以中國人命名的有機化學反應
作者:上海偶聯(lián)醫(yī)藥科技有限公司
ESI(Essential Science Indicators)基本科學指標數(shù)據(jù)庫是當今世界范圍內(nèi)普遍用以評價高校、學術機構、國家/地區(qū)國際學術水平及影響力的重要評價指標工具之一。科睿唯安公布了3月ESI化學學科排行,其中全球排名前100中,中國高校占26所。中國排名第一的中國科學院大學全球排名第5?!蹲匀弧吩隹?021中國自然指數(shù)”顯示,中國在化學領域貢獻份額全球最高,在自然指數(shù)其他三個學科領域僅次于美國。中國的貢獻份額更多地集中在化學領域,美國則更集中于生命科學。
有機化學發(fā)展至今,有成千上萬的各類化學反應被發(fā)現(xiàn)。已有上千個人名反應被報道,常用的有300個左右。大部分人名反應都是近一百多年左右被發(fā)現(xiàn)的。人名反應被冠以首次發(fā)現(xiàn)該反應或者系統(tǒng)研究該反應的化學家的名字,用以紀念化學家對此反應的貢獻。過去的一百年中國多災多難,而新反應發(fā)現(xiàn)的黃金時期是上世紀30年代到80年代,因為歷史原因中國錯過了此黃金時期,眾多反應中以中國科學家命名的反應不多見。其中最著名的就是Wolff-Kishner-黃鳴龍還原反應,這是第一個以中國人命名的化學反應。現(xiàn)在中國在化學科研領域獨占鰲頭,相信不久的將來,在有機人名反應中,我們將看到越來越多中國化學家的名字。下面小編對現(xiàn)已報道了人名反應中涉及中國化學家的反應進行匯總,供大家學習,點擊標題可以查看詳細內(nèi)容。
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Wolff–Kishner-黃鳴龍還原反應
醛酮在堿性條件下與肼作用生腙,加熱分解,將羰基還原為亞甲基的反應。原來Wolff-Kishner的方法是將醛或酮與肼和金屬鈉或鉀在高溫(約200 °C)下加熱反應,需要在封管或高壓釜中進行,操作不方便。黃鳴龍改進了此反應,不用封管而在高沸點溶劑如一縮二乙二醇(二甘醇,b.p.245 °C)中反應,用氫氧化鈉或氫氧化鉀代替金屬鈉作堿。1946年,黃鳴龍在Wolff-Kishner反應的基礎上發(fā)展了這個反應,因該反應是第一個以中國人名字命名的有機反應而為人熟知。黃鳴龍對Wolff-Kishner 還原反應改進后,這一還原反應變得操作簡單,原料價格降低,產(chǎn)率提高,能在工業(yè)上進行大規(guī)模生產(chǎn),因而在國際上被廣泛應用。
Lu-Trost-Inoue反應
炔銅或炔酯在過渡金屬催化劑或叔膦的催化下異構成E, E構型的共軛二烯酮的反應。1988年,陸熙炎院士小組首先報道了一個釕(II)催化下炔酮異構化為共軛二烯酮的反應,反應生成的產(chǎn)物為E,E?構型。其后Trost小組(鈀催化)和Inoue小組(釕催化)也分別報道了此類反應。Trost小組利用了三苯基磷的親核性及炔基酯的親電性。在形成加合物后,通過一系列質子轉移,最終得到了更穩(wěn)定的共軛二烯酯。該反應在天然產(chǎn)物的合成中也得到了應用。陸熙炎是中國著名有機化學家,1991年當選為中國科學院院士。陸熙炎環(huán)化反應陸院士在1995年發(fā)展的一種環(huán)化反應,它是聯(lián)烯與烯烴在有機膦的催化下,通過[3+2]環(huán)化得到五元環(huán)化合物的反應。2006年,Gregory C. Fu教授發(fā)表在《Angew. Chem. Int. Ed.》的一項研究中使用了該反應,并提出叫做Lu's [3+2]環(huán)化反應。
史一安不對稱環(huán)氧化
反式二取代的烯烴或三取代的烯烴在果糖衍生的手性酮催化下利用Oxone作為氧化劑進行不對稱環(huán)氧化的反應。此反應的一大特點就是利用了有機催化劑。此反應最早由著名化學家史一安教授報道,反應被稱為史氏不對稱環(huán)氧化反應(Shi asymmetric epoxidation)。此反應是目前影響力和認可度最高的以中國人命名的有機反應。史一安教授,曾任中國科學院化學研究所化學生物學研究中心主任、中國科學院分子識別與功能重點實驗室主任、中國科學院化學研究所學術委員會副主任。史一安教授在Chem. Rev., Acc. Chem. Res., PNAS, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等重要期刊上發(fā)表論文100多篇,被引用5000余次,獲得多項重要學術獎勵和榮譽。
Roskamp-Feng反應
1989年,Roskamp首先報道了利用氯化亞錫催化乙基重氮乙酸乙酯和醛反應制備β-酮酯的反應【J. Org. Chem.,?1989, 54, 3258】。經(jīng)過二十多年的發(fā)展各種路易斯酸(Sc(OTf)3,BF3, GeCl2)都可用于此反應。2011年,四川大學化學學院馮小明教授,以手性氮氧–Sc(OTf)3絡合物催化劑實現(xiàn)了首例催化不對稱Roskamp反應。
他所設計合成的具柔性直鏈烷基鏈接的C2對稱雙氮氧酰胺化合物,是一類新型的全能型“優(yōu)勢手性配體”。重氮乙酸乙酯和醛在路易斯酸及手性配體催化下,伴隨著氫的遷移和N2的離去生成手性β-酮酯的反應被稱為Roskamp-Feng反應。
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張緒穆烯炔環(huán)異構化反應
1,6-烯炔類化合物在銠催化劑的催化下進行高區(qū)域選擇性的進行不對稱環(huán)化異構化生成五元雜環(huán)化合物的反應。通過該反應可以方便地實現(xiàn)烯烴和炔烴分子內(nèi)的不對稱環(huán)化,高效地構筑一系列五元雜環(huán)化合物,在生物活性分子以及藥物分子的合成中有重要的應用。2000年,張緒穆的課題組報道了首例手性銠催化劑催化的1,6-烯炔類化合物不對稱環(huán)化異構化反應。反應體系中的催化劑是由中性的銠催化劑[Rh(COD)Cl]2與手性配體經(jīng)銀鹽活化后制得。張緒穆,國際知名配位化學和金屬有機化學家,師從盧嘉錫院士(諾貝爾獲獎者Linus Pauling 的博士后,時任中國科學院院長),現(xiàn)任南方科技大學理學院副院長、化學系講席教授。
俞氏糖苷化反應
2008年,上海有機所俞飚(熱烈祝賀俞飚研究員當選中國科學院院士)課題組報道了一種新型的糖苷化方法,在Au(Ⅰ)絡合物(如Ph3PAuOTf、Ph3PAuNTf2)催化下,以糖基鄰炔基苯甲酸酯為給體進行糖苷化反應。這種新型的糖基化合成方法被大家稱作俞氏糖苷化反應(Yu Glycosylation),離去基異香豆素-金中間體在活化過程中可以有效捕獲反應中產(chǎn)生的H+,從而使得反應體系一直保持在較為溫和的條件【TetrahedronLett.2008,?49, 3604】。此反應僅需要催化當量的金催化劑、底物適用范圍廣的特點,對一些在其他糖苷化條件下不穩(wěn)定的底物有較好的耐受性和選擇性,特別適用于復雜天然產(chǎn)物的合成。此反應盡量保持在無水條件下進行。
麻生明氧化反應
2011年,麻生明院士團隊便使用Fe(NO3)3·9H2O/TEMPO催化體系,O2作為氧化劑,NaCl作為添加劑,室溫條件下可將聯(lián)烯丙基醇、炔丙基醇選擇性氧化為醛,部分烯丙基醇、芐醇甚至脂肪醇也適用于這種反應體系【Adv. Synth. Catal.?2011, 353, 1005-1012】??紤]到成本問題,進一步將助催化劑TEMPO換作更為低廉的4-OH-TEMPO,更適合大規(guī)模生產(chǎn)的工藝流程【Org. Process Res. Dev.2019, 23, 825-835】。
2016年,麻生明院士團隊發(fā)現(xiàn)月桂醛在類似的反應條件下(將氯化鈉換成氯化鉀),可高效轉化為月桂酸。因此又開發(fā)出了新的方法,可以直接氧化伯醇得到羧酸【J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 8344-8347】。此方法不僅適合脂肪醇,芳香甲醇與炔丙醇也可順利氧化為相應的羧酸,復雜結構的醇類天然產(chǎn)物分子也可利用該方法進行后期修飾。
利用Fe(NO3)3·9H2O,TEMPO(及其衍生物)作為催化劑,O2(空氣)作為氧化劑,以NaCl作為添加劑將醇氧化為醛酮,或者以KCl為添加劑將伯醇氧化為羧酸的反應,被稱為麻生明氧化反應。
馬大為銅/草酰二胺催化偶聯(lián)反應
上海有機化學研究所馬大為課題組發(fā)展了催化Ullmann反應的氨基酸和草酰二胺兩代配體,突破了反應條件苛刻和普適性差的局限,該反應已廣泛應用于新藥研發(fā)和新材料創(chuàng)制,應用超過1500次,其中包括兩個臨床實驗藥物的百公斤級生產(chǎn),以及抗高血壓藥物培朵普利和治療干眼病藥物Xiidra的噸級生產(chǎn),700余項美國專利利用這一改進的Ullmann反應設計了合成路線。馬大為研究員也因為在這一有機化學領域的卓越貢獻,榮獲美國化學會2018年Arthur C. Cope學者獎,并被授予2019年度中國科學院杰出科技成就獎。高效草酰二胺配體有如下顯著的特點:(1)突破了此前銅催化的不活潑的芳基氯代物的偶聯(lián)反應局限;(2)對于較活潑的芳基碘代物和溴代物,可以使得反應在低催化劑量和更為溫和的反應條件下進行。下面將簡要介紹相關配體的研究進展。