烯和活性烯烃的[3 2]环加成反应相比，联烯与活性烯烃的[4 2]环加成反应的研究进展缓慢。直到2007年，Kwon课题组^[6]才实现该类反应。在亲核叔膦作用下， α-位甲基取代的联烯酸酯与双氰基吸电子活化的烯烃发生[4＋2]环加成反应，高效地合成了多取代环己烯衍生物( REF _Ref4090538 h * MERGEFORMAT Scheme 4)。

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 4 联烯与烯烃的[4 2]环加成反应

2010年，Tong课题组^[7]报道了一类新的PPh₃催化2-(乙酰氧基甲基) -2，3-二烯酸丁酯类与1，n-双亲核试剂的[4 n](n=1，2)环加成反应，提供了一种高效合成环戊烯类和1，2，3，6-四氢哒嗪类衍生物的有效方法。2-(乙酰氧基甲基)-2，3-二烯酸丁酯的乙酸酯基团对于形成1，4-双亲电子中间体是至关重要的。氘取代对照实验研究还表明反应途径涉及质子转移过程( REF _Ref4101093 h * MERGEFORMAT Scheme 5, REF _Ref4101094 h * MERGEFORMAT Scheme 6)。

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 5 PPh₃催化2-(乙酰氧基甲基) -2，3-二烯酸丁酯类的[4 1]、[4 2]环加成反应

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 6 PPh₃催化2-(乙酰氧基甲基) -2，3-二烯酸丁酯类的[4 1]环加成反应机理

环加成反应由于具有底物多样性，较高化学选择性以及对应选择性等受到化学家们的关注。由于联烯的环加成和环加成异构化反应可以构建不同大小的碳环、杂环化合物，可以用来设计新型联烯反应物，为一些分子核心骨架构建提供思路，所以研究联烯的环加成反应具有非常重要的意义，本课题准备设计具有双齿配体的联烯化合物，并对其环加成反应进行考察研究。

二、基本内容和技术方案

1. 设计思想

通过文献调研，我们首先从恶唑烷酮为原始原料，经n-BuLi拔氢并与2-溴-丙酰溴发生亲电取代后，再与三苯基膦反应合成叶立德试剂，以后将叶立德试剂与乙酰氯经wittig反应制得恶唑烷酮衍生的联烯酰亚胺。另一方面，通过一系列结构简单易得的化合物合成亲电试剂，探究联烯酰亚胺与这些亲电试剂的环加成反应，并对其反应进行优化。

2. 底物合成

2.1联烯酰亚胺的合成^[8]

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 7恶唑烷酮衍生的联烯酰亚胺的合成路线

实验步骤：

(1) 氮气氛围下，将2-恶唑烷酮(4.35g, 50 mmol,1.0 equiv)的四氢呋喃(60 mL)溶液冷却至0 ^°C，搅拌并用注射器缓慢向反应瓶中滴加n-BuLi(21 mL, 52.5 mmol,1.05 equiv)溶液，搅拌15 min后向反应瓶中缓慢滴加2-溴丙酰溴(12.83 g, 60 mmol, 1.2 equiv)，继续在0 ^°C下搅拌3 h，待反应完全后（TLC监测）加入饱和NaHCO₃淬灭反应并用乙酸乙酯萃取，合并有机相后，用饱和食盐水洗涤，再用无水硫酸钠干燥。浓缩后得到无色油状液体2，粗产物经硅胶柱层析(PE : EA = 2 : 1)纯化。

(2) 将三苯基膦加入到圆底烧瓶中，置换为氮气氛围后，加入溶剂甲苯，再向其加入上一步产物2。将反应体系加热到50 ^°C，过夜搅拌，待反应完全后（TLC监测），冷却至室温得白色悬浊反应液。过滤后得白色固体，收集滤渣并将其溶于水中，再用用乙酸乙酯萃取。收集并合并水层，冰浴条件下向其缓慢滴加2 mol/L NaOH水溶液，剧烈搅拌下调节直至中性后，用CH₂Cl₂萃取水相三次，合并有机层，再用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，浓缩得黄色粘稠液体3。

(3) 将所制得叶立德试剂3加入到装有滴液漏斗的圆底烧瓶中，置换为氮气氛围后，向其加入无水CH₂Cl₂，接着缓慢向其滴加Et₃N的CH₂Cl₂溶液(10 min)，滴加完毕后搅拌15 min再缓慢向其滴加乙酰氯的CH₂Cl₂溶液(1 h内)，滴加完毕后搅拌15 min，加水萃取后，收集有机相，再用无水硫酸钠干燥，浓缩粗产物过柱纯化后（PE: EA = 2 :1）获得目标产物联烯酰亚胺4。

2.2亲电试剂的合成

2.2.1 2-对甲苯磺酰氨基查尔酮的合成^[9-12]

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 8 2-对甲苯磺酰氨基查尔酮的合成路线

实验步骤：

(1) 将苯甲酰溴5加入到PPh₃的THF溶液中，然后用NaOH(20w%)水溶液，得到叶立德试剂6。

(2) 在100 mL圆底烧瓶中加入邻氨基苯甲醇7(1.0 equiv, 10 mmol, 自己写上用量)和吡啶(1.2 equiv, 12 mmol, )作为溶液A，再将甲苯磺酰氯(1.1 equiv)溶解在CHCl₃中作为B溶液，然后将B溶液缓慢加入A溶液中，反应液在室温下搅拌24 h后减压蒸发浓缩，制得的粗产物不用纯化，直接作为下一步反应物。将CHCl₃加入到旋蒸后的固体中溶解，再加入溶解的活性MnO₂ (5.0equiv)，将混合溶液在60 ^°C下搅拌6 h。完成氧化反应后，冷却至室温后过滤，滤出液浓缩后过柱(石油醚：乙酸乙酯=5:1)纯化得到产物8。

(3) 将2-对甲苯磺酰氨基苯甲醛8 (2.75g，1.0 equiv)溶解于50mL甲苯置于干燥的充满氮气的有搅拌磁子的烧瓶中，再加入上步骤的产物6 (4.18g，1.1 equiv)，80 ^°C下搅拌反应12 h，然后浓缩，快速过柱(二氯甲烷：正己烷=6:1)纯化得到产物9。

2.2.2 4-甲基-N- [苯基-(苯基磺酰基)甲基]苯磺酰胺的合成^[13]

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 9 4-甲基-N- [苯基-(苯基磺酰基)甲基]苯磺酰胺合成路线

实验步骤：

(1) 将苯甲醛10(1.0612 g，10 mmol)对甲苯磺酰胺12(10 mmol)和苯亚磺酸钠11(1.8057 g，11 mmol)加入到50mL烧瓶中，再加入15 mL甲酸和15 mL水，在室温下搅拌12 h。

(2) 过滤出生成的白色沉淀物，然后依次用15 mL水洗两次，再用15 mL石油醚洗涤一次得到产物13。

2.2.3 N,N-二对甲苯磺酰基乙二胺的合成^[14]

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 10 N,N-二对甲苯磺酰基乙二胺

实验步骤：

(1) 将乙二胺(10 mmol)14的吡啶溶液(0.2 mol/L)溶液冷却到0 ℃，然后分批加入到磺酰氯15中(20.5 mmol)，然后氮气置换3次，升至室温，搅拌18h。

(2) 将反应完的溶液倒入水中(水要是吡啶用量的6倍)搅拌5 min，抽滤收集产生的沉淀，用水洗两次再用乙醚洗四次，最后油泵抽干燥得到最终产物16。

3. 缺电子联烯的反应研究

我们将设计合成如下几种亲电试剂( REF _Ref4333294 h Figure 2)，并拟对其与恶唑酮衍生的联烯酰亚胺的环加成反应展开探究工作( REF _Ref4333314 h Scheme 11)。

Figure SEQ Figure * ARABIC 2设计的几种亲电试剂

Scheme SEQ Scheme * ARABIC 11恶唑烷酮衍生的联烯酰亚胺与亲电试剂环加成反应研究

参考文献

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