3.3.2 铜催化的卡宾的偶联反应
除钯催化的卡宾的偶联反应以外，关于铜催化的卡宾的偶联反应的研究工作也得到了蓬勃的发展。其反应的历程如下：首先产生R—Cu物种，随后与铜卡宾前体反应生成铜卡宾物种，接着发生铜卡宾的迁移插入过程产生新的铜物种，最后发生质子解或者被其他的亲电试剂捕获得到产物（图3-42）。
图3-42 铜催化的卡宾的偶联反应
其中，研究最多的是端炔与金属卡宾前体的偶联反应。2004年，Fu课题组首次报道了端炔与α-重氮酯或者α-重氮酰胺的偶联反应（图3-43）[69]。该反应条件特别简单，但是最后得到了两种产物，一种是炔丙基酯或者炔丙基酰胺，另一种是少量的联烯类产物。该反应已经被实际用于合成炔丙基酯或者酰胺。
图3-43 CuI催化下端炔与α-重氮酯或者α-重氮酰胺的偶联反应
2011年，王剑波课题组首次报道了端炔与腙的偶联反应生成联烯（图3-44）[70]。在该反应中，腙需要采用由酮衍生的对甲苯磺酰腙。该反应的历程如下：首先是端炔在碱的存在下生成炔基铜物种，随后与从腙生成的重氮化合物反应，得到铜卡宾，接着发生铜卡宾的迁移插入过程得到新的铜物种，最后发生1，3-质子解的过程得到联烯产物。在这个条件下，使用由醛衍生的腙的反应效果并不好，随后他们又通过条件的筛选，使得该反应也能够很好地兼容由醛衍生的腙的底物[71]。
图3-44 CuI催化下端炔与腙的偶联反应生成联烯
之后，他们发现，该反应有优良的底物普适性，可以与乙炔气体反应生成1，1-二取代的联烯（图3-45）[72]。之前的反应过程中最后生成的碳铜键都是通过质子解的过程结束的。如果在反应体系中加入亲电试剂，最后的碳铜键也可以被亲电试剂捕获。通过这种策略，三取代的联烯或者四取代的联烯都可以合成得到（图3-45）[73]。由于腙的底物制备特别简单，大部分腙都不需要分离纯化，直接从甲醇中析出后过滤即可使用，各种各样的端炔是常用的试剂，该反应的催化体系也很简单，使用廉价的CuI作为催化剂即可，所以该方法有希望发展成一种合成各种取代基联烯的实用方法。2016年，他们采用手性的BOX配体，实现了该反应的不对称催化过程（图3-46）[74]。
图3-45 CuI催化下端炔与腙的偶联反应生成多取代的联烯
图3-46 CuI催化下端炔与腙的偶联反应对映选择性地生成联烯
由于联烯是有一定反应活性的官能团，在利用铜卡宾的偶联反应生成联烯后，还可以进行很多的串联反应得到各种各样的结构。2011年，王剑波课题组报道了邻位带有酚羟基或者胺基取代的苯甲醛类型的腙与端炔的偶联反应，最后得到了取代的吲哚和苯并呋喃（图3-47）[75]。该反应的历程如下：端炔首先和腙反应生成联烯，然后在铜的活化下，邻位的亲核试剂会进攻联烯发生环化，最后生成吲哚和苯并呋喃。同年，他们利用相似的策略还合成了取代的菲环（图3-48）[76]。该反应的第一步也是端炔与苯甲醛类型的腙的偶联反应生产联烯，此时邻位的苯环会和联烯发生6π电子环化得到菲环。通过上述反应模式的研究，进一步证实了端炔与腙或者重氮化合物在廉价的铜作为催化剂的条件下生成联烯这一反应的实用性和可靠性。(https://www.daowen.com)
图3-47 铜卡宾的偶联反应生成取代的吲哚和苯并呋喃
图3-48 铜卡宾的偶联反应生成取代的菲环
铜催化的卡宾的偶联反应除可以高效地合成联烯以外，还可以高效地插入炔基C—H键。我们知道经典的金属卡宾插入C—H键的反应，不管是烷基C—H键或者是芳基C—H键，都需要C—H键具有一定的富电性，才可以有效地与亲电性的金属卡宾发生反应。因此对于缺电子的炔基C—H键，经典的金属卡宾反应模式是无法实现C—H键的插入反应的。2012年，王剑波课题组报道了铜催化下硅基取代的端炔与腙的偶联反应，实现了形式上卡宾插入炔基C—H键的反应（图3-49）[77]。与之前端炔与腙或者重氮化合物反应都是生成联烯产物不同，当端炔上的取代基是硅基时，最后得到的产物都是铜卡宾形式上插入炔基C—H键的产物，并没有生成联烯。这主要是因为硅基的位阻效应影响了铜的1，3-质子解生成联烯的过程，反应历程变成了直接原位质子解得到插入炔基C—H键的产物。除炔基C—H键以外，缺电子的芳基C—H键也可以利用这种策略进行反应。2011年，他们报道了苯并
唑或者苯并
噻唑与腙的偶联反应。该反应的历程如下：苯并唑或者苯并噻唑在碱存在的条件下去质子形成芳基铜物种，随后分解重氮化合物形成铜卡宾，接着通过铜卡宾的迁移插入过程形成新的铜物种，最后再质子解得到产物（图3-50）[78]。
图3-49 铜卡宾形式上插入炔基C—H键的反应
图3-50 铜卡宾形式上插入苯并
唑C—H键的反应
除苯并
唑或者苯并噻唑以外，他们发现多氟苯由于其芳基C—H键也具有一定的酸性，故可以通过这种方式得到铜卡宾插入C—H键的产物（图3-51）[79]。除具有一定酸性的C—H键在碱存在的条件下形成C—Cu物种可以与重氮化合物发生偶联反应以外，其他方式形成的C—Cu物种也可以参与这种铜卡宾的偶联反应。2015年，该课题组报道了端炔、叠氮与腙的三组分偶联反应生成了多取代的三唑产物（图3-52）[80]。该反应存在一定的挑战性，主要是端炔与叠氮化合物形成三氮唑的铜物种后有可能会发生质子解，端炔也有可能直接和腙发生反应。最后，他们通过条件的筛选成功地实现了上述过程。该反应的历程如下：端炔与叠氮发生Click反应生成三氮唑的铜物种，该物种会分解重氮化合物，随后发生铜卡宾的转移插入过程得到新的铜物种，最后再质子解得到产物。
图3-51 铜卡宾形式上插入多氟苯C—H键的反应
图3-52 端炔、叠氮与腙的三组分偶联反应
