Van Leusen (范勒森)反应综述

Van Leusen （范勒森）反应综述

摘要 Van leusen反应是指利用Van Leusen 试剂实现的的有机合成及方法。Van Leusen试剂是一类黄酰甲基异腈的化合物，其中最简单最常用最重要的是（对甲苯磺酰基）甲基异睛。它的英文缩写名为TosMIC。由于此试剂的分子结构特殊性，它能发生多种类型的反应。本文重点以TosMIC为例，对Van Leusen 试剂和Van leusen反应进行综述。 关键字 Van leusen反应 TosMIC

1 C-C键的连接反应

受到对甲苯磺酰基团和异腈集团拉电子能力的影响，TosMIC分子中的亚甲基具有较高的酸性。所以TosMIC的亚甲基在取代反应中具有非常高的反应活性，烷基化是其最主要的的取代反应。与其它活性亚甲基化合物反应不同，TosMIC的活性亚甲基烷基化反应的最后产物取决于甲苯磺酰基和异腈基后续的转化。

磺酰基团OSONC异腈官能团活性亚甲基(对甲苯磺酰基)甲基异腈（TosMIC）的结构

如式：通过该反应可以得到多一节碳的的羰基，亚甲基或者N-甲基等产物，这就构造了Van leusen反应的独特性。

orTsNC1.R1substitute2.R2substituteTsR1NCR2R1R1NHRO2R1R2R2

1.1 TosMIC 的单烷基化反应

TosMIC单取代烷基化衍生物除了直接由取代的甲基甲酰胺脱水而得外，还可以通过 TosMIC与烷基化试剂直接取代反应是最常用的方法。在通常的烷基化反应条件下，TosMIC与等物质的量的无位阻的卤代烃反应得到的是单烷基化和双烷基化的混合物，研究发现：使用相转移催化剂在20%~50%的NaOH水溶液中反应，可以选择性的得到单烷基化合物[3]，如式：

OOBnITosMIC,aq.NaOH(40%)TBAB.DCM.0℃~rt,12h85%OOBnNCOOTs使用多卤化合物作为烷基化试剂时，通过恐慌只TosMIC与底物的用量比例，任然可以高效的完成多个单烷基化反应[4]。

Bu-tBu-tTosMIC,aq.NaOH(20%) TBAl.DCM.rt,2hBrBrNCNC77%TsOMeTsOMe

1.2 TosMIC的双烷基化反应

TosMIC与过量的烷基化试剂反应，便可得到相同取代基的双烷基化产物。相转移催化剂和NaOH水溶液的反应条件同样也可以被用于双烷基化反应[5]，但一般限于活性的卤化物，例如：

TosMIC,aq.NaOH(40%)Cl TBAl.DCM.rt,2h79%ClClTsNCCl

1.3 TosMIC 的酰化反应

单取代的TosMIC衍生物还可以与酰卤发生反应，生成相应的酰化产物[6]。但是，该反应一般限于使用单取代的TosMIC作为底物，使用TosMIC时容易发生关环反应形成噁唑。

OONCBnBnNCCl+TsN O2n-BuLi,THF,-80℃~rt77%N O2Ts

1.4 连接反应产物的应用

使用TosMIC 烷基化反应生成的产物，通过酸化水解便可以得到羰基化合物，形成碳链连接后多一节碳的酮](式1)。Shinmyozu等人使用该方法，从三溴苄化合物得到具有双层网状结构的化合物[7]，连续使用该法，可以合成具有较好光学性质的3~6层层状结构[8]的材料。TosMIC在酰化反生成德产物经过酸化水解，便会得到二羰基化合物。TosMIC烷基化反应的产物经还原反应，可以 方便的除去Ts-基团和异腈基团（式2）。

CO2EtI+1.TosMIC,K2CO3,TBAI,DMF.rt,4d2.t-BuOK,DMA,.0℃,2h3.aq.HCl,DCM,rt,1h29%CO2Bu-tOCO2EtBr式1CO2Bu-tOPhSOTsCH(Bn)NC,n-BuLi,THFCl-80℃~rt2.aq.HCl(con),THF,rt,2.5h67%式2SO2 还原氰基化反应

将羰基转换成为多一个碳原子的氰基，是Van Leusen 试剂最特征的反应之一。

R1O+R2TsNCR2CN

R1H2.1 还原氰基化反应的机理

TosMIC在碱的存在下首先形成碳负离子，并对羰基进行亲核加成形成恶唑啉环；然后恶唑啉环开环得到类似Knoevenagel缩合反应的中间体；最后，该中间体与亲核试剂继续反应后使得甲酰基离去形成腈化物。

HR1TsTsR1R2还原烃基化ONHHTsNOR21NCNCOHR2ONHR2TsR1CR2NuTsRR1-TosONHONuHRR21HNHRR12N-HCONuRR12CN

2.2 酮的还原氰基化反应

在早期的TosMIC与酮的还原氰基化反应研究中，往往使用单一的非质子溶剂（例如：DME THF DMSO HMPA）。虽然这些溶剂可以加快反应的速率和提高反应

的产率，但对TosMIC试剂的消耗较大。Bull等人[9]发现：这主要是因为在甲酰基离去的反应步骤中，甲酰基需要与额外一个摩尔量的TosMIC碳负离子反应形成4-对甲苯磺酰基噁唑。

TsR1OR2R1OR1NCN+OTosMIC,baseR2TosCH NCNHCR2

在反应中加入1~2倍量的醇可以使甲酰基以甲酸酯的方式离去。这样，少量的质子性溶剂并不与噁唑啉开环后的负离子反应，但可以有效的较低TosMIC的用量。TosMIC与烷基酮羰基之间的还原氰基化反应比较容易进行，对底物中存在的许多官能团具有较好的兼容性。 2.3 醛的还原氰基化反应

醛的还原氰基化反应采用两步法过程。首先在非质子性溶剂中完成噁唑啉中间体的开环；然后，加入甲醇溶液回流脱去甲酰基，进而得到还原氰基化的产物。

TsTsONNRTsOONNCHOTsRTsCH NCHRRCNR-TsRNROO

在Van leusen还原氰基化反应中，醛基的反应活性高于酮羰基。当底物中同时存在有醛基和酮羰基时，可以在酮羰基的存在下选择性的完成醛的还原氰基化反应。

CHOCNN1.TosMIC,t-BuOK,DME,-50℃,1h2.MeOH,refiux,15min50%NOO

3 Van leusen杂环合成反应

Van leusen杂环合成在杂环，尤其是在五元含氮杂环合成中具有举足轻重

的地位。使用TosMIC与烯烃反应可以方便的制备吡咯，噁唑啉，噁唑，咪唑，噻唑，三氮唑等，与特定的底物反应也可以合成一些六元杂环。

TsTsNCNNuR1A+BR2R1-TsAR1R2NNorAABR2R1BBR2

3.1 吡咯的合成

TosMIC与具有拉电子官能团的αβ-不饱和双键化合物反应，可以高效地生成3-取代吡咯和3,4-二代吡咯。该反应的引发主要来自于TosMIC在碱性环境下形成碳负离子对双键的Micheal加成；接着，形成的中间产物进攻异腈后关环形成氢化吡咯；最后，在碱性条件下消去Ts-基团和芳构化形成吡咯。

R1R1R1EWGTsEWG+TsNCEWGR2TsR2R1TsR2R2EWGR1NCEWGR1R2NHEWGNNR2NH3．2 噁唑啉的合成

TosMIC可以与醛酮在碱性环境中发生环合反应，高效的合成噁唑啉化合物。如式所示；视反应条件不同可以得到三种噁唑啉。（1）TosMIC与碳基亲核加成环化后，得到4-（对苯磺酰基）噁唑啉。（2）由于Ts-基团也是一个很好的离去基团，在醇类溶剂中继续发生取代和加成消去反应生成4-烷氧基噁唑啉。（3）根据机理分析也有可能得到2-烷氧基噁唑啉。但这种情况在TosMIC及TosMIC单取代衍生物中很少出现，一般仅出现于TosMIC的烯基衍生物中。

3ORNHONHO3ORNONOOR3R1OTsaMICTsR1R2ONR3OHR1OR3R2R1R2OR3R2TsR1R2R1R2

3.3 噁唑的合成

脂肪醛与TosMIC在碱性环境中形成噁唑啉后，如果升高反应温度或延长反应时间，便可消去Ts-基团，发生芳构化得到噁唑[10]（式1）。使用芳醛和杂芳醛

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