光促进N-对甲苯磺酰腙的分子内C(sp3)—H/C=C插入环化反应研究

doi:10.6023/cjoc202601024

有机化学 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (8): 3180-3188.DOI: 10.6023/cjoc202601024 上一篇下一篇

研究论文

光促进N-对甲苯磺酰腙的分子内C(sp³)—H/C=C插入环化反应研究

李金瑞^a, 卫可悦^a, 王花^a^,^b^,^*()

^a 第四军医大学(空军军医大学)药学系化学制药学教研室西安 710032
^b 第四军医大学(空军军医大学)军事医学创新中心西安 710032

收稿日期:2026-01-19 修回日期:2026-03-18 发布日期:2026-05-13
通讯作者: 王花
基金资助:
国家自然科学基金(22201303); 陕西省三秦英才引进计划-青年资助项目

Light-Induced Intramolecular Cyclization through Insertion of N-Tosylhydrazone into C(sp³)—H and C=C Bonds

Jinrui Li^a, Keyue Wei^a, Hua Wang^a^,^b^,^*()

^a Department of Chemistry, School of Pharmacy, The Fourth Military Medical University (Air Force Medical University), Xi'an 710032
^b Military Medical Innovation Center, The Fourth Military Medical University (Air Force Medical University), Xi'an 710032

Received:2026-01-19 Revised:2026-03-18 Published:2026-05-13
Contact: Hua Wang
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(22201303); Sanqin Talents Introduction Program of Shaanxi Province-Youth Project

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摘要/Abstract

发展了一种在无过渡金属条件下, 光促进的N-对甲苯磺酰腙分子内C(sp³)—H/C=C插入环化反应. 该反应以碳酸铯为碱, 在温和条件下通过光激发腙阴离子生成高活性烷基重氮中间体, 实现了对分子内C(sp³)—H键及C=C双键的高选择性插入, 高效构建了20余种不同取代的[4.1.0]并环与苯并呋喃结构, 最高收率达85%. 该策略具有良好的官能团兼容性与克级放大潜力. 机理研究表明, 光激发腙阴离子的形成为反应的关键步骤.

关键词: 对甲苯磺酰腙, 光激发负离子, C(sp³)—H键插入反应, C=C键插入反应, 分子内环化

A light-promoted, transition-metal-free intramolecular C(sp³)—H/C=C insertion cyclization of N-tosylhydrazones has been developed. Using cesium carbonate as the base, the reaction proceeds under mild conditions via photoexcited hydrazone anions to generate highly reactive alkyl diazo intermediates. This enables highly selective insertion into both intramolecular C(sp³)—H bonds and C=C double bonds, efficiently constructing over 20 differently substituted [4.1.0]-fused bicyclic and benzofuran frameworks with yields up to 85%. The strategy exhibits broad functional group tolerance and scalability to gram-scale. Mechanistic studies indicate that the formation of photoexcited hydrazone anions is the key step in the reaction pathway.

Key words: N-tosylhydrazone, photoexcited anion, insertion into C(sp³)—H bond, insertion into C=C bond, intramolecular cyclization

引用此文

李金瑞, 卫可悦, 王花. 光促进N-对甲苯磺酰腙的分子内C(sp³)—H/C=C插入环化反应研究[J]. 有机化学, 2026, 46(8): 3180-3188.

Jinrui Li, Keyue Wei, Hua Wang. Light-Induced Intramolecular Cyclization through Insertion of N-Tosylhydrazone into C(sp³)—H and C=C Bonds[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2026, 46(8): 3180-3188.

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图/表 6

图1. 代表性的具有药物活性的含环丙烷的六元环和五元环化合物

Figure 1. Representative biologically active six-membered and five-membered cyclopropane-containing compounds

图式1. 金属催化的重氮化合物对碳氢和烯烃的插入反应及无过渡金属条件下光促N-对甲苯磺酰腙对C(sp3)—H键和烯烃双键的直接插入反应

Scheme 1. Metal-catalyzed insertion reactions of diazo compounds into C—H and C=C bonds and direct insertion reactions of N-tosylhydrazones into C(sp3)—H bonds and C=C bonds under metal-free, photo-promoted conditions

Entry	Base (Dosage/equiv.)	Solvent (V/mL)	Time/h	Yield^b/%
1	Cs₂CO₃ (3.0)	MeCN (1)	20	35
2	K₂CO₃ (3.0)	MeCN (1)	20	12
3	K₃PO₄ (3.0)	MeCN (1)	20	15
4	Et₃N (3.0)	MeCN (1)	20	Trace
5	DBU (3.0)	MeCN (1)	20	Trace
6	Cs₂CO₃ (3.0)	DMF (1)	20	Trace
7	Cs₂CO₃ (3.0)	THF (1)	20	66
8	Cs₂CO₃ (3.0)	DCM (1)	20	52
9	Cs₂CO₃ (3.0)	EA (1)	20	65
10	Cs₂CO₃ (3.0)	Toluene (1)	20	85
11	Cs₂CO₃ (3.0)	PhCl (1)	20	84
12	Cs₂CO₃ (3.0)	Hexane (1)	20	30
13	Cs₂CO₃ (3.0)	MTBE (1)	20	71
14	Cs₂CO₃ (1.0)	Toluene (1)	20	67
15	Cs₂CO₃ (2.0)	Toluene (1)	20	80
16	Cs₂CO₃ (4.0)	Toluene (1)	20	82
17	Cs₂CO₃ (3.0)	Toluene (2)	20	79
18	Cs₂CO₃ (3.0)	Toluene (0.5)	20	76
19^c	Cs₂CO₃ (3.0)	Toluene (1)	20	60
20^d	Cs₂CO₃ (3.0)	Toluene (1)	30	65
21	Cs₂CO₃ (3.0)	Toluene (1)	12	63
22	Cs₂CO₃ (3.0)	Toluene (1)	30	83
23^e	Cs₂CO₃ (3.0)	Toluene (1)	20	n.d.
24	—	Toluene (1)	30	n.d.

表1. 反应条件优化a

Table 1. Optimization of reaction conditions

表2. 底物范围a

Table 2. Substrate scope

图2. (a)反应混合物的紫外-可见光谱和(b)开关灯实验

Figure 2. (a) UV-vis spectra of reaction mixtures and (b) light on-off experiments

图式2. 控制实验和可能的反应途径

Scheme 2. Control experiments and possible reaction pathways

参考文献 12

[1]	(a) Corey, E. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 1650.
	(b) Newman, D. J.; Cragg, G. M. J. Nat. Prod. 2016, 79, 62.
	(c) Ebner, C.; Carreira, E. M. Chem. Rev. 2017, 117, 11651.
	(d) Greiner, L.; Pahl, C. A.; Heinzke, A. L. B. J. Med. Chem. 2025, 68, 14137.
[2]	(a) Eftekhari-Sis, B.; Zirak, M. Chem. Rev. 2015, 115, 151.
	(b) Kwiecień H. Prog. Heterocycl. Chem. 2021, 33, 175.
	(c) Zhang, X.; Bi, W.; Cao, Z. Molecules 2024, 29, 5458.
[3]	(a) Xia, Y.; Qiu, D.; Wang, J. Chem. Rev. 2017, 117, 13810.
	(b) He, Y.; Huang, Z.; Wu, K. Chem. Soc. Rev. 2022, 51, 2759.
	(c) D’yakonov, V. A.; Trapeznikova, O. A.; Meijere, A. Chem. Rev. 2014, 114, 5775.
	(d) Liu, Z.; Liu, L. Acta Chim. Sinica 2025, 83, 1025 (in Chinese).
	(刘郅勍, 刘柳, 化学学报, 2025, 83, 1025.)
[4]	(a) Kirmse, W.; Ozkir, I. S. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 7590.
	(b) Kirmse, W.; Oezkir, I. S.; Schnitzler, D. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 792.
[5]	(a) Maas, G. Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 183.
	(b) Zhu, D.; Chen, L. F.; Fan, H. L. Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 908.
	(c) Mato, M.; Franchino, A.; Garcı́a-Morales, C. Chem. Rev. 2021, 121, 8613.
	(d) Pan, Y.; Wang, Y.; Karmakar, S. Org. Chem. Front. 2024, 11, 3777.
	(e) Yang, Z.; Stivanin, M. L.; Jurberg, I. D. Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 6833.
[6]	(a) Liu, Z.; Raveendra, K.; Wang, B. F. Org. Chem. Front. 2019, 6, 121.
	(b) Liu, Z.; Cao, S.; Yu, W. Chem 2020, 6, 2110.
	(c) Liu, Z.; Wang, H.; Sivaguru, P. Nat. Commun. 2022, 13, 1674.
[7]	(a) Zhang, Y.; Han, X.; Li, D.; Wang, D. ACS Cent. Sci. 2025, 11, 742.
	(b) Zhang, Y.; Li, Q.; Wang, P. Green Chem. 2024, 26, 4600.
[8]	(a) Hirai, K.; Itoh, T.; Tomioka, H. Chem. Rev. 2009, 109, 3275.
	(b) Zhang, Z.; Gevorgyan, V. Chem. Rev. 2024, 124, 7214.
	(c) Zhang, X.; Sivaguru, P.; Pan, Y. Chem. Rev. 2025, 125, 1049.
	(d) Yang, Y.; Liu, S.; Li, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2023, 62, e202214519.
	(e) Xia, D.; Wu, R.; Wang, J.; Han, X. ACS Catal. 2023, 13, 9806.
	(f) George, V.; König, B. Chem. Commun. 2023, 59, 11835.
	(g) Li, Q.; Wang, D.; Wang, J. Sci China:Chem, 2025, 68: 1937.
[9]	(a) Wang, H.; Wang, S.; George, V. Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202211578.
	(b) Pointner, F. L.; Poll, J.; Taskinen, E. K. Chem.-Eur. J. 2025, 3, e202500133.
[10]	Cheung, W.-H.; Zheng, S.-L.; Yu, W.-Y. Org. Lett. 2003, 5, 2535.
[11]	(a) Zhu, Y.; Zhang, J.; Zhang, Y. Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 109573.
	(b) Zhao, H.; Zong, Y.; Sun, Y. Org. Lett. 2024, 26, 1739.
	(b) Yang, J.; Zhao, Y.; Shi, L. Chin. J. Org. Chem. 2025, 45, 559 (in Chinese).
	(杨俊峰, 赵艳秋, 时磊, 有机化学, 2025, 45, 559.)
	(d) Xie, R.; Xie, F.; Sun, R. Chin. J. Org. Chem. 2025, 45, 2913 (in Chinese).
	(解人杰, 谢复开, 孙然, 有机化学, 2025, 45, 2913.)
[12]	Taber, D. F.; Guo, P. J. Org. Chem. 2008, 73, 9479.

[1]	林艳如, 周倩, 秦景灏, 宋德威, 宋芳芳, 高媛媛, 包欢, 李飞, 姜恒, 刘澜涛. 钯催化非活化烯烃的分子内Heck/胺化反应合成螺吲哚啉[J]. 有机化学, 2026, 46(8): 3139-3146.
[2]	何雨蒙, 周风院, 江楠, 张玉琦, 王记江, 马豪杰. 碘催化分子内环化2-羟基-吲哚-3-酮类化合物的合成[J]. 有机化学, 2026, 46(3): 961-967.
[3]	张旭, 邹佩森, 刘小清, 闭红艳, 莫冬亮. 金催化炔烃分子内环化反应及应用研究进展[J]. 有机化学, 2025, 45(10): 3755-3776.
[4]	张力之, 廖永剑, 陈宁, 黄磊, 周敏. 叔丁醇钾促进的环化和偶联反应[J]. 有机化学, 2022, 42(7): 1950-1959.
[5]	陈永欣, 郭鑫, 刘亚凤, 杨雪莹, 陈保华. I₂催化下通过2-氨基吡啶和N-对甲苯磺酰腙氧化偶联反应合成1,2,4-三唑[4,3-a]吡啶[J]. 有机化学, 2022, 42(11): 3863-3869.
[6]	宋华月, 刘霖, 谢新刚. 15-Oxopuupehenoic Acid可能结构1b的不对称全合成[J]. 有机化学, 2020, 40(10): 3420-3425.
[7]	贾长青, 苏旺苍, 徐彦军, 刘吉平, 覃兆海. 1,3-二取代-1H-1,2,4-三唑-5-胺类化合物的合成、结构表征及抑菌活性[J]. 有机化学, 2016, 36(4): 830-837.
[8]	许恺, 沈冲, 盛卫坚, 单尚, 贾义霞. 铜催化β-酮酸酯的苄基化反应[J]. 有机化学, 2015, 35(3): 633-637.
[9]	许恺, 沈冲, 单尚. 对甲苯磺酰腙的偶联反应研究进展[J]. 有机化学, 2015, 35(2): 294-308.
[10]	刘振兴, 张艳, 王剑波. 过渡金属催化的对甲苯磺酰腙的偶联反应[J]. 有机化学, 2013, 33(04): 687-692.
[11]	罗培松, 汤日元, 钟平, 李金恒. 炔烃分子内环化反应合成含氮杂环化合物研究进展[J]. 有机化学, 2009, 29(12): 1924-1937.
[12]	麻远,殷巍,赵玉芬. 1-茚满酮合成方法研究进展[J]. 有机化学, 2008, 28(01): 37-43.
[13]	黄莉,周亚菊,叶德泳. 烯丙位和高烯丙位酰胺基环烯烃环氧化的非对映选择性[J]. 有机化学, 2006, 26(03): 379-382.

光促进N-对甲苯磺酰腙的分子内C(sp³)—H/C=C插入环化反应研究

Light-Induced Intramolecular Cyclization through Insertion of N-Tosylhydrazone into C(sp³)—H and C=C Bonds

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