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苯酚与炔醇的催化环化:构建氧杂环的新路径

苯酚和炔醇作为两类重要的有机合成子,其之间的环化反应为构建苯并二氢呋喃、苯并呋喃等含氧杂环骨架提供了高效途径。这些结构单元广泛存在于天然产物和药物分子中,因此相关反应方法学的发展一直备受关注。

反应类型与机制

在传统方法中,苯酚与炔醇的反应常需强碱或过渡金属催化,通过亲核加成历程实现环化。近年来,随着可见光催化技术的发展,该领域取得了新的突破。可见光/钴协同催化体系能够在温和条件下实现2-炔丙醇苯酚的高选择性环化,高效构建多种氧杂环化合物

根据反应条件的不同,主要存在两种转化路径:

  • 串联环化:在光敏剂和钴催化剂作用下,反应可能经历“炔烃半还原/分子内烯烃氢醚化”串联过程,生成2,3-二氢苯并呋喃衍生物

  • 直接环化:调整催化体系(如使用4CzIPN为光敏剂、CoCl₂(PPh₃)₂/联吡啶为催化剂),则可实现直接环化,得到2-羟基苯并[b]呋喃产物

反应机理图解

以下为非text流程图,展示了可见光/钴协同催化苯酚-炔醇环化反应的可能机理路径:

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催化体系优势

钴催化剂在该类反应中扮演关键角色。钴资源丰富、廉价低毒,且存在多种连续的氧化态(0,+1,+2,+3),易发生单电子和双电子氧化还原过程。在可见光照射下,光敏剂将光能转化为化学能,通过单电子转移调控钴的价态,进而结合质子生成关键的Co-H中间体。这一活性物种能够引发炔烃的还原或氢原子转移过程,最终导向环化产物

应用与展望

该类反应不仅条件温和、选择性好,所得产物还可进行多样的后期衍生化。例如,2-羟基苯并呋喃类化合物能在Brønsted酸催化下高区域选择性地发生C1或C3位的磷化或吲哚化反应,进一步拓展了分子多样性

随着光/金属协同催化机制的深入研究,苯酚与炔醇的反应将在绿色合成和复杂天然产物构建中展现更大潜力。


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