FAD催化的有机化学反应新进展
FAD催化的有机化学反应新进展 有机反应中的“绿色、高效、稳定及对反应的高选择性”是化学家们不 懈追求的目标，因此“绿色试齐U”引起了化学家的广泛关注.催化齐U在有机反应 中发挥着重要作用，由于催化齐U的存在使化学反应变得简单易行，对促进有机 化学反应的发展起到了重要的作用.自然界存在着很多重金属，如锌、镉、铜、 铅、钯、铑等，由于其毒性及昂贵的价格限制了大规模的应用.而铁在地球上储 量丰富，三氯化铁是最常见的化合物之一，为叶状或黑棕色结晶，熔点306°C， 沸点3191，易与水互溶，水溶液呈酸性，绿色环保，且价廉易得.三氯化铁在有 机合成中得到了广泛的应用，对有机反应有良好的催化效果，它可以活化C一C 单键、催化Michael加成反应、SQnQgaShira交叉偶联反应、环化反应、Barbier 偶联反应、糖基化反应、多组分反环化、分子内酯生成等，由它催化的反应具有 高的区域和立体选择性.三氯化铁催化的有机反应近年来得到快速发展，本文中， 笔者对近年来的研究情况作了
总结. 1取代反应 1.1亲核取代 分子间的烯丙基胺化是获得烯丙基胺类化合物最简单的方法之一.常 使用烯丙基醇衍生物为原料进行分子间的胺化反应，得到相应的烯丙基胺类化合 物，副产物是水.此方法虽具有环境友好、可持续、操作简单等优点，但使用烯 丙基醇存在羟基的离去功能较差和需要耐水催化剂的问题.2012年，Trillo等报道 了以三氯化铁为催化剂，烯丙醇和含氮亲核试剂在1,4-二氧六环中，25°C条件下 反应24h，得到相应的产物3. 在有机合成中醚的C一0键断裂形成C一C键和C一x(杂原子）键的方法 倍受人们青睐.与相应的卤化物相比醚具有稳定、绿色和廉价的特点，并且其广 泛存在于天然产物和合成化合物中.2013年，Fan等报道了三氯化铁催化苄基甲基 醚或（1-甲氧基乙基)苯与对甲苯磺酰胺的反应，发生C一0键的断裂和C一N键的 形成，得到相应的产物6. 1.2亲电取代 吲哚是生物有机化合物和天然产物中重要的结构单元，并且吲哚衍生 物在构建药物分子上越来越受化学家的关注.例如：镍催化下3-氰基吲哚与炔烃反应得到2-乙烯基吲哚化合物;钯催化吲哚与炔分子内加成反应得到相应的烯基化 吲哚产物等.2012年，Yang等[报道以三氯化铁为催化齐lj，吲哚衍生物和醛在室 温条件下反应3h可得到3-乙烯基吲哚类化合物，产率可以达到93C. 1.3Friedel-Crafts亲核取代反应 有机膦酸盐特别是乙烯基膦酸酉旨具有显著的生物活性，而且能够很 好地构建杂环化合物和增加聚合物的阻燃性，因此受到广大化学工作者的重 视.2013年，Pallikonda等报道了以三氯化铁为催化剂，磷酸盐(10)和芳烃在70C条 件下反应3"12h，高收率地得到相应的y-芳基取代的乙烯基膦酸盐（12). 2加成反应 1.1亲核加成 以水为介质的有机化学反应，具有对环境友好的特点.自从Breslow报 道了以水为介质的Diels-Alder 反应以来，出现了越来越多的以水为溶剂的有机化学反应，在这个反 应中，水溶齐lj比常用的有机溶剂更有利于反应的进行.2012年，ChakmbQrty等报 道了以三氯化铁为催化剂，锌促进二氢呋喃或二氢吡喃烯丙基化反应，在水溶液 中室温条件下反应2h，得到相应的烯丙基化产物15. 2.2[3+2]环加成反应 近年来，路易斯酸促进环丙烷衍生物的[3+2]环加成反应广泛用于有 机反应.2012年，Wang等[23]发现三氯化铁可催化二甲基-2-烯基环丙烷-1，1-二 羧酸二甲酯衍生物与异氰酸酉旨的反应，反应在室温条件下进行，得到相应的产 物18. 3氧化还原反应 1.1氧化反应 酰胺是生物和化学中的一类重要化合物，它广泛存在于生物体内，是 肽键的重要组成部分，并且也是有机化学中重要的基团.近年来，生物学家和化 学家对它进行了广泛的研究.2012年，Das等以FeCl3为催化剂，I-2，2，6，6-四 甲基哌啶氧化物为氧化剂，在二氯乙烷中催化醇生成相应的酰胺，NH20HHCl作为氮的来源，90C条件下反应，收率较高. 2012年，WU等[25]报道了以三氯化铁为催化齐lj，叔丁基过氧化氢 （TBHP)为氧化齐lj，在吡啶溶液中催化氧化苄胺，80C条件下反应，得到相应的 酰胺(22). 3.2还原反应 胺基（包括一级、二级、三级胺基)广泛存在于自然界中具有各种生 理活性的天然产物中，如生物碱、激素、抗生素和蛋白质等，因此S安基的还原 备受人们青睐.2012年，QU等[26]报道了以三氯化铁为催化剂，9-硼二环（3，3， 1)壬烷（9-BBN)为还原剂，胺与4-甲基环己酮在四氢呋喃中，10C条件下反应， 得到产物25和26. 烯烃还原反应是有机化学中重要的反应，并且烯烃在有机合成中的应 用极其广泛.2012年，Lamani等[27]报道了在三氯化铁的催化下，选择性催化还原 烯烃和炔烃，水合肼（NH2NH2H20)作为氢源，室温条件下反应，获得了较高的 产率.4环化反应 3.1Prins环化反应 近年来，联烯的环化反应作为有效合成环状化合物的方法得到了广泛 的应用，同时，利用烯烃和炔烃作为底物的Prins环化反应巳成为合成杂环化合物 的强大工具.2012年，Cheng等（8]报道了用三氯化铁催化P-横酰丙二烯或联烯醇 与醛Prins环化，三甲基氯硅烷（TMSC1)存在的温和条件下，在二氯甲烷中反应， 合成了3-氯甲基-1，2，5，6-四氢吡啶或3-氯甲基-5-1，6-二氢-2H-吡喃衍生物(31). 3.2分子内环化反应 含氮杂环化合物广泛存在于药物和天然产物中，是生物活性分子中最 重要的结构单元.例如：喹啉及其衍生物广泛存在于天然产物、药物化学和材料 化学中，并发挥了重要的作用.由于杂环化合物的重要性，发展新的、高效的、 反应条件温和的合成方法仍然是一个活跃的研究领域.2012年，Wang等（9]报道 了以三氯化铁为催化剂，室温条件下在二氯甲烷中，E保护的1-烯-3-醇（33)进行 分子内烯丙基胺化反应，得到相应的2-或4-取代的1,2-二氢喹啉(32)和喹啉(34)， 产率可以达到96C.1.3其他环化反应 茚广泛应用于生物分子、催化剂和材料中，它的合成方法引起了化学 家的广泛关注.2012年，Liu等研究了以三氯化铁为催化剂，在硝基甲烷中N-苄基 或N-烯丙基磺胺与芳基烯烃反应，形成具有非常高的区域选择性的多取代的茚 （37). 2-吡啶酮以及它的四氢和桥联类似物广泛存在于天然化合物中，且广 泛应用于化工、医疗和材料
科学中.2-吡啶酮的衍生物可用于黄青霉菌株、卵孢白 僵菌素以及相关的代谢物中.2012年，SengUpta等（1)报道了以三氯化铁为催化剂， 乙酰苯胺和醛类化合物在二氯甲烷中，硫酸镁存在条件下室温反应8"12h，得到 相应的1，2，3，4-四氢-2-吡啶酮（40和41). 近年来，一些研究小组报道了含氧族元素杂环的合成方法.由于氧族 杂环的潜在生物活性和药理活性以及在新功能材料的
应用，它丨I"]还被广泛用于 电催化化学、有机电极材料、半导体电极以及轻型电池中，因此它们的合成引起 了化学家的极大兴趣.2013年，Stein等报道了以三氯化铁/二硒醚体系可催化2-硫 族-3-炔基噻吩环化得到相应的产物44. 9，10-菲醌（PQ)被广泛用于合成染料、农药、防腐剂及金属络合物 中.通常情况PQ进行2种类型的反应"）与电子给体的双电子氧化还原反应；
2)与 活性亚甲基化合物的羟醛缩合反应.2012年，Rao等报道了三氯化铁催化PQ与酮 类化合物在室温下反应24h，得到相应的产物47和48. 5多组分反应 1.1多米诺（Domino)反应 近年来多米诺反应巳经成为一个强大有效的合成有机化合物的方法. 在2012年，Zhang等报道了以三氯化铁为催化齐lj的多米诺反应，芳胺、丙炔酸甲 酯、芳族醛和吲哚在乙醇中，在室温下反应，高产率地得到相应的产物51. 1.2Bignelii反应 Bignelii反应是一个三元缩合反应，是由乙酰乙酸乙酯、芳香醛和脲 在浓盐酸催化下缩合得到3，4-二氢嘧啶-2-酮衍生物的合成方法.二氢嘧啶酮类化 合物具有重要的药理活性，如可用作钙拮抗剂和降压剂等，并在抗病毒、抗癌、杀菌、杀霉等领域有广泛的应用.因此Biginelii反应得到了化学家的广泛关注.该反 应需要在催化齐U存在下进行，用路易斯碱和路易斯酸的组合来提高反应性和推 动发展新的化学反应具有彳艮高的价值和潜力.2013年，Boumoud等报道了以 FeCl3/DMAP(4-二甲基氨基吡啶）为催化剂，芳香醛和严酮酸酯和尿素在乙醇中 回流发生Bignelii缩合反应，得到相应的产物55，产率较高. 4结语 综上所述，三氯化铁作为催化齐U在有机化学反应中得到了广泛的应 用，并且已经成为有机反应中催化领域研究的热,点.三氯化铁作为催化齐U具有 绿色环保、操作简单、用量少、催化的反应收率高、选择性好等优,点.三氯化铁 作为催化齐U在有机化学中的快速发展已经得到证实，然而随着有机化学反应的 快速和研究的深入，三氯化铁作为催化齐U在有机合成中的应用会更加值得关注.
