1。1 氮杂环卡宾作为有机小分子催化剂

1。1。1氮杂环卡宾的起源

1832年，Wöhler 和 Liebig报道了苯甲醛的安息香缩合的反应，该反应是用氰根负离子（CN-）催化下进行的。1903年，Lapworth对该反应进行了研究并提出了反应机理猜想，他认为其中一分子苯甲醛1-1首先与氰根负离子（CN-）作用生成中间体1-3，然后经过一个质子的转移形成更稳定、具有亲核性的中间体1-4，可以对另一分子苯甲醛进行亲核加成，生成中间体1-5，最后随着KCN的脱去得到安息香缩合最终产物1-2（Scheme 1-1）。

Scheme 1-1

1943 年，Ugai发现一种天然的噻唑盐——维生素 B1，其在碱的作用下也可以催化苯甲醛的安息香缩合反应。这是最早关于氮杂环卡宾催化醛极性翻转的报道。

1。1。2 氮杂环卡宾催化剂应用的开端论文网

1991年，一种能够稳定存在的氮杂环卡宾1-8由Arduengo第一次报道，人们起初认为可能是氮上连有大空间位阻基团而使得卡宾稳定。随后，Arduengo课题组又报道了氮上连小空间位阻基团的卡宾1-10，主要是因为电子效应而影响其稳定性（Scheme 1-2）。1997年，Ender小组和 Teles小组报道了第一个能在空气中稳定存在的氮杂环卡宾1-13，因此其具有商品利用价值（Scheme 1-3）。随后氮杂环卡宾催化剂被用于各种安息香缩合反应，stetter等反应中。

1。2 Breslow中间体

氮杂环卡宾在碱的作用下与醛形成的Breslow中间体已成为各类反应设计及应用的基础，基于NHC种类、反应底物和质子迁移的不同可以得到几种不同的中间体，主要有三种：烯醇中间(enolate)、高烯醇中间体 (homoenolate)、酰基阴离子等同物(acyl anion equivalent)。同时，Breslow中间体经过质子转移或者在氧化剂的作用下能够生成α,β-不饱和酰基唑中间体(α,β-unsaturated acyl azolium) (Scheme 1-4)。

Scheme 1-4

1904 年, Lapworth 对这个反应作了深入研究同时提出了可能的机理，他认为这个反应首先由氰负离子进攻醛基，形成碳负离子中间体，接着活泼中间体的碳负离子再进攻醛。 后来，Seebach 在此基础上提出了极性反转的概念。1943年，U gai等发现了安息香缩合反应的催化剂同样可以用噻唑盐充当。1958年，在 Lapworth工作的基础上，Breslow 提出了用噻唑盐来催化安息香缩合反应的机理。一开始是噻唑盐脱去一个氢，形成氮杂环卡宾 A，自由的卡宾对醛进攻从而得到了烯醇中间体C，接下来中间体C 再和醛反应生成了α羟基酮同时释放卡宾，从而实现催化的循环。在整个循环过程中，苯甲醛的羰基的碳原子由刚开始带正电性的碳原子转化为带负电性的碳原子, 这正是极性反转的真实案例。如今，官能团的极性反转反应已经成为众多科学家改变常规的反应模式的惯用方法。与传统极性反转反应相比，这种反应不需要化学当量的催化剂，催化量的氮杂环卡宾即可实现醛的羰基碳原子的极性反转。

这三种中间体具有各不相同的反应活性，主要参与合成的化合物也不尽相同。其中烯醇中间体主要参与的是[4+2]环化反应。高烯醇中间体主要参与的是生成γ-内酰胺、γ-内酯、环戊烯等化合物。但是，由于α,β-不饱和酰基唑中间体与烯醇盐、高烯醇盐相比之下具有更丰富化学转化的中间体，所以许多从事与化学工作相关的人利用这种类型的中间体进行各种各样十分有意义的化学研究。

1。3几种常见的手性卡宾催化剂的应用

作为有机小分子催化的氮杂环卡宾主要是以下四类，噻唑卡宾、咪唑卡宾、二氢咪唑卡宾、三氮唑卡宾。安息香缩合反应是是氮杂环卡宾催化的一类重要反应。使用手性氮杂环卡宾能催化合成这类化合物的手性骨架，并且这个反应也是测试催化剂的反应效率和对映选择性诱导能力的重要基准反应之一。用氮杂环卡宾催化安息香缩合反应的发展历程中，首先使用的是手性噻唑卡宾，对映选择性控制较低。然后发展到使用三氮唑卡宾，由于催化剂N-Ar的位阻作用，反应的对应选择性有所提高，但由于其开练结构的手性环境，反应仅取得了一般的对映选择性控制，之后更加刚性的和具有并环骨架的手性三氮唑卡宾取得了优秀的对映选择性。文献综述