叔膦化学：Lu's [3+2] 环加成反应和Lu-Trost-Inoue反应

三级膦具有“亲核性”和“强离去性”两大特征，陆熙炎先生将其反应性与联烯、炔丙酮等结合起来，发展了很多有用的反应。

陆熙炎院士是我国著名有机化学家，上世纪50年代参与了我国抗菌类链霉素的提炼，60年代初期参加了人工牛胰岛素的合成，70年代末，又全身心投入金属有机化学研究是我国金属有机化学研究的奠基人之一。除在学术上取得了巨大成就外，陆先生还培养了大批我国有机化学界的精英。杰出的弟子有上海有机所的麻生明院士、马大为研究员、刘国生研究员，武汉大学的雷爱文教授、华南理工大学江焕峰教授、上海交通大学化学张兆国教授、上海药物研究所戴辉雄研究员等等。

许多重要的有机反应都被冠以人名，来纪念首次发现或是对该反应做出突出贡献的科学家，这是给予有机化学家们最崇高的嘉奖和荣誉。到目前，约有上千个人名反应曾被提及，为人们所熟知的有300个左右。

在有机化学发展早期，每一个新反应都有被冠以人名反应的可能，而越到后面越只能对前人进行补充，被冠名的难度越大。我国有机化学起步晚，而且早期做纯粹科学，不注重推广自己的反应，因而以中国科学家命名的反应不多，不超过十个。其中最广为人知的便是“黄鸣龙还原反应”，其它的还有“史氏环氧化反应”（史一安）、“Roskamp-Feng反应”（冯小明）、“张烯炔环异构化反应”（张绪穆）、“Stork-赵康烯化反应”等等。

而陆熙炎院士，以他名字命名的反应有两个！第一个是“Lu’s [3+2] 环加成”^[1]，第二个是“Lu-Trost-Inoue反应”^[2]。

Lu’s [3+2] 环加成

Lu’s [3+2]环加成是陆先生在上世纪90年代发展的一种环加成反应（J. Org. Chem. 1995, 60, 2906），联烯与烯烃在有机膦催化下，可以通过[3+2]环加成得到五元环化合物。2006年，Gregory C. Fu教授在研究联烯与不饱和酮的不对称[3+2]环加成反应时参考了该反应，并提出叫做Lu's [3+2] cycloaddition^[3]。

[3+2]环加成反应是构建环戊烷结构的有效方法，在天然产物全合成、药物分子合成中有很多应用。1995年，陆先生课题组报道了三苯基膦催化的联烯与缺电子烯烃的[3+2]环加成反应，通过该反应可以制备各类环戊烯衍生物。

该反应机理如下：利用了三级膦的亲核性以及强离去性（有机膦化合物的显著特征）。陆先生课题组在研究膦催化的亲核试剂与联烯的反应过程中发现存在一个内盐中间体A^[4]，因而设想该中间体能否作为3碳合成子与烯烃发生[3+2]环加成反应。基于该猜想，陆先生发展了系列联烯（联烯和联烯前体）与重键（烯烃、亚胺）的[3+2]环加成反应。

1997年，陆先生课题组报道了膦催化联烯与亚胺的[3+2]环加成反应，该反应可以得到单一的区域选择性产物，但亚胺需要接一个保护基^[5]。该反应可以高效制备N杂环化合物，但在同样的反应条件下，有些反应并未得到环化产物。陆先生课题组对其进行了深入研究，并结合这些非环化产物，对先前反应提出了一个新的机理^[6]。

Lu-Trost-Inoue反应

1988年，陆熙炎院士小组首先报道了一个钌（II）催化下炔酮异构化为共轭二烯酮的反应，反应生成的产物为E,E 构型（该反应发表在TL上，第一作者是马大为研究员）。随后Trost小组（钯催化）和Inoue小组（钌催化）也分别报道了此类反应^[4]。在随后的研究过程中，陆先生小组发现三烷基膦作配体效果优于三芳基膦^[10]。

1993年，陆先生小组在研究这类反应机理的过程中发现，在三苯基膦作用下并未得到中间体A或B，而是发生炔烃异构化反应直接得到了共轭二烯酮产物C，这说明不加金属，膦配体本身就能促进这类反应^[11]。与此同时，Trost小组也报道了类似的反应，并发现联烯反应比炔烃要快^[12]。1993年，陆先生小组还发现在过渡金属或三苯基膦催化下，可以实现炔丙醇异构为α,β-不饱和酮的反应^[13]，这为制备双羰基取代的E构型烯烃提供了很好的方法。

总结：陆先生在七十年代末开始研究金属有机化学,从金属有机化合物的基元反应发展新的有机合成反应，是我国金属有机化学的奠基人之一，发现了一些有学术意义和应用前景的反应，后又研究以炔烃衍生物为原料的合成反应。九十年代初期，开展以叔膦为催化剂的研究工作，“Lu’s [3+2] 环加成”和“Lu-Trost-Inoue反应”便是研究叔膦催化的代表性工作。三级膦具有“亲核性”和“强离去性”两大特征，陆先生将其反应性与联烯、炔丙酮等结合起来，发展了很多有用的反应。

[参考文献]

[1] J. Org. Chem. 1995, 60, 2906

[2] Tetrahedron Lett. 1988, 29, 1045

[3] Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 1426

[4] Acc. Chem. Res. 2001, 34, 535(陆先生工作小结)

[5] Tetrahedron Lett. 1997, 38, 3461

[6] J. Org. Chem. 1998, 63, 5031

[7] Tetrahedron Lett. 1999, 40, 549

[8] J. Org. Chem. 2002, 67, 8901

[9] J. Org. Chem. 2003, 68, 6463

[10] J. Org. Chem. 1989, 54, 1105-

[11] J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1.1993, 1921

[12] J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 7933

[13] J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1993, 394