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衍生自二氮羰基化合物的羰基叶立德的环加成包括由瞬时金属碳烯和羰基形成羰基内鎓盐，然后羰基内鎓盐与亲偶极物的1,3-偶极环加成。这些环加成反应已用于合成复杂的含氧环系统
介绍
在过渡金属催化剂存在下，重氮化合物可形成金属碳烯。羰基与金属碳烯的相互作用产生羰基叶立德，1,3-偶极官能团，其具有与各种不饱和亲偶极物（环境1）进行环加成的能力。该级联方法的产物是含有多达四个邻接立体中心的五元氧杂环。通过适当选择催化剂和/或底物，这些反应的立体选择性可以非常高; 结果，羰基叶立德的环加成已用于合成手性有机分子。
（1）
机制与立体化学
预先机制
羰基叶立德环加成机理的一般方案如式（1）所示。2.尽管缺乏对这些反应机理的确定性研究，但通过X射线晶体学，[2]计算工作，[3]和证明可逆叶立德形成的研究[4]对离散金属碳的表征已经阐明了其机理。金属催化剂与重氮羰基原料的结合产生重氮配合物1，其失去氮以提供金属碳烯2。然后，适当定位的（分子内或分子间）羰基与碳烯碳结合，在金属催化剂损失后产生羰基内鎓盐。在一些情况下，金属催化剂可在随后的环加成期间保持与基材缔合。[5]环加成步骤通常是一致的，但在使用极化的亲偶极体时可以是高度异步的。[6]
（2）
结构异构体可以由环加成步骤产生，取决于随着步骤进行的内鎓盐和亲偶极物的取向。通常可以使用前沿分子轨道理论预测主要的构成异构体 - 在能量最接近的两个前线轨道中具有最大轨道系数的原子在主要产物中成为联系。值得注意的是，由于大多数羰基叶立德中的HOMO-LUMO能隙相对较小，因此临界前线轨道相互作用通常由亲偶极子的电子性质决定，而不是由内鎓盐决定。例如，在原型内鎓盐与贫电子的甲基丙炔酸盐的反应中，占优势的前线轨道相互作用在内鎓盐的HOMO和亲偶极物的LUMO之间（方程3）。
（3）
使用配置定义的亲偶极物的分子内环加成的研究表明环加成步骤是一致的和立体特异性的（方程式4）。系绳接近在叶立德外切的方式，并相对于所述系绳上的甲基的取向仅取决于起始烯烃的配置。[7]
（4）
范围和限制
羰基叶立德的环加成范围非常广泛。关于重氮基团的取代，需要至少一个羰基来稳定中间体金属碳烯。对于分子内环加成，通常将羰基引入系链中，得到具有内环羰基的产物; 其中羰基最终以环外形式存在的实例不太常见。[8]关于羰基形成羰基内鎓盐，酮，醛，酰胺，酯和酰亚胺都已成功使用。
亲偶极体的范围也很广泛。在分子内反应中，使用了简单的烯烃，[9]活化的烯烃和炔烃[10]和酮[11]。尽管已经开发了一些巧妙的方法来有效地构建起始材料，但分子内反应在一定程度上受到起始材料中结构复杂性的需要的限制。在Eq。如图5所示，交叉复分解，羰基内鎓盐形成和环加成在一锅中进行。[12]
（5）
分子间反应中亲偶极子的范围同样很宽; 只有简单的烯烃才被证明是失败的。[13]已知无活化和活化的炔烃和活化的烯烃的无数实例。掺入α，β-不饱和酮的偶极子可以通过它们的C = C或C = O键反应，这取决于亲偶极子的取代模式（方程式6）。[14]
（6）
分子内反应
衍生自重氮酮的环状羰基叶立德通常用于分子内反应。如果内鎓盐是五元环的一部分，则重氮酮底物应在非重氮α-碳上不含氢（3-位）。如果氢存在于3-位，则所得的羰基内鎓盐可通过1,4-氢转移塌缩成中性烯醇内酯（方程式7）。[15]这种限制对于五元环状羰基叶立德的分子间反应也很重要。
（7）
衍生自酯的环状羰基叶立德必须是芳香族的，以在环加成中有效反应（方程式8）。[16]
（8）
重氮酰亚胺也被用于这些反应中; 与其他二氮羰基底物一样，酰亚胺几乎总是定位成使得它们最终处于环加成物的内环位置。[17]
（9）
分子间反应
分子间环加成的范围比分子内反应的范围稍宽，因为起始材料的制备更简单。而且，在大多数情况下，形成内鎓盐的重氮基团和羰基基团存在于同一分子中（即，羰基内鎓盐是环状的）。例如，环状，酮衍生的羰基内鎓盐参与方程式中的外选择性环加成反应。10. [18]
（10）
在分子间反应中，酸酐可与酰胺类似地反应; 然而，它们经常会失去二氧化碳，并且已知在与偶氮二羧酸酯亲偶极物反应时会发生重排（方程式11）。[19]在这种情况下，二氧化碳的损失随后是Mumm重排导致酰基脒。
（11）
非环状叶立德可以通过偶联重氮和羰基化合物来合成。最常见的是，这些反应涉及叶立德和单独的亲双极体之间的分子间环加成（方程12）。[20]这三组分反应是在提供给叶立德副反应的光尤为显着。
（12）
副反应
与金属碳烯相关的副反应可能是特定底物的这类反应的潜在限制。例如，具有适当定位的CH键的底物可以优先于羰基内鎓盐形成进行分子内CH插入（方程13）。[21]明智地选择催化剂可导致选择性羰基内鎓盐的形成。
（13）
亲偶极体的直接环丙烷化也可能是这些反应中的重要问题。[22]由于羰基叶立德的形成是可逆经常，过量的亲偶极的，通常采用以鼓励环加成。
合成应用
羰基叶立德的环加成可同时建立多达四个立体中心，因此允许在单个步骤中产生显着的分子复杂性。例如，分子内反应可用于产生多环系统。使用分子内环加成作为建立platensimycin复合环系统的关键步骤（方程14）。[23]
（14）
羰基叶立德的分子间环加成也已用于合成。在大多数情况下，用于分子间反应的底物比用于分子内反应的类似底物更容易合成。用于合成前脂素的分子间环加成的一个实例示于方程式1中。15. [8]
（15）
与其他方法的比较
羰基叶立德最常由二羰基化合物产生。然而，存在许多替代方法用于产生用于环加成反应的羰基叶立德。虽然这些方法通常导致比使用二氮羰基化合物的可比较反应更低的产率，但在某些情况下起始材料比相应的二羰基化合物更容易获得。
例如，环氧化物的热分解可以产生羰基叶立德，其可以在分子内意义上进行环加成。虽然这种方法具有较高的原子经济性，但产率通常较低（方程16）。[24]
（16）
可以挤出氮的基质的复古1,3-偶极环加成是产生羰基叶立德的第二种替代方法。方程式中的串联[4 + 2] / [3 + 2]环加成过程。图17说明这些反应可以快速地建立分子复杂性。[25]
（17）
使用缩醛和碱或热的基于消除的方法可以提供不能从二羰基化合物获得的羰基叶立德（方程式18）。[26]
（18）
实验条件和程序
典型条件
迄今为止，铑羧酸盐配合物是用于羰基叶立德环加成的最常用的催化剂，尽管其他金属配合物的应用受到限制。手性铑羧酸盐或使用更多外来配体的那些可以从Rh 2（OAc）4获得通过配体交换。催化剂负载量通常为0.2-5mol％。通常，对于分子间反应，重要的是在整个反应过程中保持过量的亲偶极物，以避免副反应。这可以通过使用过量的亲偶极物或通过将二氮羰基化合物缓慢加入（通过注射泵）到催化剂和亲偶极物的搅拌溶液中来实现。反应通常在惰性气氛中进行，并且在某些情况下可能需要存在干燥剂。在这些反应中已经使用了各种各样的溶剂; 离子液体可促进环加成物与催化剂和催化剂回收的分离。[27]
重氮化合物和用于制造它们的试剂通常具有爆炸性和潜在毒性; 因此，应小心处理这些化合物。反应应在防爆罩后面的通风良好的通风橱中进行。
示例程序[15]
（19）
在室温下，将Rh 2（OAc）4（2mg，0.004mmol）加入到不饱和酮（150mg，0.68mmol）在CH 2 Cl 2（5mL）中的搅拌溶液中。30分钟后，将反应混合物减压蒸发，并将残余物通过柱色谱（SiO 2，EtOAc /己烷）纯化，得到环状加载物，为透明油状物（125mg，98％）：1 H NMR（300MHz） ，CDCl 3）δ0.65（m，1H），0.9-1.4（m，6H），1.5-2.2（m，8H），4.50（d，J = 6.3Hz，1H）; 13 C NMR（75MHz，CDCl 3）δ11.3,12.3,21.4,25.0,26.7,32.5,34.8,37.3,39.4,80.4,84.2,213.6。HRMS计算。对于C 12 H 16 O.2192.1150，发现192.1146。
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