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Pauson-Khand反应（简称P-K反应）是指在过渡金属催化下，烯、炔和一氧化碳发生的三分子［2+2+1］环合，一步生成环戊烯酮类化合物的反应。
该反应是由Pauson和Khand于1973年首先报道的。该方法是合成环戊烯酮及其衍生物的有效方法之一，特别是在天然产物合成方面。
Pauson-Khand反应通常可分为两类：分子间Pauson-Khand反应和分子内Pauson-Khand反应。
分子间Pauson-Khand反应：
分子内Pauson-Khand反应：
该反应的大致过程如下：
反应经历两个阶段。第一阶段是炔与Co 2 （CO） 8 作用，失去两分子CO，钴与炔烃配位，生成Co 2 （CO） 6 -炔配合物。该反应容易发生，Co 2 （CO） 8 与炔烃在非质子溶剂中室温搅拌数小时即可得到稳定的Co 2 （CO） 6 -炔配合物。第二阶段是Co 2 （CO） 6 -炔配合物配体CO解离，并与烯配位，钴键插入到烯键中生成钴杂双环结构，后者经CO插入、还原消除，生成环戊烯酮产物。在第二阶段中，Co 2 （CO） 6 -炔配合物配体CO解离，并与烯配位是决定整个反应的反应速度的步骤，一般需要在较高温度或外加试剂以促进反应的进行。
关于P-K反应的研究，主要集中在两个方面，一是反应条件的优化，二是催化剂的选择。
早期的P-K反应，反应条件比较苛刻，需要较高的反应温度和较长的反应时间，有时甚至需要一定的压力。20世纪80年代末和90年代初，在反应条件优化方面，取得了两个比较大的突破。一是发现硅胶、矾土和沸石等对分子内P-K反应有极大的促进作用，二是发现在反应体系内加入少量的叔胺氧化物，如 N -甲基吗啉- N -氧化物（NMO）、三甲胺 N -氧化物（TMANO）等，不但能提高P-K反应的反应速度，降低反应温度，而且还能够显著地提高反应产率。在3～4化学量一级胺存在下，分子内P-K反应在室温下5min内就能完成。除此之外，人们还发现硬的路易斯碱和水甚至强酸如CF 3 COOH等都能够对P-K反应有较大的促进作用。超临界二氧化碳流体中，P-K反应也能很好地进行，并且产率有较大的提高。
近年来，该反应的一种重要的进展是以双烯（共轭二烯、累积二烯）代替Pauson-Khand反应中炔，而且反应速度比使用炔快许多倍［Wender P A，Croatt M P，Deschamps N M.J Am Chem Soc，2004，126（19）:5948］。
［Brummond K M，Chen H，Mitasev B，et al.Orglett.2004，6（13）:2161］
简单的孤立二烯不能在同样条件下进行该反应。
关于此问题张小江曾做过述评［张小江.南京大学学报，2005，41（2）:145］。
随着底物的拓宽，P-K反应的应用范围也越来越广。一般来说P-K反应比较常用的底物形式主要有以下几种。
1.杂链的烯炔
此类反应可以生成带有杂原子的并五元环或六元环的双环类化合物，这是用其他方法难以合成的。
2.用腈或碳酸酯代替一氧化碳
该法虽然多了一步反应，但不用有毒的CO气体，操作也比较方便。丁渝（Zhao Zongbao，Ding Yu，Zhao Gang.J Org Chem，1998，63:9285）等用三光气（BTC）作为羰基的给体代替一氧化碳也很好地进行了P-K反应。
用三光气处理中间体生成环酮，可能是经历了如下过程：
3.环丙烷类化合物
在不同的条件下，环丙烷基团既可作为一个取代基，又可当作一个双键直接参与反应。
4.累积二烯类化合物
链上取代基性质不同，反应所得产物也不同，并且反应生成的化合物上带有一个额外的双键，可作为一个活化基团进一步发生各种反应，生成各种所需的目标分子。
5.杂代的烯炔
该方法一步合成了一个双环内酯化合物，在天然有机化合物的合成中有重要用途。
高分子负载的固相反应也可用于P-K反应。利用含炔烃官能团的小分子的化合物负载到Merrifield树脂上，和高活性的烯烃在Co 2 （CO） 8 作用下得到分子间的Pauson-Khand环加成产物。
人们对催化剂、助催化剂的研究比较重视。起初Khand在发现此反应时，使用的是等摩尔量的Co 2 （CO） 8 。后来人们发现Zr、W、Cr、Mo、Fe等的一氧化碳配合物也可以进行P-K反应。其共同特点是必须用等摩尔量的金属羰基配合物。在助催化剂研究方面，Hash-imoto和Saigo等在研究了大量含磷有机化合物对Pauson-Khand反应的影响后发现，Bu 3 PS对Pauson-Khand反应有促进作用（Hayashi M，Hashimoto，Y，Yamamoto Y，Usuki J，Saigo K.Angew Chem Int Ed，2000，39:631）。
但是，膦硫化物的作用机理尚不清楚。他们认为可能是膦硫化物的碱性和配位能力使配位不饱和的活性钴催化剂不易分解所致。
P-K反应最早只是局限于分子间的反应，底物比较简单。20世纪80年代，发展了分子内的P-K反应。
不对称Pauson-Khand反应近年来发展很快，是建立光学活性的环戊烯酮骨架的有效方法之一。主要研究方向是手性反应底物（底物上手性基团的诱导）和开发手性助剂以及手性催化剂。
使用手性烯炔或对烯炔分子进行修饰——引入手性基团，是研究不对称Pauson-Khand反应的常见方法。Mukai等以L-酒石酸二乙酯为原料合成了一系列手性烯炔，并研究这些烯炔的分子内Pauson-Khand反应，得到高立体选择性的环加成产物（MukaiC，Kim J S，Uchiyama M，Hanaoka M.Tetrahedron Lett，1998，39:7909）。
Carretero等（Carretero A J.J Am Chem Soc，1999，121:7411）发现连接在烯炔分子上的叔丁基亚硫酰基是分子内Pauson-Khand反应的高效助剂。
Pericàs等利用光学活性的樟脑衍生物（硫醚的手性源）通过Pauson-Khand反应高效率合成三环萜类产物（Tormo J，Moyano A，Pericás M A，Riera A.J Org Chem，1997，62:4851）。
Kerr等（Kerr W J，Lindsay D M，Rankin E M et al.Tetrahedron Lett，2000，41:3229）利用易得的手性叔胺的 N -氧化物助催化剂促进不对称Pauson-Khand反应，得到中等立体选择性产物。
在手性催化剂研究方面也有重要进展。除了Co配合物外，还发现了其他过渡金属如Ti、Ru、Rh等配合物具有很好的催化效果。例如，Fan等［Fan B L，LiS，Xie J H，et al.Science in China，B，Chemistry，2006，49（1）:81］用铑作催化剂，以SDP作配体进行不对称合成，取得了较好的结果（表2-2）。
表2-2 铑催化得不对称Pauson-Khand反应
Pauson-Khand反应在有机合成中具有独到的特点，能够将一些简单易得的底物通过简单的操作一步合成为复杂的目标分子。随着进一步的深入研究，Pauson-Khand反应在反应条件、催化剂选择以及合成应用等方面将会有更新的进展。
2-苯基-7-氧杂双环［3.3.0］辛-1-烯-3-酮
C 13 H 12 O 2 ，200.24
【英文名】 2-Phenyl-7-oxabicyclo［3.3.0］oct-1-en-3-one
【性状】 无色油状液体。
【制法】 Fan B L，Li S，Xie J H，et al.Science in China B Chemistry，2006，49（1）:81.
于安有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应瓶中，加入［RhCl（CO） 2 ］ 2 2.5mg（6.4×10 -3 mmol），（ R ）-SDP11.4mg（19.3×10 -3 mmol），DCE6mL，氩气保护，于45℃搅拌反应4.5h。冷至室温。于另一安有搅拌器、回流冷凝器的反应瓶中，加入AgSbF 6 9.0mg（26.2×10 -3 mmol），将上述反应物转移至该反应瓶中，室温搅拌30min，通入CO赶出空气，而后加入化合物（ 2 ）0.215mmol，于90℃反应，不断鼓泡通入CO，直至反应完全（TLC跟踪反应）。冷却，浓缩，剩余物过硅胶柱纯化，以石油醚-乙酸乙酯（3:1）洗脱，得无色油状液体（ 1 ），收率80％，光学纯度81％ee。
（±）-6-苯基-3 a ，4-二氢螺（1 H -环戊［ c ］呋喃-1，1'-环戊）-5（3 H ）-酮
C 17 H 18 O 2 ，254.33
【英文名】 （±）-6-Phenyl-3 a ，4-dihydrospiro（1 H -cyclopenta［ c ］furan-1，1'-cyclopetan）-5（3 H ）-one
【性状】 mp 93～94℃。
【制法】 Zhao Zongbao，Ding Yu，Zhao Gang.J Org Chem，1998，63:9285-9291.
于安有搅拌器、温度计的反应瓶中，通入氩气，加入Cp2TiCl 2 2.2mmol，化合物（ 2 ）2.0mmol，P（OEt） 3 4mmol，THF20mL，冷至0℃，加入镁粉2.5mmol，于0℃搅拌6h。慢慢滴加三光气2.5mmol溶于10mLTHF的溶液，加完后继续于0℃搅拌反应6h。升至室温，继续搅拌反应1～2h。加入50mL乙醚稀释，水洗，无水硫酸镁干燥。过滤，浓缩，剩余物过硅胶柱纯化，得化合物（ 1 ），收率78％，mp 93～94℃。