金催化的环化反应涉及金（I）活化炔烃，然后攻击侧链亲核试剂。这些反应可用于在温和条件下构建复杂的环状骨架。

 

介绍

金（I）配合物对碳 – 碳π-键表现出强烈的亲和力，这种现象归因于相对论效应。金与炔烃，烯烃或丙二烯的配位增加了不饱和基团的亲电性，促进了马氏体类型的亲核试剂的添加，从而提供了乙烯基金属1（方程1）。

（1）

当烯烃用作亲核试剂时，发生环化过程。尽管这些反应类似于由质子或路易斯酸促进的多烯环化，但它们通常不通过开放的碳阳离子中间体进行。强电子给体配体如N-杂环卡宾促进金的反向捐赠，导致环丙基金（I）卡宾2表现得像非经典碳阳离子（方程式2）。

（2）

这些物种的骨架重排可以提供各种碳环产物，其结构取决于烯炔起始材料的结构以及环化是以外型还是内型方式发生（方程式3）。

（3）

除了如上所强调的全碳环化之外，侧链杂原子亲核试剂也可参与这些反应，产生多环产物。

尽管金的成本很高，但结构复杂性的快速增加和与金催化环化相关的温和反应条件使得这类反应成为有机合成的有吸引力的选择。金（I）配合物的反应在某些方面与布朗斯台德酸和其他过渡金属配合物的反应互补。

机制与立体化学

流行机制

烯醛与金（I）络合物的组合导致烯烃 – 和炔烃 – 配位的金（I）物质之间的平衡。后一种中间体可以参与各种机理途径，这些途径在环化步骤后的键重组中不同。^[2]初始环化事件后的步骤可能使原始烯烃和炔烃的碳连接（“无裂解”），仅断开烯烃碳之间的键（“单裂解”），或破坏烯烃和烯烃之间的键。在单裂解反应的产物中，炔烃最终存在于分离的烯烃之间。在双裂解反应的产物中，炔烃和烯烃碳以交替的方式排列（见下文） ）。

：环化反应也可在炔碳经历亲核进攻不同内切新形成的环内的环化的位置既炔碳而外型环化离开新形成的环的外侧的炔碳之一。

式。下面图4示出5-三个变种外型 – 挖的1,6-烯炔，其中化合物的环化3是一般的例子。I型环化是单裂解过程，其提供链烯基环戊烯4。当R ₄ = H时，环化和双重裂解产生不同的链烯基环戊烯5。III型环化似乎涉及内切基于环己烯的结构闭环6，但在从事实导致外切环闭合，随后单切割重排。

（4）

6- 远藤 – 挖的环化反应3中示出在等式的前两个反应。5以下。Endo环化，然后是无裂解重排可以提供双环[4.1.0]庚烯7或稠合环丁烯8，其可以产生链烯基环戊烯9。方程式中的第三和第四反应。图5描绘了1,5-烯炔的单裂解和双裂解反应。

（5）

密度泛函理论计算揭示了1,6-烯炔的单裂解和双裂解反应。^[3]按照一个η的形成² -alkyne -金（I）络合物，5- 外 – 挖环化，得到环丙基金（I）卡宾2，其也被表示为金-取代的环丙基甲基阳离子或高烯丙基阳离子（见上面的方程2）。单裂解骨架重排最有可能由正式开口发生2以形成η ² -二烯金（I）络合物13一步到位。烯烃中的末端碳迁移到炔烃的C（1），键b断裂。双重切割重排始于2向金（I）卡宾14的骨架重排。当R ₄ = H时，1,2-氢化物转移，然后除去金，得到二烯 – 金（I）配合物15 ; 然后，金的离解得到产物5，其含有双重裂解特征的交替键合模式（方程式6）。

（6）

立体选择性变体

手性金（I）催化剂已用于分子内反应的发展。例如，具有（S）-3,5-二甲苯基-MeO-BIPHEP配体的手性双核金（I）络合物催化2-炔基苯乙烯的环异构化或环化 – 加成（方程式7）。^[4]

（7）

范围和限制

在金（I）催化剂存在下，烯烃和炔烃的分子间反应通常通过形式[2 + 2]环加成提供环丁烯。^[5]烯炔在类似催化剂存在下在分子内环异构化过程中反应，导致各种产物依赖于烯炔的结构，金（I）催化剂和反应条件。

1,5-烯炔通常通过内环途径反应; 1,5-烯炔的内 – 环化在非裂解过程中得到双环[3.1.0]己烷（方程式8）。^[6]

（8）

这些环异构化反应的特征的环丙基金（I）卡宾中间体经历碳阳离子样重排，因为它们具有一些碳阳离子特征（参见上面的方程2）。例如，在下面的基质环化之后的1,2-氢化物移位使得侧链苯环的Friedel-Crafts型环化，得到四环环系（式9）。^[7]非经典碳阳离子也出现在这种类型的一些反应中，例如当环丙烯作为烯组分时。^[8]

（9）

1,6-烯炔的环异构化通常对底物或催化剂结构的变化更敏感。例如，底物中亲核试剂的存在（包括迁移的C-C键）可以影响结果。在下面的例子中，环化最初提供螺环中间体，C-C迁移导致环扩展（方程10）。^[9]烯烃的取代模式也影响这些反应的结果。

（10）

金（I）催化剂对1,7-烯炔的外部单裂解环异构化是有效的。^[10]相对于1,5-和1,6-烯炔，这类底物未被充分研究。

含有烯胺或烯醇的烯烃也在金（I）催化剂存在下进行环异构化反应。例如，在三苯基膦金（I）氯化物和三氟甲磺酸银（方程式11）存在下，衍生自β-酮酯的烯醇在类似于Conia-ene反应的过程中环化。^[11]含有拴系炔烃的甲硅烷基烯醇醚环化产物取决于配体的特性; 当使用N-杂环卡宾时，内部1,6-烯炔以外部方式反应，但使用膦导致内部环化的强选择性。^[12]

（11）

环丙基金（I）卡宾中间体本身可以以分子内或分子间方式充当环丙烷化物质。例如，当二烯烃用作底物时，环化然后分子内环丙烷化导致单一步骤中分子复杂性的显着增加。^[13]也观察到烯烃的分子间环丙烷化（方程式12）。^[14]

（12）

通过用三苯基膦金（I）氯化物作为催化剂处理炔丙基1,3-烯炔获得环戊烯酮（方程13）。^[15] 1,3-乙酸酯的迁移得到戊二烯基阳离子，其参与Nazarov型环化，得到环状共轭金（I）卡宾。氢化物转移然后水解得到环戊烯酮产物。含有金的戊二烯基阳离子的纳扎罗夫型环化也出现在含有炔丙基羧酸盐的较大烯炔的反应中。^[16]

（13）

1,5-炔在金（I）催化剂存在下与醇或水反应，得到相应的环化加合物。在金催化的烯炔环化过程中，侧链亲核试剂也可参与分子内加成。例如，羟基-1,5-烯炔的分子内烷氧基环化得到环醚（方程14）。^[17]碳亲核试剂如β-二羰基化合物，烯烃和芳烃可以以类似的方式反应。

（14）

富含电子的芳烃能够打开环丙基金（I）卡宾以提供环化产物。金（I）膦催化剂16在产生吡咯烷的胺的环化中是有效的（方程式15）。^[18]

（15）

芳基 – 和杂芳基炔烃本身可以在金（I）催化剂存在下进行环化，其中芳烃作为烯组分。这些反应可以设想为通过炔与金的配位促进的亲电芳香取代。例如，N-甲苯磺酰基-1,2-二氢喹啉是使用阳离子金（I）催化剂17（方程16）环化N-炔丙基-N-甲苯磺酰苯胺的产物。^[19]吲哚和呋喃可能反应相似，后者通常会重新排列以产生酚类。^[20]

（16）

合成应用

金催化的环异构化反应经常导致在温和反应条件下分子复杂性的快速增加。结果，这些反应已经应用于有机合成中以构建各种杂环体系。使用金催化的Conia型反应实现了hyperforin的全合成，其以多克规模进行（方程式17）。^[21]

（17）

将含有炔丙基羧酸盐的烯炔的一种环异构化称为Rautenstrauch重排^[22]，用于合成2-倍半精烷，用于在靶中构建双环[4.1.0]庚烯环系（方程式18）。^[23]

（18）

与其他方法的比较

金（I）配合物通常是最具功能性基团的，并且广泛适用于过渡金属催化剂用于活化炔烃; 然而，金（I）催化的环异构化中的烯组分通常限于富含电子的烯烃和芳烃。如果需要活化烯烃，则金（I）配合物可能不是所选择的催化剂。例如，铂（II）络合物可以以与金（I）互补的方式活化多不饱和底物，涉及末端烯烃的活化（方程19）。^[24]

（19）

布朗斯台德酸类似地通过酸催化的环化反应中的质子化活化烯烃。酸催化的环化通常通过烯烃的质子化进行，然后是炔烃的亲核攻击; 然而，这些反应仅限于形成稳定的烯基碳阳离子的底物。在下面的实施例中，链烯基阳离子以Friedel-Crafts型步骤（方程式20）捕获。^[25]

（20）

钌（II），铑（II）和其他过渡金属的配合物催化烯烃和炔烃的形式[2 + 2]环加成反应形成环丁烯。虽然金（I）配合物的类似反应仅限于富电子烯烃，但其他催化剂在贫电子烯烃的反应中是有效的。例如，铑（II）配合物催化α，β-不饱和酯与炔烃的环加成反应（方程式21）。^[26]

（21）

实验条件和程序

典型条件

金（I） – 催化的环异构化通常应在氮气或氩气的惰性气氛下使用干燥溶剂进行。如果使用银盐来产生活性阳离子金（I）催化剂，则通常在金（I）预催化剂和基质之后加入，以防止形成反应性较低的桥接物质。^[27]

示例程序^[28]

（22）

在N ₂气氛下，将甲硅烷氧基1,5-烯炔（68mg，0.20mmol）溶解在CH ₂ Cl ₂（4mL）中并用AuCl（0.5mg，0.002mmol，1mol％）处理。将所得溶液在20℃下搅拌30分钟。用一滴Et ₃ N 处理反应混合物后，减压除去溶剂，粗产物用硅胶柱色谱纯化，得到标题产物（50mg，73％）：¹ H NMR （400MHz，CD ₂ Cl ₂）δ7.43（d，J = 7.1Hz，2H），7.32（dd，J = 7.3,7.1Hz，2H），7.23（t，J = 7.3Hz，1H），6.08-6.05（m，1H），3.08（t，J = 7.5Hz，2H），2.99-2.94（m，2H），1.73（s，3H），1.23-1.06（m，21H）; ¹³ C NMR（100MHz，CD ₂ Cl ₂）δ141.3,141.2,134.3,128.6,127.2,125.2,121.2,107.9,35.1,32.9,18.2,15.9,13.6; IR（纯）3030,2944,2867,1706,1639,1579cm ^-1 ; MS-APCI（m / z）：[M + H] ⁺ C ₂₂ H ₃₅ OSi的计算值，343.25;实测值：343.25。发现，343.3。