烯丙基

烯丙基是一種官能團，結構式為：H₂C=CH-CH₂-。在化合物中加入烯丙基基團後能產生新的帶有烯鍵的化合物，使原化合物理化性質徹底改變，化合物的烯丙基化廣泛套用於有機和藥物合成，如具有廣泛生物活性的光學活性α-氨基膦酸酯衍生物的合成。另外，-CH=CH-CH₃ 叫正丙烯基（系統命名叫1-丙烯基） —CH₂-CH=CH₂叫正烯丙基（系統命名叫2-丙烯基）。

基本介紹

• 中文名：烯丙基
• 外文名：allyl group
• 結構式：H2C=CH—CH2—
• 特點：活性比較高

套用

芳香化合物的選擇性官能化反應是一類重要的有機合成反應，一直受到藥物研發、材料科學和精細化工等領域的廣泛關注。其中，芳烴的烯丙基化反應所製得的烯丙基芳香化合物可以作為天然產物和生物活性分子的結構骨架或者反應中間體，如黃樟素就是烯丙苯的衍生物。此外，烯丙基可以進一步發生多類化學反應，如氧化反應、複分解反應、偶聯反應及親電取代反應等。

近幾十年來，對芳烴進行烯丙基化的方法主要有三種：Friedel-Crafts烷基化反應、過渡金屬催化的交叉偶聯反應和芳環sp²碳-氫鍵活化反應。其中，Friedel-Crafts烷基化反應作為經典的烷基苯類化合物製備方法，己在工業上廣泛使用。然而，該方法存在酸催化劑後處理複雜、底物要求富電性、反應溫度高、區域選擇性差及易發生過度反應等不足。隨著時間的推移，過渡金屬催化的交叉偶聯反應以其高度區域和立體選擇性等優點成為近年來研究熱點，是構築碳。碳鍵的重要方法之一。然而，該方法不僅原子經濟性較差，在環境友好方面也存在不足。現如今，芳烴sp²碳。氫鍵活化反應作為一個原子經濟性好、區域選擇性高的新方法受到廣泛關注，在某種程度上給交叉偶聯反應帶來了一定的衝擊。但定位基的引入會限制底物的適用範圍，如何將定位基移除或者轉換是該方法需要面臨的問題。

眾所周知，許多天然產物通常具有高的生物活性和藥用價值，因此市場需求量較大。然而，天然產物在自然界中的含量稀少，提取困難，讓人們甚是苦惱。因此，通過化學方法來合成這些天然產物已經成為攻克此難題的必要途徑。

實際套用

某些烯丙基芳烴因其宜人的氣味而被套用於香精香料行業。丁子香酚(圖1 化合物1)在自然界中主要由丁香的花蕾經乾燥蒸餾所得，具有抗菌、降血壓、調製成香精等用途；黃樟素(圖1 化合物2)則天然存在於黃樟油等天然芳香油中，常用在皂用香精中；草蒿腦(圖1 化合物3)可由松節油或龍蒿油分餾而得，可用於配製香辛料等調味劑。目前工業上的化學合成方法已非常成熟。

丁子香酚、黃樟素和草蒿腦的分子結構

生物學家發現，從桑科植物華桑的莖皮提取出的烯丙基芳烴系列衍生物(圖2 化合物4、5和圖3 化合物6、7)對人體肺癌、肝癌、胃癌、腸癌和卵巢癌這五種癌細胞系具有較優的治療作用。後來又發現化合物4和5還具有殺菌消炎和抗氧化作用。

化合物4和5的分子結構

化合物6和7的分子結構

2-(1-(2-烯丙基苯氧基)乙基)-4，5-二氫咪唑(圖4 化合物8)是α腎上腺素能受體拮抗劑，在臨床上主要用於降低血壓、改善微循環、治療外周血管痙攣性疾病及血栓閉塞性脈管炎。

化合物8的分子結構

貝前列素(圖5 化合物10)作為環前列腺素(圖5 化合物9)的衍生物之一，已經在許多國家被用作藥物或者尚處於臨床試驗期間，用以治療動脈硬化閉塞性脈管炎和肺動脈高壓。為了讓研究人員對其進行更深入的研究，如何大量製備該化合物是前提條件。2015年，Y.Kobayashi等人利用逆合成分析的方法以2-甲基-6-烯丙基苯酚經多步反應成功合成了貝前列素。

環前列腺素和貝前列素的分子結構

烯丙基的反應活性

如此之類的套用數不勝數。除此之外，利用烯烴和α氫的活潑性，烯丙基可轉化成多種不同的官能團，總結起來主要有如下幾種：a．與碘苯發生Heck反應生成偶聯產物；b．與氫鹵酸發生親電加成反應生成鹵代烴：c．在不同的氧化條件下生成酮醛類化合物；d．與三乙基氯化矽發生親電取代反應生成烯丙基矽試劑；e．烯丙基的a氫經活化生成高烯丙醇；f . Grubbs催化劑催化作用下發生複分解反應生成新的烯烴；g．發生還原反應生成烷烴；h．發生聚合反應套用於高分子材料(圖6)。

烯丙基芳烴的各種轉化

芳烴烯丙基化方法

己報導的芳烴烯丙基化方法主要有：Friedel-Crafts烷基化反應、各類過渡金屬催化的交叉偶聯反應和芳烴sp²碳-氫鍵活化等。

Friedel-Crafts烷基化反應

傅克烷基化反應早在十九世紀七十年代就已經被法國化學家查斯·傅里德和美國化學家詹姆斯·克拉夫茨共同發現，在有機合成領域是形成C-C鍵的重要方法之一。對於這種芳環的親電取代反應，通常要求苯環上帶給電子基團，並以烯丙基醇或者烯丙基鹵作為親電試劑，Lewis酸(如無水AlCl₃或FeCl₃等)或者Bronsted酸(如HF，H₂SO₄和H₃PO₄等)作為催化劑來實現。

過渡金屬催化的交叉偶聯烯丙基化反應

自上世紀七十年代以來，交叉偶聯反應已經受到化學界科研人員們的廣泛關注，成為構築C-C鍵的重要方法。其主要指鹵代烴與帶有某主基團中心的有機物在過渡金屬的催化作用下生成具有新C-C鍵的產物R-R’的過程。

通常，交叉偶聯反應的反應機理分為三步：首先，鹵代烴和金屬催化劑發生氧化加成；接著，所生成的中間體與帶有某主基團中心的有機物發生金屬化轉移；最後，經還原消除得到偶聯產物並再生金屬催化劑。

正是由於交叉偶聯反應的高效性使其給學術界如天然產物合成、材料科學、醫學、生物學、超分子化學、催化化學和協同化學等帶來了不容小覷的影響力。此外，很多方法已經被成功套用到製藥業、農用化學品和精細化工等領域。

過渡金屬催化的芳環sp2碳-氫鍵活化

由於sp²雜化C-H鍵較高的穩定性，故對其進行活化官能化具有重要意義，它不僅給有機合成方法學帶來了一場巨大變革，同時也開闢了藥物、天然產物及分子材料新的合成路徑。