钛杂环化合物的选择性合成及反应研究(2)

菜单

自20世纪70年代中期开始，随着金属有机化学的快速发展，化学工作的关注点逐渐转向金属有机化学的潜在应用价值及各类反应的机理方面。金属杂环类化合物在有机合成中的应用是传统的合成方法学重大突破之一，其中第四周期的金属茂化合物因其在化学计量学和催化反应中的广泛应用而倍受关注。其中，金属杂环化合物分子中因具有特定的不同活性的C-M键（M = Ti or Zr）以及环状结构，可进一步实现化学键的选择性切断，实现高选择性的有机合成方法学1。

钛是第四周期ⅣB族元素，其原子电子结构为[Ar]3d24s2。因为钛原子外层有空的d轨道存在，含钛试剂能与电子供体配位，从而选择性地活化相关化学键，实现具有选择性的碳负离子等当体底物的合成。自从20世纪50年代Ziegler-Natta催化剂问世后，有机钛化合物得到了迅猛的发展。尤其是在70年代以来，人们进一步研究了钛化合物在有机合成中的应用，发现钛化合物作为亲核金属有机试剂，具有较高的化学选择性和立体选择性。金属钛试剂被用于许多有机反应中，在碳-碳键、碳-杂原子键（杂原子：氮、硫等）的形成及自由基等反应中发挥了重要作用，可以高效地实现反应的选择性2。近30年来，金属钛杂环化合物作为金属有机化合物中的重要一员，并成为许多金属促进的重要化学反应的中间体，广泛应用于合成化学的多个领域。

二氯二茂钛(Cp2TiCl2)由于制备方便、成本低廉、性质稳定，在有机合成中获得广泛使用，特别是与Grignard试剂组成的体系，在还原、加成、环化、烷基化、酯化、不饱和烃异构化等反应中被应用。Cp2TiCl2与含有β-H的Grignard试剂组成的体系由于形成中间体二茂钛氢[Cp2TiH] 而具有高活性，可以在温和条件下高效率还原不饱和烃、羰基化合物、羧酸及其衍生物、环氧化合物、有机卤代物、腈和芳腈、亚胺、异腈酸酯等有机化合物。因此，以Cp2TiCl2 为底物可以合成许多不同的钛杂环化合物3。

根据钛参与的环状化合物的原子数目来划分可将钛杂环分为：三元、四元、五元以及多元杂环化合物。本文将介绍近年来几种常见的钛杂环化合物的合成及反应研究。

1、三元钛杂环化合物的合成及反应研究

钛杂三元环包括钛杂环丙烷和钛杂环丙烯。钛杂三元环可以通过Cp2TiCl2与Grignard试剂（EtMgBr或n-BuLi）反应生成“Cp2Ti(Ⅱ)”活性中间体，该中间体经β-H消除或与炔烃经氧化可分别生成钛杂环丙烷1.1和钛杂环丙烯1.2（Scheme 1.1）4。钛杂三元环作为一种活性中间体，可以与CO2、醛或氰等形成钛杂氧（或氮）杂五元环（Scheme 1.2）。例如苯并钛杂环丙烷1.1a在CO2作用下生成苯并钛杂环戊酯1.3。