有机化学 ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (8): 2221-2231.DOI: 10.6023/cjoc202003039 上一篇 下一篇
所属专题: 二氧化碳虚拟合辑
综述与进展
周聪, 李渺, 于金涛, 孙松, 成江
收稿日期:
2020-03-15
修回日期:
2020-05-13
发布日期:
2020-05-15
通讯作者:
孙松, 成江
E-mail:sunsong@cczu.edu.cn;chengjiang@cczu.edu.cn
基金资助:
Zhou Cong, Li Miao, Yu Jintao, Sun Song, Cheng Jiang
Received:
2020-03-15
Revised:
2020-05-13
Published:
2020-05-15
Supported by:
文章分享
二氧化碳具有价廉易得、储量丰富及无毒等优点,在有机合成反应中是一种理想的C1合成子.近年来,以二氧化碳作为羰基/羧基源,通过环化反应,特别是多组分环化反应构建含羰基杂环化合物,已经取得了重要的研究进展.主要总结了利用含氮、氧亲核原子的试剂与常压条件下二氧化碳的环化反应构建苯并噁嗪、环碳酸酯、内酰胺、2,4-二噁唑啉酮等含羰基杂环结构的工作;其次,也总结了利用含碳亲核原子的试剂与二氧化碳羧基化反应的相关工作.
周聪, 李渺, 于金涛, 孙松, 成江. 以二氧化碳为C1合成子的羧基化/环化反应研究进展[J]. 有机化学, 2020, 40(8): 2221-2231.
Zhou Cong, Li Miao, Yu Jintao, Sun Song, Cheng Jiang. Recent Progress in the Carboxylation/Cyclization Reactions Using Carbon Dioxide as the C1 Source[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2020, 40(8): 2221-2231.
[1] Le Quere, C.; Andrew, R. M.; Friedlingstein, P.; Sitch, S.; Hauck, J.; Pongratz, J.; Pickers, P. A.; Korsbakken, J. I.; Peters, G. P.; Canadell, J. G.; Arneth, A.; Arora, V. K.; Barbero, L.; Bastos, A.; Bopp, L.; Chevallier, F.; Chini, L. P.; Ciais, P.; Doney, S. C.; Gkritzalis, T.; Goll, D. S.; Harris, I.; Haverd, V.; Hoffman, F. M.; Hoppema, M.; Houghton, R. A.; Hurtt, G.; Ilyina, T.; Jain, A. K.; Johannessen, T.; Jones, C. D.; Kato, E.; Keeling, R. F.; Goldewijk, K. K.; Landschutzer, P.; Lefevre, N.; Lienert, S.; Liu, Z.; Lombardozzi, D.; Metzl, N.; Munro, D. R.; Nabel, J. E. M. S.; Nakaoka, S.; Neill, C.; Olsen, A.; Ono, T.; Patra, P.; Peregon, A.; Peters, W.; Peylin, P.; Pfeil, B.; Pierrot, D.; Poulter, B.; Rehder, G.; Resplandy, L.; Robertson, E.; Rocher, M.; Rodenbeck, C.; Schuster, U.; Schwinger, J.; Seferian, R.; Skjelvan, I.; Steinhoff, T.; Sutton, A.; Tans, P. P.; Tian, H. Q.; Tilbrook, B.; Tubiello, F. N.; van der Laan-Luijkx, I. T.; van der Werf, G. R.; Viovy, N.; Walker, A. P.; Wiltshire, A. J.; Wright, R.; Zaehle, S.; Zheng, B. Earth Syst. Sci. 2018, 10, 2141. [2] (a) Hulla, M.; Dyson, P. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 1002. (b) Yeung, C. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 5492. (c) Luo, J.; Larrosa, I. ChemSusChem 2017, 10, 3317. (d) Gui, Y.-Y.; Zhou, W.-J.; Ye, J.-H.; Yu, D.-G. ChemSusChem 2017, 10, 1337. (e) Lu, X. Carbon Dioxide and Organometallics, Springer International Publishing, Switzerland, 2016. (f) Liu, Q.; Wu, L.; Jackstell, R.; Beller, M. Nat. Commun. 2015, 6, 5933. (g) Bhanage, B. M.; Arai, M. Transformation and Utilization of Carbon Dioxide, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2014. (h) Zhang, L.; Hou, Z. Chem. Sci. 2013, 4, 3395. (i) Cokoja, M.; Bruckmeier, C.; Rieger, B.; Herrmann, W. A.; Kühn, F. E. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 8510. (j) Huang, K.; Sun, C.-L.; Shi, Z.-J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2435. (k) Aresta, M. Carbon Dioxide as Chemical Feedstock, Wiley-VCH, Weinheim, 2010. (l) Sakakura, T.; Choi, J.-C.; Yasuda, H. Chem. Rev. 2007, 107, 2365. [3] (a) Aresta, M.; Dibenedetto, A.; Angelini, A. Chem. Rev. 2014, 114, 1709. (b) Hua, B.; Guild, C.; Suib, S. L. J. CO2 Util. 2013, 1, 18. [4] (a) Parvatkar, P. T.; Parameswaran, P. S.; Tilve, S. G. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 5460. (b) Weibel, J.-M.; Blanc, A.; Pale, P. Chem. Rev. 2008, 108, 3149. [5] (a) Peshkov, V. A.; Pereshivko, O. P.; Nechaev, A. A.; Peshkovc, A. A.; Van der Eycken, E. V. Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 3861. (b) Liu, X.; He, L.-N. Top. Curr. Chem. 2017, 375, 21. (c) Zhang, Z.; Ju, T.; Ye, J.-H.; Yu, D.-G. Synlett 2017, 28, 741. (d) Sekine, K.; Yamada, T. Chem. Soc. Rev. 2016, 45, 4524. [6] Wu, L.; Liu, Q.; Jackstell, R.; Beller, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 6310. [7] (a) Guo, C.-X.; Zhang, W.-Z.; Zhang, N.; Lu, X.-B. J. Org. Chem. 2017, 82, 7637. (b) Zhang, W.-Z.; Yang, M.-W.; Lu, X.-B. Green Chem. 2016, 18, 4181. (c) Zhang, W.-Z.; Yang, M.-W.; Yang, X.-T.; Shi, L.-L. Wang, H.-B.; Lu, X.-B. Org. Chem. Front. 2016, 3, 217. (d) Zhang, W.-Z.; Xia, T.; Yang, X.-T.; Lu, X.-B. Chem. Commun. 2015, 51, 6175. (e) Wang, Y.-B.; Wang, Y.-M.; Zhang, W.-Z.; Lu, X.-B. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11996. [8] (a) Lang, X.-D.; You, F.; He, X.; Yu, Y.-C.; He, L.-N. Green Chem. 2019, 21, 509. (b) He, X.; Yao, X.-Y.; Chen, K.-H.; He, L.-N. ChemSusChem 2019, 12, 5081. (c) Lang, X.-D.; You, F.; He, X.; Yu, Y.-C.; He, L.-N. Green Chem. 2019, 21, 509. (d) Wang, M.-Y.; Cao, Y.; Liu, X.; Wang, N.; He, L.-N.; Li, S.-H. Green Chem. 2017, 19, 1240. (e) Wang, M.-Y.; Song, Q.-W.; Ma, R.; Xie, J.-N.; He, L.-N. Green Chem. 2016, 18, 282. (f) Xie, J.-N.; Yu, B.; Guo, C.-X.; He, L.-N. Green Chem. 2015, 17, 4061. [9] (a) Ouyang, L.; Tang, X.; He, H.; Qi, C.; Xiong, W.; Ren, Y.; Jiang, H. Adv. Synth. Catal. 2015, 357, 2556. (b) Qi, C.; Jiang, H.; Huang, L.; Yuan, G.; Ren, Y. Org. Lett. 2013, 13, 5520. (c) Zhao, J.; Huang, H.; Qi, C.; Jiang, H. Eur. J. Org. Chem. 2012, 5665. [10] (a) Hu, J.; Ma, J.; Zhu, Q.; Zhang, Z.; Wu, C.; Han, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 5399. (b) Gao, X.; Yu, B.; Yang, Z.; Zhao, Y.; Zhang, H.; Hao, L.; Han, B.; Liu, Z. ACS Catal. 2015, 5, 6648. [11] (a) Ye, J.-H.; Song, L.; Zhou, W.-J.; Ju, T.; Yin, Z.-B.; Yan, S.-S.; Zhang, Z.; Li, J.; Yu, D.-G. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 10022. (b) Song, L.; Zhu, L.; Zhang, Z.; Ye, J.-H.; Yan, S.-S.; Han, J.-L.; Yin, Z.-B.; Lan, Y.; Yu, D.-G.; Org. Lett. 2018, 20, 3776. (c) Zhang, Z.; Ju, T.; Miao, M.; Han, J.-L.; Zhang, Y.-H.; Zhu, X.-Y.; Ye, J.-H.; Yu, D.-G.; Zhi, Y.-G. Org. Lett. 2017, 19, 396. (d) Sun, L.; Ye, J.-H.; Zhou, W.-J.; Zeng, X.; Yu, D.-G. Org. Lett. 2018, 20, 3049. [12] (a) Sadamitsu, Y.; Komatsuki, K.; Saito, K.; Yamada, T. Org. Lett. 2017, 19, 3191. (b) Ishida, T.; Kikuchi, S.; Tsubo, T.; Yamada, T. Org. Lett. 2013, 15, 848. (c) Ishida, T.; Kikuchi, S.; Yamada, T. Org. Lett. 2013, 15, 3710. (d) Kikuchi, S.; Sekine, K.; Ishida, T.; Yamada, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 6989. [13] (a) Wang, S.; Xi, C. Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 382. (b) Wang, L.; Sun, W.; Liu, C. Chin. J. Chem. 2018, 36, 353. (c) Zhang, W.; Zhang, N.; Guo, C.; Lu, X.-B. Chin. J. Org. Chem. 2017, 37, 1309(in Chinese). (张文珍, 张宁, 郭春晓, 吕小兵, 有机化学, 2017, 37, 1309.) (d) Zhu, Q.; Wang, L.; Xia, C.; Liu, C. Chin. J. Org. Chem. 2016, 36, 2813(in Chinese). (朱庆, 王露, 夏春谷, 刘超, 有机化学, 2016, 36, 2813.) (e) Rintjema, J.; Kleij, A. W. Synthesis 2016, 48, 3863. (f) Yu, B.; He, L.-N. ChemSusChem 2015, 8, 52. (g) Kielland, N.; Whiteoak, C.; Kleij, A. W. Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 2115. (h) Lu, X.-B.; Darensbourg, D. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 1462. [14] (a) Miyashiro, J.; Woods, K. W.; Park, C. H.; Liu, X.; Shi, Y.; Johnson, E. F.; Bouska, J. J.; Olson, A. M.; Luo, Y.; Fry, E. H.; Giranda, V. L.; Penning, T. D. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 4050. (b) Angibaud, P. R.; Venet, M. G.; Filliers, W.; Broeckx, R.; Ligny, Y. A.; Muller, P.; Poncelet, V. S.; End, D. W. Eur. J. Org. Chem. 2004, 479. [15] (a) Ferguson, M J.; Zeng, F.; Alwis, N.; Alper, H. Org. Lett. 2013, 15, 1998. (b) Liang, Z.; Zhang, J.; Liu, Z.; Wang, K.; Zhang, Y. Tetrahedron 2013, 69, 6519. [16] (a) Zhang, Z.; Liao, L.-L.; Yan, S.-S.; Wang, L.; He, Y.-Q.; Ye, J.-H.; Li, J.; Zhi, Y.-G.; Yu, D.-G. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 7068. (b) Wang, S.; Shao, P.; Du, G.; Xi, C. J. Org. Chem. 2016, 81, 6672. [17] Sun, S.; Hu, W.-M.; Gu, N.; Cheng, J. Chem.-Eur. J. 2016, 22, 18729. [18] (a) Ishida, T.; Kikuchi, S.; Tsubo, T.; Yamada, T. Org. Lett. 2013, 15, 848. (b) Childers, W. E. Jr.; Baudy, R. B. J. Med. Chem. 2007, 50, 2557. [19] Wang, B.; Sun, S.; Yu, J.-T.; Jiang, Y.; Cheng, J. Org. Lett. 2017, 19, 4319. [20] (a) Pastore, V.; Sabatier, L.; Enrique, A.; Marder, M.; Bruno-Blanch, L. E. Bioorg. Med. Chem. 2013, 21, 841. (b) Heerding, D. A.; Christmann, L. T.; Clark, T. J.; Holmes, D. J.; Rittenhouse, S. F.; Takata, D. T.; Venslavsky, J. W. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2003, 13, 3771. [21] (a) Zhou, H.; Mu, S.; Ren, B.-H.; Zhang, R.; Lu, X.-B. Green Chem. 2019, 21, 991. (b) Chen, G.; Fu, C.; Ma, S. Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 105. [22] Zhou, C.; Dong, Y.; Yu, J.-T.; Sun, S.; Cheng, J. Chem. Commun. 2019, 55, 13685. [23] (a) Yin, Z.; Ye, J.; Zhou, W.; Zhang, Y.; Ding, L.; Gui, Y.; Yan, S.; Li, J.; Yu, D. Org. Lett. 2018, 20, 190. (b) Sun, L.; Ye, J.; Zhou, W.; Zeng, X.; Yu, D. Org. Lett. 2018, 20, 3049. [24] (a) Commons, T. J.; Jenkins, D. J.; Trybulski, E. J.; Fensome, A. US 20090197878, 2009. (b) Collins, M. A.; Hudak, V.; Bender, R.; Fensome, A.; Zhang, P.; Miller, L.; Winneker, R. C.; Zhang, Z.; Zhu, Y.; Cohen, J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 2185. [25] (a) Zhao, Y.; Huang, B.; Yang, C.; Chen, Q.; Xia, W. Org. Lett. 2016, 18, 5572. (b) Hernandez, E.; Velez, J. M.; Vlaar, C. P. Tetrahedron Lett. 2007, 48, 8972. (c) Lagu, B.; Pio, B.; Lebedev, R.; Yang, M.; Pelton, P. D. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2007, 17, 3497. [26] Sun, S.; Zhou, C.; Dong, Y.; Yu, J.-T.; Cheng, J. Org. Lett. 2019, 21, 6579. [27] Xiong, H.; Wu, X.; Wang, H.; Sun, S.; Yu, J.; Cheng, J. Adv. Synth. Catal. 2019, 361, 3538. [28] Frantz, M.-C.; Rodrigo, J.; Boudier, L.; Durroux, T.; Mouillac, B.; Hibert, M. J. Med. Chem. 2010, 53, 1546. (b) Collins, M. A.; Hudak, V.; Bender, R.; Fensome, A.; Zhang, P.; Miller, L.; Winneker, R. C.; Zhang, Z.; Zhu, Y.; Cohen, J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 2185. [29] Xia, M.; Hu, W.; Sun, S.; Yu, J.-T.; Cheng, J. Org. Biomol. Chem. 2017, 15, 4064. [30] (a) Holtwick, J. B.; Leonard, N. J. J. Org. Chem. 1981, 46, 3681. (b) Holtwick, J. B.; Golankiewicz, B.; Holmes, B. N.; Leonard, N. J. J. Org. Chem. 1979, 44, 3835. [31] (a) Kahveci, B.; Yilmaz, F.; Mentese, E.; Ulker, S. Chem. Heterocycl. Compd. 2015, 51, 447. (b) Han, S.; Zhang, F.-F.; Xie, X.; Chen, J.-Z. Eur. J. Med. Chem. 2014, 74, 73. [32] Wu, X.; Sun, S.; Wang, B.; Cheng, J. Adv. Synth. Catal. 2017, 359, 3855. [33] Ren, X.; Zheng, Z.; Zhang, L.; Wang, Z.; Xia, C.; Ding, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 310. [34] Kane, J. M.; Baron, B. M.; Dudley, M. W.; Sorensen, S. M.; Staeger, M. A.; Miller, F. P. J. Med. Chem. 1990, 33, 2772. [35] (a) Sharma, M. C.; Sharma, S.; Sharma, P.; Kumar, A.; Bhadoriya, K. S. Med. Chem. Res. 2014, 23, 2486. (b) Pai, N. R.; Dubhashi, D. S.; Pusalkar, D. A. Int. J. Pharm. Sci. Rev. Res. 2010, 4, 180. [36] (a) Song, Q.-W.; Yu, B.; Li, X.-D.; Ma, R.; Diao, Z.-F.; Li, R.-G.; Li, W.; He, L.-N. Green Chem. 2014, 16, 1633. (b) Yoshida, S.; Fukui, K.; Kikuchi, S.; Yamada, T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4072. (c) Kayaki, Y.; Yamamoto, M.; Ikariya, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 419. (d) Jiang, H.-F.; Wang, A.-Z.; Liu, H.-L.; Qi, C.-R. Eur. J. Org. Chem. 2008, 2309. [37] (a) Sun, S.; Wang, B.; Gu, N.; Yu, J.-T.; Cheng, J. Org. Lett. 2017, 19, 1088. (b) Iritani, K.; Yanagihara, N.; Utimoto, K. J. Org. Chem. 1986, 51, 5499. [38] (a) León, T.; Correa, A.; Martin, R. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1221. (b) Williams, C. M.; Johnson, J. B.; Rovis, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14936. [39] Sun, S.; Yu, J.-T.; Jiang, Y.; Cheng, J. Adv. Synth. Catal. 2015, 357, 2022. [40] (a) Windsor, M. A.; Hermanson, D. J.; Kingsley, P. J.; Xu, S.; Crews, B. C.; Ho, W.; Keenan, C. M.; Banerjee, S.; Sharkey, K. A.; Marnett, L. J. ACS Med. Chem. Lett. 2012, 3, 759. (b) Zhu, S.-F.; Yu, Y.-B.; Li, S.; Wang, L.-X.; Zhou, Q.-L. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 8872. (c) Hu, W.; Chen, C.-C.; Xue, G.; Chan, A. S. C. Tetrahedron:Asymmetry 1998, 9, 4183. [41] Stemke, J. E.; Chamberlin, A. R.; Bond, F. T. Tetrahedron Lett. 1976, 17, 2947. [42] Sun, S.; Yu, J.-T.; Jiang, Y.; Cheng, J. J. Org. Chem. 2015, 80, 2855. |
[1] | 刘杰, 韩峰, 李双艳, 陈天煜, 陈建辉, 徐清. 无过渡金属参与甲基杂环化合物与醇的选择性有氧烯基化反应[J]. 有机化学, 2024, 44(2): 573-583. |
[2] | 陶苏艳, 项紫欣, 白俊杰, 万潇, 万小兵. 亚硝酸叔丁酯参与的酰胺水解反应[J]. 有机化学, 2024, 44(2): 550-560. |
[3] | 赵红琼, 于淼, 宋冬雪, 贾琦, 刘颖杰, 季宇彬, 许颖. 羧酸脱羧羟基化反应研究进展[J]. 有机化学, 2024, 44(1): 70-84. |
[4] | 廖旭, 王泽宇, 唐武飞, 林金清. 多孔有机聚合物用于化学固定二氧化碳的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(8): 2699-2710. |
[5] | 刘露, 张曙光, 胡仁威, 赵晓晓, 崔京南, 贡卫涛. 基于多羟基柱[5]芳烃的酚醛多孔聚合物合成及CO2催化转化[J]. 有机化学, 2023, 43(8): 2808-2814. |
[6] | 张素珍, 张文文, 杨慧, 顾庆, 游书力. 铑催化2-烯基苯酚与炔烃的对映体选择性螺环化反应[J]. 有机化学, 2023, 43(8): 2926-2933. |
[7] | 陈玉琢, 孙红梅, 王亮, 胡方芝, 李帅帅. 基于α-氢迁移策略构建杂环骨架的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(7): 2323-2337. |
[8] | 张维舒, 聂礼飞, Khurshed Bozorov, 阿吉艾克拜尔•艾萨, 赵江瑜. 2,5-二氨基噻吩-3,4-二羧酸二乙酯衍生物的合成及抗肿瘤活性研究[J]. 有机化学, 2023, 43(7): 2543-2552. |
[9] | 孙李星, 孙婷婷, 王海清, 吴淑芳, 王小烨, 刘天雅, 张宇辰. Lewis酸催化下3-烷基-2-吲哚烯与α,β-不饱和N-磺酰基亚胺的[2+4]环化反应[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 2178-2188. |
[10] | 宋姿洁, 刘俊, 白赢, 厉嘉云, 彭家建. 利用硅氢加成反应催化转化二氧化碳研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 2068-2080. |
[11] | 任志军, 罗维纬, 周俊. 银介导的N-芳基丙烯酰胺串联环化反应研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 2026-2039. |
[12] | 田维娜, 徐亮, 韦玉, 李鹏飞. 异喹啉-3-羧酸根螯合的B,B-二芳基四配位硼络合物的合成[J]. 有机化学, 2023, 43(5): 1792-1798. |
[13] | 孔德亮, 戴闻, 赵怡玲, 陈艺林, 朱红平. 脒基胺硼基硅宾与单酮和二酮的氧化环加成反应研究[J]. 有机化学, 2023, 43(5): 1843-1851. |
[14] | 李靖鹏, 黄顺桃, 杨棋, 李伟强, 刘腾, 黄超. 利用连续流动技术合成(Z)-N-乙烯基取代N,O-缩醛[J]. 有机化学, 2023, 43(4): 1550-1558. |
[15] | 南江, 黄冠杰, 胡岩, 王波. 钌催化喹唑啉酮与碳酸亚乙烯酯的C—H [4+2]环化反应[J]. 有机化学, 2023, 43(4): 1537-1549. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||