1-苯基-1,3-丁二酮（CAS: 93-91-4），也称为苯甲酰丙酮（benzoylacetone），是一种典型的β-二酮化合物。其分子式为C₁₀H₁₀O₂，结构为Ph-C(O)-CH₂-C(O)-CH₃，其中苯基（Ph）与丙酮基团通过亚甲基连接。这种不对称β-二酮在有机合成中具有重要价值，主要源于其活性氢和双羰基的协同效应。这些特征赋予其多样的反应性，包括酸碱催化下的烯醇化、亲核加成和缩合反应。作为一种经典的合成中间体，它广泛应用于杂环合成、金属有机化学和功能材料制备等领域。下面从其主要应用角度进行详述。
作为β-二酮配体的应用
β-二酮化合物如1-苯基-1,3-丁二酮是制备金属螯合物的理想配体。其分子中的两个羰基可通过失活氢形成稳定的六元螯合环，尤其在烯醇形式下与金属离子（如Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺）协调。这种螯合能力在有机合成中常用于催化剂设计和金属络合物合成。
例如，在Suzuki-Miyaura偶联反应中，1-苯基-1,3-丁二酮衍生的钯络合物可作为高效催化剂。研究表明，这种络合物具有良好的热稳定性和溶解性，能促进芳基硼酸与芳基卤化物的交叉偶联，产率可达90%以上。此外，在不对称催化中，它常与手性胺修饰，形成类似于BINOL的配体体系，用于立体选择性合成，如烯醇化反应中的高对映选择性（ee > 95%）。在材料科学领域，这些络合物还被用于光敏剂和荧光探针的制备，例如与稀土金属结合后形成发光材料，应用于有机发光二极管（OLED）。
在杂环合成中的作用
1-苯基-1,3-丁二酮的亚甲基活性氢使其易于参与亲核加成和环化反应，是合成氮杂环和氧杂环化合物的关键中间体。特别是在吡咯、吡啶和吡喃类化合物的构建中，它表现出色。
一个典型应用是Knorr吡咯合成。在这一反应中，1-苯基-1,3-丁二酮与α-氨基酮或肼类化合物反应，经酸催化下发生缩合和脱水，形成取代吡咯环。例如，与苯甲醛肼反应可生成3-苯基吡咯衍生物，这些产物是药物分子如抗炎药和抗癌药的前体。产率通常在70-85%，反应条件温和（室温至60°C，乙醇溶剂）。
另一个重要途径是Hantzsch吡啶合成变体。通过与醛、β-酮酯和氨的四组分反应，1-苯基-1,3-丁二酮可引入苯基取代基，合成1,4-二氢吡啶衍生物。这些化合物是钙通道阻滞剂的核心结构，如尼卡地平（nicardipine）的合成路径中常用此中间体。文献报道，该反应在微波辅助下可缩短至几分钟，整体产率提升至80%。
此外，在绿色合成中，1-苯基-1,3-丁二酮参与Biginelli反应变体，与尿素和醛缩合生成二氢嘧啶酮类杂环。这些产物在抗病毒和心血管药物开发中应用广泛，体现了其在多组分反应（MCR）中的效率。
在C-C键形成反应中的应用
作为亲核试剂，1-苯基-1,3-丁二酮常用于碳-碳键构建反应。其烯醇形式可作为亲核体攻击亲电中心，类似于Claisen或Aldol缩合。
在经典的Mannich反应中，它与甲醛和胺反应生成β-氨基羰基化合物，这些中间体进一步可转化为天然产物如生物碱的前体。例如，与吲哚胺的Mannich反应产率达75%，产物用于合成抗疟疾药物喹啉衍生物。
在不对称合成中，1-苯基-1,3-丁二酮可与手性催化剂（如脯氨酸衍生物）结合，进行立体控制的Michael加成。与α,β-不饱和羰基化合物反应时，可生成手性β-取代产物，ee值高达98%。这一策略在合成复杂分子如鞣花单宁衍生物中不可或缺。
此外，在催化氢化或转移氢化中，它作为氢供体参与，特别是在Ru或Ir络合物催化的还原胺化反应中，减少了传统还原剂的使用，促进了可持续合成。
其他应用与合成考量
1-苯基-1,3-丁二酮还扩展到聚合物化学和分析化学领域。在聚合物合成中，它作为单体参与配位聚合，形成聚酮类材料，用于光学纤维和传感器涂层。分析应用包括作为标准品用于NMR光谱鉴定β-二酮的互变异构平衡，常在CDCl₃中观察到约20%的烯醇形式。
从合成角度，其制备通常通过苯甲酰氯与丙酮的Claisen缩合，或苯基丙酮与乙酸酐的反应获得，纯化采用柱色谱或蒸馏。安全性需注意：作为酮类，它有中等毒性，避免皮肤接触和吸入。
总体而言，1-苯基-1,3-丁二酮的多功能性使其在有机合成中占据一席之地，尤其在药物化学和催化领域。其应用不仅限于实验室，还延伸至工业规模生产，推动了高效、绿色合成的发展。未来，随着手性催化技术的进步，其潜力将进一步释放。