1. 引言
早在20世纪初，首个叶立德[1]就已经被发现并成功制备。然而，在其最初被发现时，人们并未充分认识到其潜在的应用价值。直到1953年Wittig反应[2]的发现，硫叶立德在有机合成中的巨大潜力才得以显现(图1)。20世纪60年代，Corey和Franzen将Wittig反应延展到了硫叶立德[3]-[5]，进一步推动了硫叶立德在有机合成领域的广泛应用。
Figure 1. Discovery of the Wittig reaction
图1. Wittig反应的发现
烯丙基锍盐因其独特的亲电性和可调控的反应活性，近年来在有机合成领域备受关注[6]-[8] (图2)。作为一类重要的有机硫试剂，其环化反应能够高效构建含硫杂环及复杂碳环骨架，在天然产物合成、药物化学及材料科学中展现出广阔的应用前景。本文聚焦近年来烯丙基锍盐环化反应的研究进展，从反应机理、催化体系、不对称控制及实际应用等方面进行了系统性总结。
Figure 2. Allylic sulfur ylides and allylic sulfonium salts
图2. 烯丙基硫叶立德和烯丙基锍盐
2. 烯丙基锍盐参与构建杂环化合物的研究进展
杂环化合物的构建不仅是有机化学研究的核心内容，也是药物发现、材料科学和绿色化学等多个领域的关键基础。烯丙基锍盐作为一类重要的有机试剂，在合成杂环化合物中扮演着至关重要的角色，尤其在通过[3+3]、[4+3]等环加成反应生成各种杂环体系方面表现出显著的优势。此外，烯丙基锍盐在构建杂环化合物骨架的过程中发挥了重要作用，可以作为一碳、二碳和三碳合成子参与多种环化反应，从而高效地构建杂环结构。本文将详细探讨烯丙基锍盐在不同类型的环化反应中用于构建杂环化合物的应用。
2.1. 烯丙基锍盐参与构建六元杂环的反应
2014年，黄课题组[9]开发了一种烯酮与锍盐的[3+3]环化/芳构化反应。这一策略具有广泛的底物适用性。芳香环上存在吸电子或给电子取代基时，各种烯酮均能很好地参与反应。此外，通过克级反应和多种合成衍生化实验，进一步证明了该方法的实用性(图3)。
Figure 3. [3+3] cyclization/aromatization reaction of enones with sulfonium salts
图3. 烯酮与锍盐的[3+3]环化/芳构化反应
2018年，黄等人利用先前用于[4+3]环化反应的相同底物体系[10]，实现了一种新颖的[4+2]环化反应。通过使用有机碱DABCO，该反应以中等到优异的产率选择性地生成了[4+2]环化产物(图4)。
Figure 4. [4+2] cyclization reaction mediated by allylic sulfonium salts
图4. 通过烯丙基锍盐介导的[4+2]环化反应
2018年，孟课题组[11]报道了一种烯丙基锍盐介导的[4+2]环化策略。该反应首先通过[4+2]环化生成亚胺叶立德中间体。作者提出，这种形式的[4+2]环加成反应可能通过环丙烷化/乙烯基环丙烷重排过程进行(图5)。
2020年，Reddy课题组[12]报道了一种在炔酮存在下，通过烯丙基锍盐介导的[3+3]环化/芳构化级联反应。多种芳基取代的炔酮在该反应中均表现出良好的耐受性。然而，含有氰基或苯磺酰基的烯丙基锍盐在这种环化反应中表现出惰性，这表明该方法存在一定的局限性(图6)。
Figure 5. [4+2] cyclization reaction mediated by allylic sulfonium salts
图5. 通过烯丙基锍盐介导的[4+2]环化反应
Figure 6. [3+3] cyclization/aromatization cascade reaction mediated by allylic sulfonium salts
图6. 通过烯丙基锍盐介导的[3+3]环化/芳构化级联反应
2023年，周课题组[13]报道了一种新颖的金催化串联环异构化/[2+1]/重排反应。通过使用烯炔酰胺和硫叶立德作为起始原料，能够高效且快速地合成一系列具有不同取代基的α-吡喃酮衍生物，反应过程中经历了环丙烷中间体([2+1]环加成)。该反应不仅拓展了烯炔酰胺的化学转化途径，还为构建具有潜在合成应用价值及独特结构特征的α-吡喃酮类化合物提供了一个罕见而重要的实例(图7)。
2.2. 烯丙基锍盐参与构建七元杂环的反应
2017年，孟课题组[14]开发了一种在NaH促进下环状烯酮与烯丙基锍盐的环化反应。这项工作首次揭示了烯丙基锍盐可以作为[4+3]型环化反应中的C3合成子。此外，通过对所得产物进行多种官能团衍生化实验，证明了这些产物在合成上的实用性(图8)。
2018年，李课题组[15]报道了一种烯丙基锍盐与N-对甲苯磺酰亚胺吲哚啉的氮杂-[4+3]环化反应。在此反应中，N-对甲苯磺酰亚胺吲哚啉作为新型的亲电型氮杂二烯底物，在Cs2CO3的存在下，与基于巴豆酸酯的锍盐高效反应，生成了一系列四氢氮杂卓并[2,3-b]吲哚产物，产率普遍优异(图9)。
Figure 7. One-pot [2+1] cycloaddition reaction of enynamides for the construction of α-pyrone derivatives
图7. 烯炔酰胺通过一锅法[2+1]环加成反应构建α-吡喃酮衍生物
Figure 8. Cyclization reaction of cyclic enones with allylic sulfonium salts promoted by NaH
图8. NaH促进下环状烯酮与烯丙基锍盐的环化反应
同年，黄课题组[10]等人报道了另一种烯丙基锍盐与环状偶氮二烯的[4+3]环化反应。在以碳酸钾作为碱的条件下，烯丙基锍盐与环状偶氮二烯的[4+3]环化反应顺利进行，生成了苯并呋喃稠合的七元环化合物(图10)。
2022年，周课题组[16]报道了一种高效催化剂调控的环异构化/[4+3]环加成序列反应体系，可将多种烯炔酰胺及巴豆酸酯衍生硫叶立德转化为呋喃并[2,3]二氢氮杂䓬与吡咯并[2,3]二氢氧杂䓬类化合物。该反应的可能机理为：在金催化条件下，烯炔酰胺首先生成氮杂二烯中间体，随后该中间体与巴豆酯衍生的锍盐发生迈克尔加成反应。接着，通过双键异构化和分子内SN2亲核取代反应，最终得到目标产物。该策略的显著优势包括：反应条件温和、原料易得、底物普适性良好，从而为一系列新型双环取代杂环的高效合成提供了简洁途径(图11)。
Figure 9. Aza-[4+3] cyclization reaction of allylic sulfonium salts with N-tosyliminoindolines
图9. 烯丙基锍盐与N-对甲苯磺酰亚胺吲哚啉的氮杂-[4+3]环化反应
Figure 10. [4+3] cyclization reaction of allylic sulfonium salts with cyclic azadienes
图10. 烯丙基锍盐与环状偶氮二烯的[4+3]环化反应
Figure 11. One-pot [4+3] reaction of enynamides for the synthesis of furan-fused seven-membered nitrogen-containing heterocycles
图11. 烯炔酰胺参与一锅[4+3]反应合成呋喃并七元含氮杂环化合物
2.3. 烯丙基锍盐参与构建多元并环杂环的反应
2008年，唐课题组[17]报道了一种以巴豆酸衍生的锍盐与α,β-不饱和酮的反应。多种烯酮，包括查尔酮和α,β-不饱和酮酯，在该反应中均表现出良好的兼容性，普遍以高产率得到双环产物。这一报道首次展示了烯丙基锍盐的远程亲核反应活性(图12，式A)。2010年，黄课题组开发了一种用于骨架多样性合成的不对称环化方法[18]。通过简单地改变反应条件，包括溶剂、温度和碱，实现了烯酮与光学纯锍盐的可调控[2+1]和[3+3]/[2+1]环化反应(图12，式B)。
Figure 12. Work on [3+3]/[2+1] cyclization reactions by the Tang Yong research group
图12. 唐勇课题组[3+3]/[2+1]环化反应的工作
2009年，张课题组[19]报道了一种独特的[3+3]和跨环[2+1]环化反应，该反应涉及烯丙基锍盐与缺电子炔烃。在以三乙胺(Et3N)作为碱的情况下，该反应对多种带有烷基或芳基取代基的炔烃耐受性良好。此外，带有各种吸电子基团(如羰基、氰基和磺酰基)的炔烃也适用于该反应(图13)。
Figure 13. [3+3]/[2+1] cyclization reaction of allylic sulfonium salts with electron-deficient alkynes
图13. 烯丙基锍盐与缺电子炔烃的[3+3]/[2+1]环化反应
2016年，黄课题组[20]成功地将α,β-不饱和亚胺应用于[3+3]/[2+1]环化反应。在Cs2CO3的存在下，糖精衍生的不饱和亚胺与烯丙基锍盐顺利发生环化反应，以良好的产率和高非对映选择性生成三环2-烯基氮杂环丙烷。该反应的底物适用范围广泛，亚胺芳香环上的取代基对反应结果影响较小(图14)。
2019年，王课题组[21]报道了烯丙基锍盐与溴代腙的串联[4+2]环加成/环丙烷化反应。这一方法为合成环丙烷并四氢吡啶嗪提供了一种高效途径，其特点在于温和的反应条件和广泛的底物适用性。此外，该方法的实用性还通过克级规模的反应得到了验证(图15)。
2020年，惠课题组[22]报道了一种邻氨基-α,β-不饱和酮与烯丙基锍盐的串联[3+3]/[4+1]环化反应。该反应对不同取代基的邻氨基-α,β-不饱和酮耐受性良好，普遍以高产率和优异的非对映选择性得到一系列功能化产物(图16)。
Figure 14. [3+3]/[2+1] cyclization reaction of α,β-unsaturated imines with sulfur ylides
图14. α,β-不饱和亚胺与硫叶立德的[3+3]/[2+1]环化反应
Figure 15. Tandem [4+2] cycloaddition/cyclopropanation reaction of allylic sulfonium salts with bromohydrazones
图15. 烯丙基锍盐与溴代腙的串联[4+2]环加成/环丙烷化反应
Figure 16. Tandem [3+3]/[4+1] cyclization reaction of ortho-amino-α,β-unsaturated ketones with allylic sulfonium salts
图16. 邻氨基-α,β-不饱和酮与烯丙基锍盐的串联[3+3]/[4+1]环化反应
3. 结语
烯丙基锍盐在环化反应中展现了独特的优势，已成为构建杂环化合物的重要工具。本文详细总结了近年来烯丙基锍盐在环化反应中的研究进展，包括其在构建六元、七元及多并元杂环化合物中的应用。尽管在该领域已取得显著进展，但仍面临诸多挑战。首先，大多数反应体系需要预先合成锍盐，限制了反应的灵活性和效率。因此，开发能够在原位生成锍盐的硫醇催化体系尤为关键。其次，手性硫醇催化的应用尚未得到充分探索，而其在实现不对称合成方面具有巨大潜力，将是未来研究的重要方向之一。此外，进一步拓展烯丙基锍盐在其他类型的环化反应中的应用，以及提高反应的底物普适性和官能团耐受性，也是未来研究需要关注的重点。总之，烯丙基锍盐在环化反应中的应用前景广阔，未来的研究应聚焦于解决现有挑战，开发更加高效、灵活且具有高选择性的催化体系，以推动该领域的发展，为有机合成化学提供更强大的工具。