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Chinese Journal of Organic Chemistry >

2025 , Vol. 45 >Issue 9: 3420 - 3428

DOI: https://doi.org/10.6023/cjoc202502010

ARTICLES

Organic Base-Promoted [2+3] Annulation of Arylglyoxal Monohydrates with Allyl Phosphonium Salts: Efficient Syntheses of Cyclopentenones

  • Sen Zhang ,
  • Lingyun Jiang ,
  • Yu Xin ,
  • Nianyu Huang , * ,
  • Nengzhong Wang , *
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  • Key Laboratory of Natural Products Research and Development, College of Biological and Pharmaceutical Sciences, China Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002
* E-mail: ;

† These authors contributed equally to this work

Received date: 2025-02-13

  Revised date: 2025-04-22

  Online published: 2025-05-16

Supported by

Programme of Introducing Talents of Discipline to Universities(111 Project)

Programme of Introducing Talents of Discipline to Universities(D20015)

Natural Science Research Project of Yichang City(A23-2-002)

Opening Funding of Hubei Key Laboratory of Natural Products Research and Development, China Three Gorges University(2024NPRD04)

Fold

Abstract

Cyclopentenone compounds are widely present in natural products and biologically active molecules, and act as very powerful synthons for the synthesis of a variety of bioactive target molecules. Therefore, it is of great research significance and application value to develop their synthetic methods. This article reports a novel method for the efficient synthesis of cyclopentenones by organic base-promoted [2+3] annulation reaction of arylglyoxal monohydrates with allyl phosphonium salts. This method displays metal-free, good chemoselectivity, mild reaction conditions, broad substrate scope, and short reaction time. The practical application of this method is demonstrated by the gram-scale synthesis and further transformation reactions.

Key words： organic base; [2+3] annulation; arylglyoxal monohydrates; allyl phosphonium salts; cyclopentenones

Cite this article

Sen Zhang , Lingyun Jiang , Yu Xin , Nianyu Huang , Nengzhong Wang . Organic Base-Promoted [2+3] Annulation of Arylglyoxal Monohydrates with Allyl Phosphonium Salts: Efficient Syntheses of Cyclopentenones[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2025 , 45(9) : 3420 -3428 . DOI: 10.6023/cjoc202502010

环戊烯酮类化合物是一类广泛存在于各种天然产物和活性分子中并且具有多种生物活性的环状分子(Figure 1)[1]. 例如, Pyrethrin I是一种天然的杀虫剂, 能调节电压敏感的钠通道, 损害神经传导, 对传播疾病的蚊虫具有很高的灭杀活性[1c]. Przewalskin B是从药用植物鼠尾草中分离得到的一种具有该骨架的新型二萜类化合物, 该化合物表现出适度的抗人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)活性[1e]. Calamusins A是从菖蒲根茎分离的倍半萜化合物, 对对乙酰氨基酚(APAP)诱导的HepG2细胞损伤表现出肝保护活性[1f]. 因其具有多种多样的生物活性, 从而吸引了大量科学家在合成以及生物学方面进行研究[2]. 此外, 环戊烯酮结构单元是一类非常强大的合成子, 用于合成各种生物活性靶分子[3]. 因此, 环戊烯酮类化合物的合成及其应用研究具有广阔的前景, 也引起了我们课题组的密切关注. 在过去的研究中发现, 碱促进的环加成反应是一种强有力的合成工具[4]. 结合我们课题组在碱促进合成领域的兴趣和基础[5], 尝试开发出一种碱促进[2+3]环加成反应高效合成环戊烯酮类化合物的新方法.
图1 代表性的天然产物

Figure 1 Representative natural products

在过去十几年中, γ-溴代巴豆酸酯衍生的烯丙基鏻盐是一种用于高效构建环状化合物的C3合成子[6]. 2008年以来, 唐勇课题组[6a,6b]最早报道了一种碱促进的烯丙基鏻盐与α,β-不饱和酮发生[3+3]环加成反应合成环己二烯的方法(Scheme 1a, Eq. 1). 2018年, 孟祥太课题组[6g]报道了一种碱促进烯丙基鏻盐与苯并噻吩衍生的氧杂二烯发生[3+3]环加成反应的方法(Scheme 1a, Eq. 1). 此外, 通过[3+3]环加成反应/芳构化可以构建多取代苯衍生物[6d,6f]. 在[3+3]环加成反应的基础上, 唐勇课题组[6e]又发展了一种碱促进烯丙基鏻盐与α-溴代芳基乙酮发生[2+3]/[3+2]串联环加成反应的方法(Scheme 1a, Eq. 2). 由此可见, 烯丙基鏻盐是一种优秀的双亲核C3合成子. 接下来需要寻找一种双亲电C2合成子与之发生[2+3]环加成反应, 用于构建环戊烯环. 经过文献调研发现, 芳基乙二醛一水合物是一种备受青睐的双亲电C2合成子[7], 我们国内很多科研团队对该类合成子进行深入研究, 例如叶松[7c]、屠树 江[7d]、姜波[7d]、史达清[7e]、吴安心[7f]、郭其祥[7g]、严胜骄[7h]等等. 基于上述化学家的研究基础, 我们在此开发了一种碱促进的烯丙基鏻盐与芳基乙二醛一水合物发生[3+2]环加成反应, 高效合成一系列环戊烯酮类化合物的新方法(Scheme 1b).
图式1 烯丙基鏻盐参与的反应

Scheme 1 The reactions of allyl phosphonium salts

1 结果与讨论

最开始, 以芳基乙二醛一水合物1a和烯丙基甲酯鏻盐2a作为模版底物进行反应条件筛选(Table 1). 选用乙腈(MeCN)作为溶剂, 在室温下, 对不同类型的碱进行了筛选(Entries 1~5). 发现使用无机碱时, 不能生成目标产物. 但是使用有机碱4-二甲氨基吡啶(DMAP)或1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)时, 分别以28%和42%的产率得到目标产物3a. 然而, 当延长反应时间时, 目标产物3a的产率没提升反而下降(Entries 6~7), 通过薄层色谱(TLC)监测发现随着时间的延长有新的副产物生成, 可能是目标产物结构中多种官能团可以继续发生反应. 随后, 我们也对不同的溶剂进行了筛选(Entries 8~12). 非极性溶剂(甲苯、四氢呋喃)对反应的提升不明显. 极性溶剂可以明显提升目标产物的3a产率, 尤其是使用极性非质子溶剂二氯甲烷(DCM)时, 产率能达到78%. 最后, 确定反应的最佳条件: 以DCM作为溶剂, DABCO作为碱, 室温反应10 min.
表1 反应条件优化a

Table 1 Optimization of reaction condition

Entry Base Time/min Solvent Yieldb/%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12		 K2CO3
NaOH
NaOtBu
DMAP
DABCO
DABCO
DABCO
DABCO
DABCO
DABCO
DABCO
DABCO		 10
10
10
10
10
30
60
10
10
10
10
10		 MeCN
MeCN
MeCN
MeCN
MeCN
MeCN
MeCN
Toluene
THF
Acetone
DCM
MeOH		 N.D.
N.D.
N.D.
28
42
37
31
44
47
67
78
54

a Unless otherwise specified, all reactions were carried out with 1a (0.10 mmol), 2a (0.15 mmol), base (0.15 mmol) in the specified solvent (2.0 mL) at room temperature. b Isolated yield. N.D.=not detected.

获得最佳反应条件后, 对烯丙基鏻盐进行了底物范围研究(Scheme 2). 以1a为模板底物, 更换烯丙基鏻盐中的酯基R2, 无论是常见的乙酯(3b), 还是大位阻的异丙酯(3c)或二苯甲酯(3d), 都能以良好的收率(67%~78%)得到目标产物. 此外, 可以发现随着酯基R2的位阻增大, 产率稍微有下降.
图式2 烯丙基鏻盐的底物范围

Scheme 2 Substrate scope of allyl phosphonium salts

随后, 以2a为模板底物, 更换苯环上的取代基R1,发现不同电子效应的取代基仍能很好地适用该方法(Scheme 3). 当邻位取代基是卤原子F (3e)时, 能以适中的产率(63%)得到目标化合物. 邻位是供电子基团时, 无法得到目标产物. 但是, 当取代基处于间位和对位时, 供电子(Me, OMe, Ph)和吸电子(F, Cl, Br, NO2)取代基(3f~3q)都具有很好的适用性, 能以良好至优秀的产率(62%~82%)得到目标产物. 最后, 对芳香环的类型进行拓展(3r~3t), 该反应条件仍然适用, 可以以中等至良好的收率(59%~71%)得到相应产物. 值得指出的是, 用X-射线单晶衍射(CCDC 2361744)测定了3p的结构.
图式3 芳基乙二醛一水合物的底物范围

Scheme 3 Substrate scope of arylglyoxal monohydrates

为了验证这种串联反应的实用性, 在标准条件下进行克级反应的尝试(Scheme 4), 以57%的产率得到目标产物3a (1.24 g). 克级反应的实施证明了该方法的实用性, 并且为后续的衍生化提供了物质保障.
图式4 克级反应

Scheme 4 Gram-scale reaction

完成克级反应后, 对目标产物3a的衍生化反应进行了研究(Scheme 5), 在碳酸铯的帮助下, 3a与苄溴发生亲核取代反应[8], 成功构建了全碳季碳手性中心, 以良好的产率(87%)得到产物(4). 另一方面, 3a在间氯过氧苯甲酸的作用下发生氧化反应[9], 在酯的α位成功引入羟基, 以满意的产率(73%)的到α-羟基羧酸酯(5).
图式5 3a的衍生化反应

Scheme 5 Further transformations of 3a

为了探明反应的过程, 我们设计了同位素效应实验(Scheme 6a)[10], 可以发现酯基的α-, β-, γ-位的氢被不同剂量的氘替代, 此实验可以证明反应过程中在这些位置有碳负离子的生成. 另外, 我们通过竞争性实验(Scheme 6b)发现, 碱性条件下, 只有水合醛发生Wittig反应, 而酮羰基不能发生Wittig反应[11], 从侧面可以证明反应优先从水合醛基团启动, 从而产生了优秀的化学选择性.
图式6 机理研究

Scheme 6 Mechanistic studies

通过查阅相关文献[6]并结合反应实际情况, 推测出如下可能反应机理(Scheme 7). 首先, 芳基乙二醛一水合物脱水成醛1', 同时烯丙基鏻盐在碱的作用下失去质子得到中间体2', 中间体2'与醛1'发生亲核加成反应生成中间体Int-1. 随后, 经过氢转移生成中间体Int-2. 中间体Int-2通过氢转移生成磷叶立德中间体Int-3. 叶立德中间体Int-3发生Wittig反应生成共轭二烯中间体Int-4. 最后, 中间体Int-4在DABCO作用下, 通过烯丙醇-酮式互变异构转化成目标产物3[12].
图式7 可能的反应机理

Scheme 7 Proposed reaction mechanism

2 结论

综上, 本文通过以简单、易得的芳基乙二醛一水合物和烯丙基鏻盐为原料, 在有机碱DABCO的促进下, 进行形式[2+3]环加成反应(亲核加成/双键迁移/Wittig反应)高效构建环戊烯酮衍生物, 此方法具有无需金属和氧化剂, 化学选择性好, 条件温和, 底物范围广, 反应时间短等优点, 为合成环戊烯酮衍生物提供了全新的思路.

3 实验部分

3.1 仪器与试剂

Bruker AVANCE III 400 MHz核磁共振仪, Waters Q-TOF premierTM型质谱仪, 单晶X-射线衍射分析采用Bruker SMART APEX-II CCD型晶体衍射仪. 化合物1a~1t[13], 2a~2e[14]参考文献方法制备. 反应所用的溶剂均参照标准方法进行了纯化. 其他商品化试剂购买后, 无需纯化直接使用.

3.2 实验方法

3.2.1 化合物3a~3t的合成

在反应瓶内, 依次加入芳基乙二醛水合物(0.10 mmol)、烯丙基鏻盐(0.15 mmol)、DCM (2.0 mL)、DABCO (0.15 mmol), 室温下搅拌10 min, TLC检测反应完全. 加入H2O淬灭反应, EtOAc萃取反应液(3.0 mL×3), 合并有机相, 无水Na2SO4干燥, 减压浓缩, 通过硅胶快速色谱法分离纯化, 得到目标产物.
2-氧代-3-苯基环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3a): 16.9 mg, 浅黄色油状物, 产率78%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.88 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.68 (d, J=6.8 Hz, 2H), 7.46~7.31 (m, 3H), 3.79 (s, 3H), 3.63 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.12 (dt, J=19.5, 2.8 Hz, 1H), 2.94 (ddd, J=19.5, 7.0, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.1, 169.3, 158.3, 141.7, 130.8, 128.7, 128.4, 127.1, 52.7, 52.3, 30.4; HRMS (ESI) calcd for C13H12O3Na [M+Na]+ 239.0679, found 239.0671.
2-氧代-3-苯基环戊-3-烯-1-羧酸乙酯(3b): 17.3 mg, 浅黄色油状物, 产率75%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.88 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.69~7.65 (m, 1H), 7.42~7.30 (m, 3H), 4.24 (q, J=7.0 Hz, 2H), 3.60 (dd, J=7.0, 2.7 Hz, 1H), 3.10 (dt, J=19.5, 2.7 Hz, 1H), 2.93 (ddd, J=19.5, 7.0, 3.0 Hz, 1H), 1.31 (t, J=7.0 Hz, 3H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.3, 168.9, 158.3, 141.7, 130.9, 128.6, 128.4, 127.0, 61.7, 52.5, 30.4, 14.1; HRMS (ESI) calcd for C14H15O3 [M+H]+ 231.1016, found 231.1014.
2-氧代-3-苯基环戊-3-烯-1-羧酸异丙酯(3c): 17.1 mg, 浅黄色油状物, 产率70%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.87 (t, J=2.9 Hz, 1H), 7.73~7.62 (m, 2H), 7.44~7.30 (m, 3H), 5.08 (p, J=6.3 Hz, 1H), 3.57 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.09 (dt, J=19.5, 2.8 Hz, 1H), 2.92 (ddd, J=19.5, 7.0, 2.9 Hz, 1H), 1.29 (d, J=6.3 Hz, 3H), 1.28 (d, J=6.3 Hz, 3H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.4, 168.4, 158.1, 141.7, 130.9, 128.6, 128.4, 127.1, 69.2, 52.7, 30.4, 21.7; HRMS (ESI) calcd for C15H17O3 [M+H]+ 245.1172, found 245.1178.
2-氧代-3-苯基环戊-3-烯-1-羧酸二苯基甲酯(3d): 24.5 mg, 浅棕色固体, 产率67%, m.p. 67~68 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.86 (t, J=2.9 Hz, 1H), 7.73~7.65 (m, 2H), 7.48~7.28 (m, 13H), 6.94 (s, 1H), 3.76 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.12 (dt, J=19.5, 2.8 Hz, 1H), 2.93 (ddd, J=19.5, 7.0, 2.9 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 199.8, 167.8, 158.1, 141.9, 139.7, 130.9, 128.7, 128.5, 128.52, 128.45, 128.1, 127.8, 127.4, 127.1, 126.8, 78.2, 52.5, 30.3; HRMS (ESI) calcd for C25H21O3 [M+H]+ 369.1485, found 369.1491.
3-(2-氟苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3e): 14.8 mg, 浅黄色油状物, 产率63%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.09 (q, J=3.0 Hz, 1H), 7.83~7.79 (m, 1H), 7.38~7.27 (m, 1H), 7.22~7.05 (m, 2H), 3.80 (s, 3H), 3.61 (dd, J=7.1, 2.8 Hz, 1H), 3.18 (dt, J=19.6, 2.8 Hz, 1H), 3.01 (ddd, J=19.6, 7.1, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.1, 169.2, 162.2 (d, J=8.1 Hz), 160.3 (d, J=248.3 Hz), 136.0 (d, J=1.9 Hz), 130.0 (d, J=8.6 Hz), 129.7 (d, J=2.9 Hz), 124.0 (d, J=3.6 Hz), 118.7 (d, J=2.8 Hz), 115.7 (d, J=2.3 Hz), 52.8, 51.4, 31.0; 19F{1H} NMR (376 MHz, CDCl3) δ: –114.23; HRMS (ESI) calcd for C13H11O3FNa [M+Na]+ 257.0584, found 257.0586.
3-(3-甲氧基苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3f): 17.3 mg, 浅黄色油状物, 产率70%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.86 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.50 (s, 1H), 7.46 (d, J=7.6 Hz, 1H), 7.27 (t, J=7.6 Hz, 1H), 7.15 (d, J=7.6 Hz, 1H), 3.79 (s, 3H), 3.62 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.10 (dt, J=19.5, 2.8 Hz, 1H), 2.92 (ddd, J=19.5, 7.0, 3.0 Hz, 1H), 2.36 (s, 3H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.2, 169.3, 158.2, 141.8, 138.0, 130.7, 129.4, 128.3, 127.7, 124.1, 52.7, 52.3, 30.4, 21.4; HRMS (ESI) calcd for C14H14O4Na [M+Na]+ 269.0784, found 269.0788.
3-(3-甲基苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3g): 18.8 mg, 浅黄色油状物, 产率82%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.89 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.30~7.25 (m, 3H), 6.93~6.86 (m, 1H), 3.82 (s, 3H), 3.80 (s, 3H), 3.64 (dd, J=7.1, 2.8 Hz, 1H), 3.12 (dt, J=19.5, 2.8 Hz, 1H), 2.94 (ddd, J=19.6, 7.1, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.0, 169.3, 159.6, 158.5, 141.5, 132.1, 129.5, 119.5, 114.6, 112.4, 55.3, 52.8, 52.4, 30.4; HRMS (ESI) calcd for C14H14O3Na [M+Na]+ 253.0835, found 253.0825.
3-(3-氟苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3h): 17.5 mg, 浅黄色固体, 产率75%. m.p. 69~70 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.92 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.53~7.42 (m, 2H), 7.39~7.30 (m, 1H), 7.06~7.01 (m, 1H), 3.79 (s, 3H), 3.64 (dd, J=7.1, 2.8 Hz, 1H), 3.13 (dt, J=19.7, 2.8 Hz, 1H), 2.95 (ddd, J=19.7, 7.1, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 199.7, 169.1, 162.7 (d, J=244.2 Hz), 159.1, 140.5 (d, J=2.4 Hz), 132.8 (d, J=8.2 Hz), 130.0 (d, J=8.2 Hz), 122.7 (d, J=2.9 Hz), 115.6 (d, J=20.9 Hz), 114.0 (d, J=22.7 Hz), 52.8, 52.3, 30.4; 19F{1H} NMR (376 MHz, CDCl3) δ: –112.63; HRMS (ESI) calcd for C13H11O3FNa [M+Na]+ 257.0584, found 257.0586.
3-(3-氯苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3i): 18.3 mg, 浅黄色油状物, 产率73%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.91 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.69 (s, 1H), 7.58 (t, J=5.2 Hz, 1H), 7.31 (d, J=5.2 Hz, 2H), 3.79 (s, 3H), 3.64 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.13 (dt, J=19.6, 2.8 Hz, 1H), 2.95 (ddd, J=19.6, 7.0, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 199.7, 169.1, 159.2, 140.5, 134.4, 132.5, 129.7, 128.8, 127.1, 125.2, 52.8, 52.3, 30.5; HRMS (ESI) calcd for C13H11O3ClNa [M+Na]+ 273.0289, found 273.0281.
3-(3-溴苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3j): 20.0 mg, 浅黄色油状物, 产率68%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.91 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.84 (s, 1H), 7.63 (d, J=7.8 Hz, 1H), 7.47 (d, J=7.8 Hz, 1H), 7.26 (t, J=7.8 Hz, 1H), 3.80 (s, 3H), 3.64 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.14 (dt, J=19.6, 2.8 Hz, 1H), 2.96 (ddd, J=19.6, 7.0, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 199.7, 169.1, 159.2, 140.4, 132.8, 131.7, 130.0, 125.6, 122.6, 52.8, 52.3, 30.5; HRMS (ESI) calcd for C13H11O3BrNa [M+Na]+ 316.9784, found 316.9791.
3-(3-硝基苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3k): 17.1 mg, 浅黄色油状物, 产率66%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.54 (t, J=1.8 Hz, 1H), 8.23~8.18 (m, 1H), 8.11~8.05 (m, 2H), 7.57 (t, J=8.0 Hz, 1H), 3.81 (s, 3H), 3.69 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.20 (dt, J=19.8, 2.8 Hz, 1H), 3.02 (ddd, J=19.8, 7.0, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 199.5, 168.9, 160.3, 138.4, 139.7, 133.0, 132.4, 129.5, 123.4, 122.0, 52.9, 52.2, 30.6; HRMS (ESI) calcd for C13H11NO5Na [M+Na]+ 284.0529, found 284.0538.
3-(4-甲氧基苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3l): 15.9 mg, 浅黄色固体, 产率65%. m.p. 71~72 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.79 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.65 (d, J=8.8 Hz, 2H), 6.90 (d, J=8.8 Hz, 2H), 3.81 (s, 3H), 3.79 (s, 3H), 3.61 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.09 (dt, J=19.4, 2.8 Hz, 1H), 2.91 (ddd, J=19.4, 7.0, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.5, 169.4, 159.9, 156.4, 141.0, 128.3, 123.4, 113.9, 55.2, 52.7, 52.3, 30.3; HRMS (ESI) calcd for C14H14O4Na [M+Na]+ 269.0784, found 269.0792.
3-(4-甲基苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3m): 16.6 mg, 浅黄色固体, 产率72%. m.p. 70~71 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.35 (d, J=2.7 Hz, 1H), 7.58 (d, J=7.7 Hz, 2H), 7.19 (d, J=7.7 Hz, 2H), 3.79 (s, 3H), 3.62 (d, J=6.9, 2.2 Hz, 1H), 3.10 (d, J=19.5 Hz, 1H), 2.92 (ddd, J=19.5, 6.9, 2.7 Hz, 1H), 2.35 (s, 3H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.3, 169.4, 157.4, 141.5, 138.6, 129.1, 128.0, 126.9, 52.7, 52.3, 30.3, 21.3; HRMS (ESI) calcd for C14H14O3Na [M+Na]+ 253.0835, found 253.0827.
3-(4-联苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3n): 21.5 mg, 浅黄色固体, 产率74%. m.p. 123~124 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.92 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.78 (d, J=8.3 Hz, 2H), 7.62 (d, J=8.3, 2H), 7.60 (d, J=7.3, 2H), 7.45 (t, J=7.3 Hz, 2H), 7.36 (t, J=7.3 Hz, 1H), 3.81 (s, 3H), 3.66 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.14 (dt, J=19.6, 2.8 Hz, 1H), 2.96 (ddd, J=19.6, 7.0, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.2, 169.3, 158.0, 141.4, 141.3, 140.4, 129.8, 128.8, 127.5, 127.4, 127.1, 127.0, 52.7, 52.3, 30.5; HRMS (ESI) calcd for C19H16O3Na [M+Na]+ 315.0992, found 315.0989.
3-(4-氟苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3o): 14.4 mg, 浅黄色油状物, 产率62%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.85 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.73~7.65 (m, 2H), 7.09~7.05 (m, 2H), 3.79 (s, 3H), 3.63 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.12 (dt, J=19.5, 2.8 Hz, 1H), 2.94 (ddd, J=19.5, 7.0, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.1, 169.2, 162.9 (d, J=247.1 Hz), 157.9, 140.7, 128.9 (d, J=8.2 Hz), 126.9 (d, J=3.3 Hz), 115.5 (d, J=21.3 Hz), 52.8, 52.3, 30.4; 19F{1H} NMR (376 MHz, CDCl3) δ: –112.31; HRMS (ESI) calcd for C13H11O3FNa [M+Na]+ 257.0584, found 257.0585.
3-(4-氯苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3p): 19.9 mg, 浅黄色固体, 产率80%. m.p. 78~80 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.89 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.64 (d, J=8.6 Hz, 2H), 7.35 (d, J=8.6 Hz, 2H), 3.79 (s, 3H), 3.63 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.12 (dt, J=19.6, 2.8 Hz, 1H), 2.94 (ddd, J=19.6, 7.0, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 199.9, 169.1, 158.5, 140.6, 134.7, 129.2, 128.7, 128.3, 52.8, 52.3, 30.4; HRMS (ESI) calcd for C13H11O3ClNa [M+Na]+ 273.0289, found 273.0297.
3-(4-溴苯基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3q): 20.3 mg, 浅黄色固体, 产率69%. m.p. 64~65 ℃. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.90 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.58 (d, J=8.6 Hz, 2H), 7.51 (d, J=8.6 Hz, 2H), 3.80 (s, 3H), 3.64 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.12 (dt, J=19.6, 2.8 Hz, 1H), 2.94 (ddd, J=19.6, 7.0, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 199.9, 169.1, 158.5, 140.7, 131.7, 129.7, 128.6, 123.0, 52.8, 52.3, 30.5; HRMS (ESI) calcd for C13H11O3BrNa [M+Na]+ 316.9784, found 316.9783.
3-(2-萘基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3r): 16.8 mg, 浅黄色油状物, 产率63%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.37 (s, 1H), 7.99 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.91~7.78 (m, 3H), 7.69~7.66(m, 1H), 7.51~7.46 (m, 2H), 3.82 (s, 3H), 3.68 (dd, J=7.1, 2.8 Hz, 1H), 3.16 (dt, J=19.6, 2.8 Hz, 1H), 2.97 (ddd, J=19.6, 7.1, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.3, 169.3, 158.4, 141.3, 133.2, 133.2, 128.6, 128.08, 128.05, 127.5, 126.6, 126.5, 126.3, 124.5, 52.7, 52.5, 30.5; HRMS (ESI) calcd for C17H15O3 [M+H]+ 267.1016, found 267.1008.
3-(苯并[1,3]二氧唑基)-2-氧代环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3s): 15.4 mg, 浅黄色固体, 产率59%. m.p. 61~62 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.76 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.23 (dd, J=8.1, 1.7 Hz, 1H), 7.17 (d, J=1.7 Hz, 1H), 6.80 (d, J=8.1 Hz, 1H), 5.95 (s, 2H), 3.78 (s, 3H), 3.60 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.07 (dt, J=19.5, 2.8 Hz, 1H), 2.90 (ddd, J=19.5, 7.0, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.2, 169.3, 156.9, 147.9, 147.7, 141.0, 124.8, 121.0, 108.3, 107.4, 101.1, 52.7, 52.3, 30.2; HRMS (ESI) calcd for C14H12O5Na [M+Na]+ 283.0577, found 283.0576.
2-氧代-3-噻吩基环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3t): 15.7 mg, 浅黄色油状物, 产率71%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.79 (t, J=3.2 Hz, 1H), 7.64 (d, J=3.6 Hz, 1H), 7.31 (d, J=5.0 Hz, 1H), 7.05 (dd, J=5.0, 3.6 Hz, 1H), 3.79 (s, 4H), 3.62 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 1H), 3.13 (dt, J=19.8, 2.8 Hz, 1H), 2.96 (ddd, J=19.8, 7.0, 3.2 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 198.9, 169.0, 154.5, 136.2, 132.3, 127.4, 126.2, 126.19, 52.8, 51.8, 30.7; HRMS (ESI) calcd for C11H11SO3 [M+H]+ 223.0423, found 223.0426.

3.2.2 化合物4的合成

在反应瓶内, 依次加入3a (0.1 mmol)、四氢呋喃(2.0 mL)、碳酸铯(0.10 mmol)、苄溴(0.10 mmol), 室温下搅拌6 h, TLC检测反应完全, 减压浓缩, 通过硅胶快速色谱法分离纯化, 得到目标产物4.
1-苄基-2-氧代-3-苯基环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(4): 26.5 mg, 浅黄色油状物, 产率87%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.65 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.59 (d, J=6.8 Hz, 2H), 7.39~7.32 (m, 3H), 7.25~7.11 (m, 5H), 3.75 (s, 3H), 3.45~3.31 (dd, J=18.8, 14.0 Hz, 2H), 3.18 (dd, J=19.7, 3.0 Hz, 1H), 2.74 (dd, J=19.7, 2.9 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 203.1, 171.1, 158.2, 141.7, 135.9, 131.0, 129.9, 128.6, 128.4, 128.3, 127.0, 126.9, 60.0, 52.8, 39.6, 35.6; HRMS (ESI) calcd for C20H19O3 [M+H]+ 307.1329, found 307.1319.

3.2.3 化合物5的合成

在反应瓶内, 依次加入3a (0.10 mmol)、二氯甲烷 (2.0 mL)、间氯过氧苯甲酸(0.20 mmol), 室温下搅拌24 h, TLC检测反应完全, 减压浓缩, 通过硅胶快速色谱法分离纯化, 得到目标产物5.
1-羟基-2-氧代-3-苯基环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(5): 17.0 mg, 浅黄色油状物, 产率73%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.94 (t, J=3.0 Hz, 1H), 7.76~7.69 (m, 2H), 7.44~7.34 (m, 3H), 4.08 (s, 1H), 3.78 (s, 3H), 3.30 (dd, J=19.3, 3.0 Hz, 1H), 2.85 (dd, J=19.3, 3.0 Hz, 1H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 201.6, 171.4, 157.5, 140.1, 130.6, 129.0, 128.5, 126.9, 79.0, 53.5, 39.1; HRMS (ESI) calcd for C13H13O4 [M+H]+ 233.0808, found 233.0812.

3.2.4 化合物3aa的合成

在反应瓶内, 依次加入1a (0.10 mmol)、2a (0.15 mmol)、二氯甲烷(2.0 mL)、氘水(40 µL)、DABCO (0.15 mmol), 室温下搅拌10 min, TLC检测反应完全. 加入H2O淬灭反应, EtOAc萃取反应液(3 mL×3), 合并有机相, 无水Na2SO4干燥, 减压浓缩, 通过硅胶快速色谱法分离纯化, 得到目标产物3aa.
2-氧代-3-苯基环戊-3-烯-1-羧酸甲酯(3aa): 15.9 mg, 浅黄色油状物, 产率74%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.88 (t, J=3.0 Hz, 0.62H), 7.68 (d, J=6.8 Hz, 2H), 7.46~7.31 (m, 3H), 3.79 (s, 3H), 3.63 (dd, J=7.0, 2.8 Hz, 0.89H), 3.12 (dt, J=19.5, 2.8 Hz, 0.20H), 2.94 (ddd, J=19.5, 7.0, 3.0 Hz, 0.20H); 13C{1H} NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 200.1, 169.3, 158.3, 141.7, 130.8, 128.7, 128.4, 127.1, 52.7, 52.3, 30.4.

3.2.5 化合物3ab, 3ac的合成

在反应瓶内, 依次加入1a (0.10 mmol), 二氯甲烷(2.0 mL), 2e (0.10 mmol), DABCO (0.10 mmol), 室温下搅拌4 h, TLC检测反应完全, 减压浓缩, 通过硅胶快速色谱法分离纯化, 得到目标产物3ab, 3ac.
(E)1,4-二苯基丁-2-烯-1,4-二酮(3ab): 14.8 mg, 浅黄色固体, 产率63%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.10~8.04 (m, 4H), 8.01 (s, 2H), 7.63 (t, J=7.4 Hz, 2H), 7.52 (t, J=7.6 Hz, 4H).
(Z)1,4-二苯基丁-2-烯-1,4-二酮(3ac): 7.3 mg, 浅黄色固体, 产率31%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.94 (d, J=7.4 Hz, 4H), 7.57 (t, J=7.4 Hz, 2H), 7.45 (t, J=7.4 Hz, 4H), 7.16 (s, 2H).
辅助材料(Supporting Information) 化合物3a~3t, 3aa~3ac, 4~5的1H NMR和13C NMR谱图, 化合物3p (CCDC 2361744)的单晶结构数据. 这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.
(Cheng, F.)

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