（有机化学专业论文）13不饱和磺酸内酯的合成及反应性能研究.pdf

摘要 寻找易于制取，能参与多种符合原子经济性及对环境友好的化学反应，能高 选择性构筑多种类型的化学结构的合成子是目前有机化学家热衷探索的前沿课题 之一。结合我们的研究基础和国内外研究动向，我们选取已知1 - 丙烯基1 ，3 一 磺酸内酯( i i 1 ) 和我们创新合成得4 一氯一3 一甲酰基一5 ，5 一二甲基1 ，3 一不 饱和磺酸内酯( i i i 一1 6 ) 作为合成子开展深入研究。 闩 q o ；8 0 2 i i 11 1 1 1 6 1 研究了l 一丙烯基一l ，3 一磺酸内酯( i i 1 ) 与氰基氧化物偶极子的【3 + 2 】 环化加成反应为合成并环异嗯唑啉提供了简便的方法。 a r c n o + 蔷 a r 一吣e 6 0 v 丫“? o l _ j 共合成了1 2 个异噫唑啉双环化合物，全部通过1 hn m r 、”cn m r 、i r 光谱和元素 分析证实了结构。l 一丙烯基一1 ，3 一磺酸内酯( i i 1 ) 的【3 + 2 】环化加成反应 为顺式加成的协同反应，由于磺酸基的拉电子作用使得该反应具有专一的区域选 择性。选取化合物i i 一9 a 培养了单晶做x 一衍剁确证了其结构，证明了其专一的 区域选择性。另外，由于形成的双环化合物都含有饱和磺酸内酯环，而饱和磺酸 内酯在亲核试剂存在下易发生丌环反应。我们还选取化合物9 i 和化合物9 j 研究 了这些双环化合物在亲核试剂醇钠和正丁胺作用下的丌环性能。 2 研究了1 一丙烯基一l ，3 一磺酸内酯( i i 一1 ) 与c ，n 二苯基硝酮和环状硝酮 偶极子的【3 + 2 】环化加成反应。共合成了1 0 个双并杂环化合物和3 个三并杂 环化合物全部通过1 h n m r 、”c n m r 和元素分析证实了结构。 由于c 。n 二苯基硝酮总是以反式构型存在，它与1 一丙烯基一l ，3 磺酸内酯( i i 1 ) 进行环加成反应不仅具有专一的区域选择性，而且具有专一的立体选择性，因此 是构筑磺酸内酯四氢异嚼唑双并环化合物的好方法。由于环状硝酮本身存在较大 的环张力，它们与l 一丙烯基1 ，3 一磺酸内酯反应的产率很高( 达到8 0 ) ，反应具 有专一的区域选择性。其中五员环状硝酮与1 - 丙烯基- 1 ，3 磺酸内酯的环加成反应 还具有专一的立体选择性较；而六员环状硝酮与1 一丙烯基1 ，3 磺酸内酯的环加成 反应产生了两个产物，其中一个占6 6 7 ，另一个占3 3 3 。 2 v i l s m e i e r 试剂与羰基化合物能发生氯化甲酰化反应。我们采用这个反应模 式，用v i l s m e i e r 试剂与d 一羰基磺酸内酯成功地得到环状的p 一氯代丙烯醛( 4 - - 氯一3 一甲酰基一5 ，5 一二甲基一1 ，3 一不饱和磺酸内酯) ( i i i - 1 6 ) 。 o o - i s o 堡坠兰! 芏壁垒1 3 - o 化合物i i i 1 6 可以与甲脒、邻氨基酚、邻苯 c h o 胺、氨基吡唑和氨基四唑等发 生反应，形成不同类型的双杂环和三杂环化合物。共合成了七个杂环化合物，全 部通过i h n m r 、”cn m r 和元素分析证实了结构。 争孓冲 。y黪睇 一 一= 北铷啊镰 【= 。 c l 羚c h 。 旷f 净o o 其中，化合物i i i 一1 8 ，1 9 ，2 5 含有七员杂环结构。我们选取化合物i i i 2 5 培养了单 晶进行x 一衍射进一步确证这些化合物存在七员杂环结构。 关键词：l 一丙烯基一l ，3 一磺酸内酯，合成子，氰基氧化物硝酮，【3 + 2 】环 化加成反应，立体选择性，区域选择性，v i l s m e i e r 试剂，氯化甲酰化 反应，4 一氯一3 一甲酰基一5 ，5 一二甲基一1 ，3 一不饱和磺酸内酯，杂 环化合物 a b s t r a c t i no r d e rt os e a r c hf o rn e wr e a c t i o n sw h i c ha r ec o n v e n i e n t ，a c c o r d a n tt oa t o m e c o n o m ya n db e n i g nt oe n v i r o n m e n t ，c h e m i s t & r ee x p l o r i n gt h es y n t h o nw h i c hc a n c o n s t r u c tm a n yt y p e so fc h e m i c a ls t r u c t u r e sw i t hh i g hs e l e c t i v i t y s ow es e l e c tt h e e x s i s t e n ts y t h o n l p r o p e n e - 1 ，3 s u l t o n ea n d 也en e ws y n t h o n4 - c h l o r o 一5 ，5 一d i m e t h y l 一 3 - c a r b a l d e h y d e - 1 一p r o p e n e 一1 ，3 一s u l t o n ew h i c hw a ss y n t h e s i z e db yu st or e s e a r c ht h e i r r e a c t i v i t y i i - 11 1 1 - 1 6 1 t h e1 , 3 - d i p o l a rr e a c t i o no fs u l t o n el i 一1w i t hn i t r i l eo x i d e s g a v es u b s t i t u t e d i s o x a z o l i n e s ，w h i c ha r ev e r s a t i l ei n t e r m e d i a t e sf o rt h es y n t h e s e so fn a t u r a lp r o d u c t s a n db i o l o g i c a l l ya c t i v e c o m p o u n d s w e h a v e s y n t h e s i z e d t w e l v e s u b s t i t u t e d i s o x a z o l i n e s ，w h i c ha r ea l lc o n f i r m e db yt h e i r1 hn m r 、”cn m r 、i ra n de l e m e n t a l a n a l y s i s f u r t h e rm o r e ，t h ec y c l o a d d “i o nr e a c t i o n h a sb e e np r o v e dt o p r o c e e d r e g i o s p e c m c a l l yr e s u l t e db yt h ee l e c t r o n e a t t r a c t i n ge f f e c to ft h e - s 0 3 ，w h i c hi s c o n f i r m e db yt h e1 hn m rs p e c t r aa n dx r a yc r y s t a ls t r u c t u r ea l lo ft h ec y c l o a d d i t i o n p r o d u c t sas u l t o n ec y c l e s i n c es a t u r a t e ds u l t o n e sa r es u s c e p t i b l et on u c l e o p h i l i ca t t a c k ， w et h e r e f o r ec h o s eb i c y c l es u l t o n ei i 9 ia n di i - 9 ja sm o d e ls u b s t r a t e st os t u d yt h er i n g o p e n i n gr e a c t i o n sw i t hs o d i u me t h o x i d ea n d b u t h l a m i n e 2 a sa ne x t e n t i o no fo u rr e s e a r c ho n1 ，3 - d i p o l a rc y c l o a d d i t i o nr e a c t i o n s ，w eh a v e c a r r i e do u tt h ec y c l o a d d i t i o no fp r o p 一1 一e n e 一1 。3 一s u l t o n e1 1 - 1 t o 、。a r i o u ss u b s t i t u t e d p h e n y l n i t r o n e sa n dc y c l i c ( f i v e a n ds i x - m e m b e r e d ) n i t r o n e s w eh a v es y n t h e s i z e dt e n b i c y c l ei s o x a z o l i d i n e sa n dt h r e et r i c y c l ei s o x a z o l i d i n e s ，w h i c ha r ea l lc o n f i r m e db y t h e i r hn m r 、”cn m ra n de l e m e n t a la n a l y s i s 。s i n c ea l lt h ec n b i p h e n y l n i t r o n e s e x i s ti nt h eei s o m e r i cf o r m ，t h ec y c l o a d d i t i o nr e a c t i o no ft h ep h e n y l n i t r o n e sw i t h p r o p - 1 一e n e 一1 ，3 - s u l t o n ei i - 1h a sn o to n l yf a rh i g h e rr e g i o s e l e c t i v i t yb u ta l s of a rh i g h e r s t e r e o - s e l e c t i v i t y t h i s c i s s t e r e o - a n dr e g i o s p e c i f i c i t ya r eb e s t e x p l a i n e db y a c o n c e r t e dp r o c e s s s ，f o rc y c l i cn i t r o n e s ，w h i c hh a v eh i g hg e o m e t r i cc o n s t r a i n t ，a r e f o u n dt ou n d e r g oc y c l o a d d i t i o nr e a c t i o n sw i t hh i g hr e g i o s p e c i f i c i t y , h i g hy i e l d ( 8 0 ) a n df a s tr a t e 3 o n ei m p o r t a n tu s e so ft h ev i l s m e l e rr e a g e n t si st h ec h o l o f o r m y l a t i o nr e a c t i o n b e t w e e nv i l s m e i e rr e a g e n t sa n dd - c a r b o n y lc o m p o u n d s c h o r o f o r m y l a t i o no fb c a r b o n y l - 1 ，3 - s u l t o n e ( i i i 一4 ) w i t hv i l s m e i e rr e a g e n t ( d m f p o c l 3 ) l e ds u c c e s s f u l l yt o c y c l i c3 - c h l o r o v i n y l a l d e h y d e ( 4 - c h l o r o 一5 ，5 一d i m e t h y l 3 一c a r b a l d e h y d e - i p r o p e n e 一1 ，3 一 s u l t o n e ) ( i i i - 1 6 ) c o m p o u n d si i i 一1 6 r e a c t e dw i t h f o r m a m i d i n e ，o - a m i n o p h e n y l h y d r o x i d e ，p h t h a l a m i n e ，a m i n o p y r a z o l ea n da m i n o t e t r a z o l et og i v et h ec o r r e s p o n d i n g h e t e r o c y c l i cc o m p o u n d s w eh a v es y h t h e s i z e dh e t e r o e y c l i cc o m p o u n d s ，w h i c ha r ea l l c o n f i r m e db yt h e i r 。hn m r 、”cn m ra n de l e m e n t a la n a l y s i s t h r e e ( i i i 一1 8 ，1 9 ，2 5 ) o ft h e mc o n t a i n ss e v e n m e m b e r e dh e t e r o c y c l e ，s ot h ep r o d u c t sa r ef u r t h e rc o n f i r m e d b yt h ex - r a ys t r u c t u r eo fi i i 2 5 k e y w o r d s ：l - p r o p e n e 一1 ，3 一s u l t o n e ，s y n t h o n ，n i t o m e o x i d e ，n i t r o n e ，【3 + 2 c y c l o a d d i t i o nr e a c t i o n ，r e g i o s e l e c t i v i t y ，s t e r o s e l e c t i v i t y , v i l s m e i e rr e a g e n t s c h o l o f o r m y l a t i o nr e a c t i o n ，4 - c h l o r o - 5 ，5 - d i m e t h y l 一3 一c a r b a l d e h y d e 1 ，3 一 u n s a t u r a t e ds u l t o n e ，h e t e r o c y c l i cc o m p o u m d s 南开大学元素所0 l 级博士毕业( 学位) 论文 第一章文献综述 1 1 前言 磺酸内酯是羟基磺酸的环状酯，其结构类似于内酯( 1 a c t o n e s ) 。关于4 一到6 一 员环的饱和磺酸内酯的合成和性质的研究已有不少报道 i - 2 l 。饱和磺酸内酯与醇、酚、 硫醇和胺等有较强的反应活性，发生醇解和胺解，分别在0 、s 、n 上引入烷基磺酸基， 从而可以改善化学物质的表面活性，因此在染料、医药、表面活性剂等领域有着广泛 的应用“i 。然而，关于不饱和磺酸内酯的化学反应方面的研究还不太充分。本文对 文献上所涉及的不饱和磺酸内酯的反应进行了概括，其反应类型主要有d ie l s - a l d e r 反应、d i e l s a l d e r 加成产物的开环反应、不饱和磺酸内酯与胺直接发生的开环反应 等。同时，本文还对不饱和磺酸内酯的合成方法进行了归纳总结。 1 2 不饱和磺酸内酯的合成 1 2 11 ，4 一不饱和磺酸内酯的合成( 六员环) 1 ，4 一不饱和磺酸内酯为六员环的不饱和磺酸内酯，也可看作是丁烯基磺酸内酯。 按照其烯键位置的不同可分为四种类型，其结构如下： n n o s 0 2 o s 0 20 - - s 0 20 - - s 0 2 i - i i - 2i 3i - 4 不饱和磺酸内酯的结构不同，其合成方法也不相同。 1 2 1 1 通过共轭烯烃的磺化合成l ，4 一不饱和磺酸内酯 烯烃的磺化反应是合成饱和磺酸内酯最常用的方法【4 _ ”。依据其反应机理，磺化 二烯应得到不饱和磺酸内酯。因此，早期合成不饱和磺酸内酯的方法般是采用_ 烯 烃的磺化。然而，由于烯烃的结构不同，磺化产率变化很大【6 9 1 ( 见表卜1 ) 。实验证 明，在2 ，3 位带有支链的共轭烯烃磺化时产率较高，这一点从表i 一1 中也可以看出。 例如： 南开大学元素所叭级博士毕业( 学位) 论文 沁盖卷 o s o ， i _ 5 表i - 1由共轭二烯的磺化反应制备l ，4 一不饱和磺酸内酯 二烯烃磺酸内酯产率( s 0 3 d l o x a n e ， c h 2 c 1 2 ) 一2 5 0 。c n 3 5 1 ，3 一丁二烯 ： 1 ，3 一戊二烯 o s o ， 1 5 2 一甲基一丁二烯 6 5 o s o ， 、 2 ，3 一二甲基一丁二烯 8 0 0 一s o ， 同样，在d i o x a n e 存在下由反式共轭烯烃磺化也可得到不饱和磺酸内酯 ! 竺3 ：q ! ! 坚2 1 护 c t t 2 c t 2 5 0 0 j 塑3 ：竺坚生鎏 c h 2 c 12 2 5 0 0 s o ， 0 $ 0 2 o 【7 以上顺式和反式共轭二烯磺化得到的都为2 一丁烯基一磺酸内酯。 由不饱和酮磺化反应也可得到双烯基磺酸内酯。比如，l ，3 一取代j 二烯基 4 一磺酸内酯可通过取代乙烯基或丙烯基酮磺化反应来合成1 9 - 1 o 】 手丫。歹 南开大学元素所们缀博士毕业( 学位) 论文 y 7r y 7 ， 叶m h 厂 、坠( 里屿n 鳖匣l + 、 、o 0 s ：c h d 3 0 0 s 7 2c 6 h 6 b - 。s ：a 8 8 9 c h 2 c 1 2 、0 3 ： i 1 3 l - 1 4 1 - 1 5 1 - 1 6 其中。3 一溴代一2 一甲基一1 一丁烯一1 ，4 一磺酸内酯i 一1 5 是上述反应中的一个 中间体，它在l i c l d m f 回流的条件下，其六员环缩减为五员环而得到了2 一甲基一3 一亚甲基l 一丁烯一1 ，3 一磺酸内酯i 一1 6 ，其反应式如下： i - 1 4 l i c i - d m f ； b r l i c l l c i d m f l 曼c 。 一c l 过 0 2 1 2 1 3 由其它类型的磺酸内酯转化为不饱和磺酸内酯1 1 2 “” 由乙烯基磺酸酯l 一1 7 ( 由羟基烷基呋喃得到) 分子内的d i e l s a l d e r 反应提供 了一条台成l ，4 一磺酸内酯i 1 8 的路线，该条路线效率高且立体选择性强“。其反 应式如下： 一， 0 h ( i ) 鼬! i ，! 堕：二! ! ! ，：。k上 ( 2 ) l ，3 一环氧丙烷0 7 ， 7 8 。c 至室温 叫矗咖删r o s o 一, c h = c h k b 麦= i 曼。 d 1 篙8 。2 q 。，7 一。募u 化合物i 1 8 在一定条件下可转化为不饱和磺酸内酯i 一2 l ： 南开大学元素所0 1 级博士毕业( 学位) 论文 秘0 晋电f ： l a t m h 2 i j o i o p d c , ohmeoh2 0 。c 超耋。一q p唉g 。一芑f ：7 、do 1 2 21 ，3 一不饱和磺酸内酯的合成( 五员环磺酸内酯) 五员环不饱和磺酸内酯有两种类型：卜丙烯基一l ，3 一磺酸内酯和2 一丙烯基一 1 ，3 一磺酸内酯，其结构如下： 上述两种结构中，关于化合物i 一2 2 的合成方法报到的比较多，关于化合物i 一2 3 的合成方法几乎还没有报到。下面，主要介绍化合物1 - 2 2 类型物质的合成方法。 1 2 2 1 由丙炔醇经自由基磺化反应合成i t 4 1 丙烯醇的磺化是制备饱和磺酸内酯常用的方法。同样磺化丙炔醇也可得到不饱和 磺酸内酯。反应式如下： 一嗵。h 鼍拳h o c 一= c h s o ，k 导 一c h z 一一c h 2 s 0 3 h 垒- h 2 0q ， 焦弧硫酸钾( k 。s 。0 j ) 溶于水形成亚硫酸氢钾，丙炔醇与亚硫酸氢钾加成生成烯基 磺酸盐，再经酸化，关环即得到化合物i 一2 2 。 丙炔醇与亚硫酸氢钾的加成反应属于游离基加成，因此，反应过程中加入少量自 由基引发剂会缩短反应时问。 m q 5 1 南开大学元素所0 l 级博士毕业( 学位) 论文 1 2 2 2 通过溴代1 ，3 一饱和磺酸内酯脱去溴化氢合成1 1 5 1 6 1 其合成步骤如下： 0 h r m 。b 。+ c h ：c h c h ：。，r l h c h ：c h ： b r r c h ：c h c h ，s 0 1 n a ! 生o r 一、逛i ! i 堕咄 h 2 0 b s o ， 甄跹h 一2 b r 訾 气，心 o s 0 2 i 2 4 当r = h 时，可直接使用市场出售的溴丙烯为原料得到烯基磺酸的钠盐1 - 2 5 。然后 溴水加成得到i 一2 6 ，酸化后合环得到化合物i 一2 7 。最后，加入三乙胺脱去溴化氢， 也可得到化合物i 一2 2 。 c h ：= c h - c h 2 b r 学c h 。= c h - c h 2 s 0 3 n a 音 f 邸刚8 i - 2 5 1 - 2 6 h c l l i b r r o b e r t se ta l 1 采3 用s 0 3 d i o x a n e = 2 ：1 的混合物磺化烯烃，得到2 一烯基 磺酸，然后加入氢氧化钠中和，得到磺酸钠盐i 一2 8 ，再将溴素加入通过成合环得到 i 一2 9 。最后，加入三乙胺脱去溴化氢，也可得到化合物i 一2 6 。整个合成路线如下： c hc hh 2 b r r c h = c h - c h 2 s 0 3 n a 芷淦掣稳os o 一2 c _ r = 二l 、7 o ；、 2 n a o h o 一n ， 。 1 2 2 3 由亚磺酸内酯氧化合成 目前，有两种方法可以得到不饱和亚磺酸内酯，一种是由丙炔醇磺化反应得到 另一种是由不饱和砜类化合物得到。得到的不饱和亚磺酸酯在氧化剂h 2 0 ：，k ：s 。0 。或 m c p b a 存在下即可氧化得到磺酸内酯。 ( 1 ) 由不饱和砜合成亚磺酸内酯 由不饱和环状砜合成亚磺酸内酯”“l 由烯丙基砜i 一3 0 经分子内 2 ，3 g 重排产生亚磺酸内酯卜3 1 ，亚磺酸内酯经氧化 6 穹勃 _ 、队 ，r堕恤 2 厂- q ，；、 、0 南开大学元素所0 1 级博士毕业( 学位) 论文 形成1 一丙烯基一1 ，3 一磺酸内酯i 一2 2 ，其反应式如下： 口0 叫2 5 0 。，c 。懈b e n z e r 瑶。墼r e f l u x 。： 由含丙二烯基的砜类化合物合成i l s b l b r a v e r m a n 等人研究发现在用溴的四氯化碳溶液作用于化合物1 - 3 2 时，产生了 溴代一l ，3 一不饱和亚磺酸内酯i 一3 6 。同样，当以三氟乙酸作用于化合物i 一3 2 ，i 一3 3 时，也得至u 了i 3 一不饱和亚磺酸内酯i 一3 8 ，然后再用过氧化物m c p b a 氧化即得取代 的1 ，3 一不饱和磺酸内酯i 一3 9 。其反应过程如下： 午盘哎 皿荐案 慰鼍警嘹 皆猫一猫望。 ( 2 ) 由炔醇制备亚磺酸内酯l ”l 一。f2 2 。i i t ， 2 。= = = ， e ，t h o u m a z e a u 等人发现丙炔醇和g r i g n a r d 试剂反应也可得到亚磺酸内酯： zo“影rr攀。r：rrc三cch,solq?2酗nch20mgx h o s ：o h 心耳h 攀h ) m i 2+ o 舂，) l 【a l h 4i 4 0【- 4 i i m e o n a 1 4 0卜4 1 如掣帮燮澎 弩步 南开大学元素所o l 级博士毕业( 学位) 论文 1 2 2 4 由丙烯基磺酰氯合成1 2 0 - - 2 1 1 合成环氧化烯基砜1 - 4 4 最方便的方法是通过相应的磺酰氯脱去氯化氢得到，整 个的合成路线如下锄。2 5 1 ： c f t c f 3 弋o b r 燮h 2 0 $ 8 0 灿上唑8 0 2 a 皿r 乡8 。2 c l 也可用另外一条路线来合成目标化合物i 一4 7 1 2 6 1 饥s o 筘l 蒯p 。：丛r 辱。： b r i 4 7 其中b r o m o d a n 表示l ，3 一二溴一5 ，5 一二甲基一乙内酰脲，其结构为： o 8 r c 、n h 弋c _ o h 3 c 7 丢， i 4 8 i 2 2 5由过渡金属合成不饱和磺鳗内醅”，- 过渡金属配合物与二氧化硫发生环化反应，可得到五员环亚磺酸内酯： 器m 矗忆镶洲一r 蔷赢 吼“吼m 1 ，3 k 吼m 。p 尸。 c。h ”、广 r 儿s ：o - l d l n m = p p h 3 ( c o ) 。m n ，r = m e ，p h 人们希望通过消去金属的反应可得到不饱和亚磺酸内酯，继而可得到其它类型的 五员环的含硫的杂环化合物。但是上述金属配合物经过质子分解( h c i ，c h z c l z ，h b f 。 和e t 2 0 ：一7 8t o2 5 。c ) ，氧化羧化( c e ( i v ) ，c o ，e t o h ：c h z c iz ) 卤解( 1 2 ，c 1 2 c 1 2 ，2 5 c ) 等过程m w l ，都未能得到目标化合物。而当以金属铁作为配体时，却成功的得到了目 8 川 妣 g誉 妣 鼬戮 南开大学元素所们级博士毕业( 学位) 论文 标化合物，其合成步骤如下 c p ( c o ) 2 f en dt r c h 2 0 b i 三鼍、一厂一 嚣冷r ：。警斧m 蚤。 其中 f p ：c p ( c o ) 2 f e ；r = c y c l o h e x e n y l ，( 4 q d e 0 ) p h e n y l 实验发现，过渡金属配合物也可直接与三氧化硫环化得到五员环磺酸内酯，因此 可有两种路线得到目标化合物： r 厂i 9 器器s 。0 2 f f ：o 巡坠 c h 2 c 1 2 , o o c f 器h 落 0 t d c 4 c i 2 l i c i 2 m e l i p h t h f - 4 5 。c m l j s 飞o 1 2 2 6 通过o 氢对氰基加成合成含有氨基的不饱和磺酸内酯 研究表明，胺基磺酸内酯具有抵抗免疫缺乏病毒类型l ( h i v 1 ) ( i i i 。) 和人体 淋巴细胞中的h i v 一2 ( r o d ) 病毒的功能【3 2 3 3 j 。因此，对它们的研究可能会发现新型的抵 抗艾滋病的药物。 关于它们的合成方法“l 女口下： ( f i tn a c n n a h s 0 3 e t 2 0 h 2 0 ( c ) n a ho rd b u c h 3 c n ，r t r ( b ) r c h 2 s 0 2 c i , e t 3 n - c h 2 c 1 2 , 0 0 c 跹2 0 x 叫 rc h ， 该反应的优点是其环化反应速度快，产物处理过程简单，只需重结晶，勿须用柱 色谱分离。 关丁这类杂环体系的化学反应研究的很少，文献报道1 3 6 - 3 8 1 其主要的反应中心应在 台 p 台 p b c。八 溶 南开大学元素所0 i 级博士毕业( 学位) 论文 - - n h ：，因此，由- - n h ：可进一步衍生其它类型的胺基磺酸内酯。比如 一p h c o c io r ( c h 3 c o ) l o d m a p ，c h 3 c n ，n r i - 5 7 f 坠垦坚2 1 n 型坠! ! 掣 r = h r e f l u o l s 9 o n h 儿 0 2 s 。o i 5 8 r c h 3 c h 3 1 2 2 7 由2 一羰基一1 ，3 一磺酸内酯合成其它磺酸内酯 s t a c h e le 1 a l i ”提出了一种合成b 一羰基一l ，3 一磺酸内酯一般方法，即由。 一羟基羧酸乙酯与磺酰氯缩合，然后再在碱的存在下环化。其步骤如下： e t o c oc h 2 r 。 r l r 之o h + ；o 删 e t 3 n 5 0 0 ct o2 5 0 c re，tro：clo。，。h：28吲： 岔，静r 档o 由羰基磺酸内酯参j 的反应可得到各种结构的磺酸内酯 o 球 南开大学元素所们级博士毕业( 学位) 论j ： n as a l t 6 1 2 3 带有芳香环的不饱和磺酸内酯 1 2 3 1 苯并五员环磺酸内酯的合成 合成苯并磺酸内酯最常用的方法是由苯环上羟基磺酸的衍生物消除反应得到 4 1 ，4 2 1 ，一般用下列几种强酸作消除试剂：五氯化磷，三氯氧磷和浓硫酸。其反应式 如下： y x c h ：s 0 3 n a 监i s - p h 、p h 斛佣墼 s 0 2 n h p h 1 7 l 0 2 l 阱 m 田 零球 m 一 呱 ，一 猡啦污睨 移品 事嚣醴 南开大学元素所o l 级博士毕业( 学位) 论文 还有其他一些合成苯并五员环不饱和磺酸内酯的方法【4 3 】： c 6 h 6 a i c l 3 t l ，8 一萘环磺酸内酯i 7 6 也可用1 一重氮一8 磺酸萘i 7 5 与铜粉作用来制各， 其反应式如下【4 4 l ： i - 7 5i - 7 6 1 2 3 2 含芳环的六员磺酸内酯的合成1 4 5 i 备： 含芳环的六员磺酸内酯同样可采用l 一重氮一8 一磺酸萘i 一7 7 与铜粉作用来制 再比如： 翔确 c u i 8 l d r o z d 和s a k s 4 6 1 报道了带有芳香环的六员磺酸内酯的合成，其方法是用乙烯基 磺酸苯酯与各种酚的反应。例如： 南开大学元素所0 l 级博士毕业( 学位) 论艾 。膨。鸶磐啪顾i - ： o h 里坚! 兰坚! 旦3 肇 2 0 0 0 c ，p h o h c h 2 = c h s 0 3 p h p h o h 浮衡。 o hr o ， 另夕卜，文献上还报道了f 4 7 j 8 内酯环上有取代基的六员磺骏内酯i 一8 6 ，i 一8 8 的制各 方法。其反应式如下： ： ： h i , a c 挚 o 波 含有芳环拘磺酸内酯可通过一些亲电取代反应，在芳香环上直接引入一些取代基 团，而其磺酸内酯环不受影响。例如【4 95 0 】： 蜒妣墼n 0 2 妖 。，器n o 螂2 叫枷 醇 为 南开大学元素所0 1 级博士毕业( 学位) 论文 1 3 不饱和磺酸内酯的反应 1 3 1 l ，4 一不饱和磺酸内酯的反应( 即六员环不饱和磺酸内酯) 1 3 1 1 丁二烯基磺酸内酯的热解和光化学分解 m r e l 和v e r k a d e t 】在研究不饱和酮磺化来制备l ，3 一丁二烯一l ，4 一磺酸内酯 的过程中发现，这些磺酸内酯在加热时能分解产生呋喃，从而为合成取代呋喃提供了 一条路线。 o s 0 2 i 9 l r l 且姐o r i 一9 2 另外，d e m a y oe ta l 发现在甲醇或苄胺存在时，光解丁二烯一l ，4 一磺酸内酯 可得到酮的磺酸衍生物d “5 “，其产生机理可能是由于亲核进攻中间体i - 9 4 烯基砜而 产生的。在不存在亲核体的情况下，对于u 位不含取代基的丁二烯基l ，4 一磺酸内 酯( 例如：i 一9 3 ) ，其光解产物为不饱和1 ，3 一内酯i 一9 8r 5 ”，其机理可能是由于中间 体i 一9 4 烯基砜形成的。一亚磺酸内酯i 一9 6 失去s o 得到。例如： 飞一 、代 o s 0 2 o s o ， os o ，x oo s o 1 - 9 6 1 9 5 其中：x = o m e ，n h c h 2 p 】 o o o i - 9 8 i - 9 7 在由共轭烯烃合成取代2 丁烯一1 ，4 一磺酸内酯i 1 3 的反应过程中发现，在温 度高于1 0 0 。c 时，不饱和磺酸内酯极易发生分解，其分解反应是逆d i e l s a l d e r 反应。 因此，2 一甲基一2 一丁烯一l ，4 一磺酸内酯在加热到1 0 5 。c 时，与顺丁烯二酐发生 1 4 至_l， 南开大学元素所o l 级博士毕业( 学位) 论文 d i e l s a l d e r 反应生成下述产物： i 1 3i 9 9 其反应机理是磺酸内酯i 1 3 在高温下分解产生异戊二烯( 逆d i e l s a i d e r 反应) 然后异戊二烯再与顺丁烯二酐发生d i e l s a l d e r 反应 7 1 ，形成化合物i 9 9 。 1 3 i 2 1 ，4 一磺酸内酯与亲核试剂和碱的反应 文献上主要介绍了2 一丁烯基一l ，4 一磺酸内酯与亲核试剂和碱的反应。关于其 他类型的l ，4 一磺酸内酯与亲核试剂的反应还未见报道。 m o i s e e n k o v 和z a k s 在1 9 8 4 年曾经报道了1 2 - - 丁烯基1 ，4 一磺酸内酯1 1 3 与 一系列亲核试剂和碱的反应。其中在与亲核试剂胺反应时，其内酯环( c o 键) 打开， 产物中的双键保持顺式构型。例如： f ：谟 i - 1 3 i - 1 0 0 n = n h 3 p h n h 2 ，m e 2 n h ，p y r i d i n ea n d 。t h e 2 一丁烯基磺酸内酯i 一1 3 与水和甲醇反应时，磺酸内酯的c - 0 键打开，并且伴有 烯烃的异构化反应。代表反应如下： f 2 暂h 眦h 厂8 0 3 h2 ) 怒浸黧1l l 、c h 2 0 r眦h ：一 i 1 3 i - 1 0 1i - 1 0 2 用强碱 如c h 。l i ，n a n h ：和( c h 3 ) 。一k + 作用于2 一丁烯基磺酸内酯i 一1 0 3 时，其发生 l ，4 一消除反应，形成丁二烯一磺酸盐i 一1 0 4 和i 一1 0 5 。 r f 0 2c 蚰o o a n d o r 1 - 1 0 3 i - 1 0 4 i - 1 0 5 南开大学元素所0 l 级博士毕业( 学位) 论文 其中，r = r 1 = r 2 = h ：r = r 1 = h ，r 2 = m e ：r = r 1 = m e ，r 2 = h ；r = m e ，r 1 = r 2 = h ) 脚15 ” 1 3 1 31 。4 一不饱和磺酸内酯的水解性能 在2 一丁烯一1 ，4 一磺酸内酯中双键对其水解性能影响很大，比如2 ，3 一二甲基一 2 一丁烯一l ，4 一磺酸内酯i - 5 在2 7 5 d i o x a n e 的3 0 。水溶液中的一级水解常数为 0 0 8 m i n 5 ”，它是丁烷一l ，4 一磺酸内酯在3 0 。时水解速率的2 2 3 倍。 相反，丁二烯一磺酸内酯和2 ，4 一二甲基一l ，3 一丁二烯一1 ，4 一磺酸内酯i 一一1 0 6 在3 0 。水中的水解速率却很慢其半衰期为六个星期1 。该磺酸内酯的主要水解产物 是2 一甲基一l 一戊烯一4 一酮一1 一磺酸盐i 一1 0 7 。 s o o i - 1 0 6 型m f c 。c h 2 c ( c h 3 ) ：c hs o 。 i - 1 0 7 1 3 2l ，3 一不饱和磺酸内酯的反应 关于1 ，3 一不饱和磺酸内酯反应的报道很少，在八十年代只有一篇论文1 。在9 7 年以后，连续出现了三篇论文。其反应方式为m i c h a e l 加成和d i e l s a l d e r 反应。 1 3 2 1 与丁胺进行的反应1 5 9 i l 一丙烯基一i ，3 一磺酸内酯与丁胺进行m i c h a e l 加成，然后加成产物i 一1 0 8 中的 氮原子上的孤对电子进行分子内的亲核进攻而得到吖丙啶嗡内铵盐i 一1 0 9 ，其反应过程 如下： r 削h ：一够二太嶙毋 i 一2 6i - 1 0 8 i - 1 0 9 6 卜 南开大学j 素所0 l 级博士毕业( 学位) 论z 1 3 2 2 与醇和酚进行的m i c h a e l 加成f 2 0 i b i a n c af 等人在对l 一丙烯基一1 ，3 一磺酸内酯的化学反应进行研究时发现。该 不饱和磺酸内骆在0 1 e q u i v 的c h 。0 n a 存在下，在以t h f 作为溶剂时，与苯硫酚进行 m i c h a e l 加成。在同一条件下，也可与甲醇进行m i c h a e l 加或。其反应式如下： 孙p 。2 等。：鬣z 黜 1 3 2 31 一丙烯基一1 ，3 一磺酸内酯的d i e l s a l d e r 反e t i ”6 i 在过去的二十年里，人们合成了大量的二烯体和亲二烯体用于进行d i e l sa l d e r 反应【6 06 1 1 。其巾有许多新的亲二烯体，其邻位带有含硫的活七官能团，比如乙烯基砜、 亚砜和磺酸酯等都是很好的亲二烯体【6 2 删。最近，香港大学的l as h e n gj i a n g 等人对 卜丙烯基一1 ，3 一磺酸内酯的合成方法进行了改进，提高了产室；同时，将该合成子用于 d i e l s a l d e r 反应，产率较高，并有一定的立体选择性。 ( 1 ) 卜丙烯基一l ，3 一磺酸内酯进行的d i e l s - a l d e r 反应的举例( 见下页表1 ) 从表l 可以看出，卜丙烯基一l ，3 一磺酸内酯与环f , - - 烯和2 ，3 ，4 ，5 一四氯代一1 ， 1 一二甲氧基孑：戊二烯进行d i e l s - a l d e r 反应时，表现出较高的立体选择性。虽然要求 的反应温度比铰高，但基本都是e n d o 一产物。这是因为形成e x o 一产物的过渡态位阻较 大。 h 每陵 络 0 i 1 1 3 h 以上是e x o 一产物的过渡态的示意图，过渡态i 1 1 4 狗位阻远远大于过渡念的 i 1 1 3 ( r - h ) 虚阻。这是因为环己基的两个亚甲基恰恰在亲双烯体磺酸内酯亚甲基和 砜基的上面，e x o 一产物的过渡态位阻非常大；而环戊二烯的亚甲基也刚好在l 丙烯基 l ，3 一磺酸内酯五员环的上面，因此，e n t r y1 产物中e n d o 一产物的比例较大。而当环 南开大学元素所0 1 级博士毕业( 学位) 论j ： 戊二烯的亚甲基被两个较大的基团( 在i 一1 1 3 中，r = o c h 。) ，其位阻急剧增大，阻止了 e x o 一产物的形成，其产物几乎全部是e n d o 一产物。 t a b l e1d i e l s - a l d e rr e a c t i o n so fp r o p l e n e 一1 ，3s u l t o n e z 0 ，d 讯c i 。m c i 4 吖o m e c h 2 c 1 ；2 0 ；1 6 8 t o l u e n e ；1 2 0 a ；4 t o l u e n e ；1 5 08 ；1 8 x y l e n e ；r e f l u x ；2 0 4 甲t o l u e n e ；1 5 0 a ；1 8 v k 5 6 7 8 讥 t o l u e n e ；1 4 0 8 ；1 3 x y l e n e ；r e f l u x ；2 0 b e n e n e ；11 0 8 ；1 8 t o l u e n e ；1 4 0 8 ；2 0 8 41 6 h a ) r e a c t i o n ，k a sc a r r ie do u ti nas e a t e dt u b e ，b ) m i x t u r e so fi n s e p a r a b e r e g i o is o m e r sw e r ef o r m e d c ) t h er a t i oe n d o e x oi s o m e r swasd e t e r m i n e db y h n m rs p e c t r o s