安息香缩合反应的实验装置图安息香缩合反应的实验报告( 二 )

图2. 安息香缩合反应的势能图。所给能量为相对自由能(kcal/mol)和电子能量(括号中， kcal/mol)
图片来源于J. Am. Chem. Soc.
2量子化学计算确证锌催化的炔烃氧化/碳-氢官能团化的反应机理
金属卡宾是一种多功能的活性中间体，广泛涉及于各种合成转化。传统制备金属卡宾的 *** 往往依赖于重氮化合物或相关衍生物的分解。然而，重氮化合物通常具有危险性和潜在的爆炸性。近年来，人们发现，金催化分子内或分子间的炔烃氧化可以获得α-羰基金属卡宾。其中，分子间氧化策略显然更为灵便具有更高的合成学意义。2010年， L. M. Zhang实验室以吡啶氮氧化物为氧化剂, 率先实现金催化下炔烃分子间氧化制备α-羰基金卡宾中间体，并成功地应用于氧-氢/氮-氢插入、1, 2-氢迁移合成α ， β-不饱和羰基化合物、碳-氢插入、烯烃的环丙烷化和从溶剂分子提取卤素等一系列金卡宾有机反应。然而，该策略有一个难以避免的缺陷，就是强亲电活性的金卡宾中间体更易与吡啶氮氧化物氧化剂反应而时常导致过度氧化副反应。新近，叶龙武课题组发现非贵金属锌不仅能高效催化此类分子间炔烃氧化，实现金属卡宾对分子内苯基的碳-氢官能团化，同时亦有效地抑制过度氧化副反应(如图3所示) 。

文章插图
图3. 金属Zn催化炔烃氧化/碳-氢键官能团化
图片来源于Angew. Chem., Int. Ed.
基于DFT计算 *** ，上述的锌催化的炔烃氧化/碳-氢官能团化的反应机理被描述。计算的反应机理如图4所示，首先，氮氧化物3a选择性地亲核进攻锌活化的炔酰胺复合物A的C1位形成锌取代的烯烃B ，而2,6-二溴吡啶很容易离去给出被苯基稳定的碳正离子中间体C 。接下来，分子内的N-苄基而不分子间的氮氧化物3a对碳正离子位点的亲核进攻是动力学有利的过程，进而形成中间体D 。最后，中间体D厉经芳构化、烯醇化、质子化和配体交换给出最终产物2a ，这些步骤几乎没有能垒且高度放热。
图4. 以2,6-二溴吡啶氮氧化物为氧化剂的锌催化的炔烃氧化/碳-氢官能团化合过度氧化在室温下的自由能变化图
图片来源于Angew. Chem., Int. Ed.
参考文献：
(1) Generation of α-Imino Gold Carbenes through Gold-Catalyzed Intermolecular Reaction of Azides with Ynamides. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 9567–9570.
(2) Zinc-Catalyzed Alkyne Oxidation/C-H Functionalization: Highly Site-Selective Synthesis of Versatile Isoquinolones and β-Carbolines. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 8245-8249.
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