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在合成化学领域N-杂环卡宾(N-heterocyclic carbenes,NHCs)催化的化学反应已成为一种重要工具。如醛类化合物在苯偶姻反应中扮演的角色一样,每种可以被N-杂环卡宾活化的化合物结构都会引起化学工作者们的广泛关注。这里,我们发现4H-5-噁唑酮类化合物(oxazolones,azlactones,吖内酯)就可被N-杂环卡宾活化。4H-5-噁唑酮具有多个反应位点,使之在有机合成中成为一种优秀的反应物。前人针对4H-5-噁唑酮的开环反应主要集中在动态动力学拆分反应上,催化剂为布朗斯特碱以及有机金属复合物,同时所需反应时间绵长。 N-杂环卡宾作为第二种可以活化4H-5-噁唑酮的路易斯碱,催化其开环反应时间仅需20分钟同时无需各类反应助剂。为避免干扰,实验中的N-杂环卡宾在手套箱中制备获得。在使用1,3-二(2,4,6-三甲基苯基)咪唑-2-卡宾作为催化剂,干燥的四氢呋喃作为溶剂时反应效果良好。反应分离产率随溶剂极性上升而增加。不同的4H-5-噁唑酮在反应中表现不同。当4H-5-噁唑酮的C-2连接对甲氧苯基时效果明显优于连接对氯苯基。另一方面,若4H-5-噁唑酮的C-4连有大取代基则对反应不利。为减少用于制备4H-5-噁唑酮所消耗的时间,从N-酰氨基酸到终产物的一锅法反应得到了成功应用。该一锅法在反应性以及反应物影响方面与之前的情况类似。对照试验表明,反应中无论何时加入醇类化合物,在没有N-杂环卡宾的情况下4H-5-噁唑酮都无法发生开环反应。 在分析了进行的各类实验以及前人经验,我们推断出反应机理,并认为在N-杂环卡宾催化4H-5-噁唑酮的开环反应中,N-杂环卡宾-4H-5-噁唑酮复合物扮演重要角色。同时针对从N-酰氨基酸到N-酰氨基酸酯的反应数据分析,发现一锅法反应对该类化学反应具有明显相类似的促进作用。