金属铟促进的各类反应

李彩霞，黄亮亮

（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺113001）

金属铟银白色、无毒且质软。它的化学性质很稳定。铟的许多性质与锌和锡相似，因而也能够促进锌和锡所能促进的反应[1,8]。相比其它的金属（如锌，锡等），金属铟的主要优势表现在[1]：(1) 在低温时，铟不能被空气氧化；(2) 铟在水中很稳定，不像锂、钠等等；(3) 金属铟的第一电离势与碱金属锂钠相近，仅为5.8 eV，比金属锌、锡、镁，锰都低，所以与这些金属比较，铟的化学性质比较活泼; (4)铟反应剂展现了很低的亲核性，这就允许了在相似的反应中基团化学选择性的转变; (5)最重要的是铟元素自身没有明显的毒性，而有机反应和有机锡却分别有很高的或者适度的毒性。

1999年，Li和Chan等总结了在水相中金属铟促进的有机反应[1]，自此之后，越来越多的人开始关注金属铟在有机合成中的应用。

本文简单总结了近年来金属铟参与的有机反应的种类及其特点，并对这些化学反应的最新研究进展做了简单概括。

1 烯丙基化反应

由铟促进的烯丙基化反应是在高极性溶剂THF或DMF中[2],通过铟的倍半络合物Allyl3In2X3(1)进行的，有机铟化合物在水中极易分解[3],因而在水中的铟促反应是在金属表面进行的，没有涉及烯丙基铟中间体[4](2)。

1.1 有碳氧双键的烯丙基化反应

羰基化合物的烯丙基化反应主要涉及碳碳键的形成。许多醛和酮在金属铟的促进下在DMF相中能发生烯丙基化反应， 生成对应的高烯丙基醇[1]。烯丙基溴和烯丙基碘有同等的反应活性，但是烯丙基氯却没有反应活性。甚至是活性低的烯丙基磷酸与羰基化合物在铟和铟的碘化物中也能反应，而在这些条件下酯和氰基化合物不能发生烯丙基反应。值得注意的是有活泼氢的化合物如烷基乙酸乙酯和邻氰基苯醛能够用铟做催化剂发生烯丙基化反应，高产率地得到高烯丙基醇。文献表明，醛和酮在离子液体中发生的烯丙基反应与在传统溶剂中发生的烯丙基反应相比，没有明显的优势[1]。

铟促的烯丙基反应能够在水相中进行，整个进程环境友好，这是它受到人们普遍关注的原因。在水相中,醛和酮在金属铟的促进下发生烯丙基化反应，得到大量的高烯丙基醇。同时，烯丙基氯与多种醛在铟促进下发生烯丙基化应，得到相应的烯丙基醇，产率高达98%。实验表明，当溶剂为水/叔丁醇的混合溶剂或在纯水中超声波辐射时反应效果最佳[6]。烯丙基溴化物与多种羰基化合物在水相中也能发生铟促的烯丙基化反应，反应显示了很好的立体选择性[5]、非对映选择性[5,6]、以及通过螯合作用的区域选择性[7]。2-吡啶酯与烯丙基卤在金属铟的促进下在纯水中也能发生烯丙基化反应，反应中 2-吡啶酯脱去吡啶基，得到主产物二烯丙基醇和副产物烯丙基酮（式 3），与DMF相中发生的铟促反应一样，在水相中溴代和碘代烯丙基卤的效果也最佳， 当用1-溴2-丁烯参与反应时，由于立体位阻而主要得到单烯丙基酮[8]。

1.2 碳-氮多重键的烯丙基化反应

肟醚类化合物在水相中能与各种烯丙基溴在铟粉的促进下发生 C=N键的烯丙基化反应得到相应的高烯丙基胺[1]（式 4）。当金属位于杂原子中心时会发生螯合作用，并且能够影响反应的活性和立体化学。当用苯丙基溴、巴豆基溴等时，反应会有好的区域选择性，并且产生了唯一的λ加合物。当用苯丙基溴时反应有很高的立体选择性，而用巴豆基溴时，反应的立体选择性消失。

醛亚胺在THF相中能够在烯丙基溴存在下，在铟粉的促进下发生烯丙基化反应，生成烯丙基胺[1]。

高烯丙基胺是合成含氮的天然产物和生物上有活性的化合物的基本组成单元。一种新的有效的一锅式三组分反应得到研究：芳胺、烯醇醚和烯丙基溴在室温下THF溶剂中发生铟促的N芳基取代的一锅式反应，并且高产率地生成高烯丙基胺[9]。Youseung Kim等人用不同的烯醇醚和苯胺、烯丙基溴进行一锅式反应，研究发现用乙烯醚时产率较高，高达91%，而在这些条件下2,3-二氢呋喃和环醚发生开环反应，生成有氢氧基链的高烯丙基胺，并且产率极高[9]。同时也考察了不同芳胺对产率的影响，结果表明用卤素、烷基、或供电子的烷氧基取代的芳胺可以高产率地得到高烯丙基胺，而用吸电子取代的芳胺作为反应剂时产率较低[1,9]。

1.3 碳-碳多重键的烯丙基化反应

有氰基的环辛烯无论在有机溶剂中还是水相中都能发生铟促的烯丙基反应，氰基发生了螯合作用，在此其中铟起着至关重要的作用。无论是来自水中的氢基还是来自溶剂的氢基烯胺和烯丙基溴能够在铟促进下发生烯丙基反应生成高辛胺。烯胺的反应主要被 R1的氮化物影响。来自烯胺的氮杂戊环比来自吗啉和联苄基的反应活性高[1]。

1.4 其它键的烯丙基化反应

Cho 等[10]报道了缩酮和二甲基缩醛与各种烯丙基溴在水相中发生铟促的烯丙基化反应得到相应的高烯丙基醇，产率高达97%。高烯丙基醇主要是缩酮和缩醛通过此反应制备的。此反应有较好的化学选择性，反应前不需要进行官能团的保护。

2 丙二烯化反应和炔丙基化反应

在很多金属促进的炔丙基反应中，由于金属铟温和的反应条件和丰富的官能团容忍性，它引起了人们特殊的注意。与铟促的烯丙基反应相比，炔丙基反应的条件还没有被完全探索。

一般羰基化合物的炔丙基化反应生成高炔丙基醇，而酰基氰化物在铟的促进下发生丙二烯化反应或炔丙基化反应，底物的羰基却能不受影响，该反应在水相中能够得到相应的丙二烯酮或炔丙基酮[8]（式 5）。研究发现该反应中炔丙基溴的叁键上有无取代基对反应产物的结构有很大影响，γ-烷基取代的炔丙基溴只得到唯一的产物炔基酮，产率高达87%，而无取代基的炔丙基溴参与反应时主要得到丙二烯酮，产率仅仅为81%而[8,11]。

3 羟醛缩合反应

自从1872年Wurtz 第一次制备了β-羟基醛，就以丁间醇而命名了氢醛缩合反应[12]。氢醛缩合反应是由不饱和醛和酮经过自身缩合或者醛酮缩合生成β-羟基醛或β-羟基酮。在氢醛缩合反应中，C-C键的形成是主导步骤，而在有机合成中C-C键的形成是通过选择性还原碳卤键而得。α-卤代酮和醛在铟促进下可以在 DMF溶剂中发生氢醛缩合反应中,生成相应的β-羟基酮以及少量的α,β-不饱和酮[1]（式 6）。

4 其它反应

以上所述的反应，还有很多种其它类型的铟促有机反应。最近报道了甲基乙烯酮和苯甲醛在水相中经过铟促的交叉耦合反应生成β, c-不饱和酮[13]。这个方法简单易行，反应条件温和，易于推广。此外，有机金属试剂与α,β-不饱和羰基化合物之间的共轭加成反应是形成碳碳键有常用的方法之一。1998年，Wang等人报道烯丙基溴与 1.1-二氰基-2-芳基乙烯在铟促进下的迈克尔加成反应生成相应的化合物[14]。

5 结 语

综上所述，我们简洁而全面地总结了碳-碳键和碳杂键形成的铟促反应。当然研究的重点主要集中在镓铟所参与的C-C键的形成反应，铟也被应用于很多其它的反应，在这其中C-C键形成反应占据了关键的地位。金属铟无毒，在空气和水中能够稳定存在，也能抵御碱性条件的腐蚀，这吸引了人们进一步探索铟促反应的兴趣，相信在以后的探索研究中，金属铟的用途将得到进一步的发展

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