（有机化学专业论文）烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用.pdf

烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用 中文摘要 中文摘要 钐试剂在有机合成中的应用是当前有机化学的研究热点之一。发展钐试剂介 入的高选择性有机合成反应，对进一步认识与开拓钐试剂在有机合成中的应用有 着重要的意义。 本文主要研究了烯丙基溴化钐试剂的新应用以及参与的新反应。 1 、烯丙基溴化钐试剂与传统的格氏试剂相比，具有不易自身偶联、选择性好 等优点。另外，该试剂中钐原子是二价，我们认为：在反应中，类似与二碘化钐， 该试剂可以转移一个电子得到稳定的三价钐化合物，从而使底物得到还原，但是 目前还没有应用的实例。我们用不同的方法合成了一系列的卤代酯和丫卤代一o c ，p 不饱和羰基化合物，考察了这些底物与烯丙基溴化钐试剂的反应。发现：( a ) 烯丙 基溴化钐试剂与卤代酯和丫卤代仅，p 不饱和羰基化合物反应，化学选择性的进攻 羰基；( b ) 通过二价钐原子单电子转移、卤素协同消除得到烯烃，这是该试剂单电 子转移性质的首次应用实例；( c ) 从合成的角度看，该反应提供了一种简单、行之 有效的合成间隔多烯的新方法；( d ) 提出了可能的反应机理。 2 、与传统的合成共轭多烯，特别是大位阻的共轭二烯相比，我们提供了一种 新的、方便的、一锅法的合成方法。 关键词：烯丙基溴化钐、间隔多烯、共轭多烯、一锅法 作者：胡源源 指导老师：张松林教授 t h ea p p l i c a t i o no f a i l y l s a m a r i u mr e a g e n ti nt h es y n t h e s i so fd i s t a n ta n dc o n j u g a t e dm u l t i o l e f i n sa b s t r a c t t h e a p p l i c a t i o no f a l l y l s a m a r i u mr e a g e n t i nt h e s y n t h e s i so f d i s t a n ta n dc o n j u g a t e dm u l t i o l e f i n s a b s t r a c t t h ea p p l i c a t i o no fs a n l a r i u mr e a g e n t si no r g a n i cs y n t h e s i sh a sb e e na t t r a c t e dm o r e a t t e n t i o n i tb e n e f i t st od e v e l o pf u r t h e rt h eh i g hs e l e c t i v er e a c t i o nb ys a m a r i u mr e a g e n t s t h et h e s i sc o n s i s t so ft h ef o l l o w i n gt w os e c t i o n s ： 1 c o m p a r e dt oa l l y l m a g n e s i u mb r o m i d e ，a l l y l s a m a r i u mb r o m i d eh a sm u c hl o w e r r e a c t i v i t y , a n di td o e sn o tg i v er i s et oc o u p l i n gb y p r o d u c td u r i n gp r e p a r a t i o n e s p e c i a l l y , i th a se x c e l l e n ts e l e c t i v i t y m o r e o v e r , t h es a m a r i u m a t o mo fa l l y l s a m a r i u mb r o m i d ei s s t i l ld i v a l e n t ，a n dw et h i n kt h a ti tc a nt r a n s f e ras i n g l ee l e c t r o nt or e d u c et h es u i t a b l e s u b s t r a t el e a d i n gt os t e a d yt r i v a l e n ts a m a r i u m h o w e v e r , t h e r ei sn oa ne x a m p l eo ft h e a p p l i c a t i o no fa l l y l s a m a r i u mb r o m i d ea sas i n g l ee l e c t r o nt r a n s f e rr e a g e n t as e r i e so f 0 【- h a l oe s t e r sa n dt - h a l o - 0 ，p u n s a t u r a t e d c a r b o n y lc o m p o u n d sw e r ep r e p a r e d a s s u b s t r a t e s ，a n dt h e i rr e a c t i o nw i t ha l l y l s a m a r i u mb r o m i d e w e r ec a r d e do u t t h e e x p e r i m e n ts h o w e dt h a ta l l y l s a m a r i u mb r o m i d es e l e c t i v e l ya t t a c k st h ec a r b o n y lg r o u p ， f o l l o w e db yas e q u e n t i a ls i n g l ee l e c t r o nt r a n s f e rt oa f f o r dd i s t a n tm u l t i o l e f i n s t ot h e b e s to fo u rk n o w l e d g e ，i ti st h ef i r s ta p p l i c a t i o no fa l l y l s a m a r i u mb r o m i d ea sas i n g l e e l e c t r o nt r a n s f e rr e a g e n ti nt h er e a c t i o n f r o mas y n t h e t i cp o i n to fv i e w , ag e n e r a l ， e f f i c i e n t ，a n de x p e r i m e n t a l l ys i m p l em e t h o df o rp r e p a r a t i o no fd i s t a n tm u l t i o l e f i n si s d e v e l o p e d a n dap o s s i b l em e c h a n i s mo ft h et r a n s f o r m a t i o ni sp r o p o s e d 2 w ep r o p o s e dan e w , f a c i l ea n do n e - p o ts y n t h e s i so fc o n j u g a t e dm u l t i o l e f i n e c o m p a r e dt ot r a d i t i o n a ls y n t h e s i so fi t ，e s p e c i a l l yf o rh i g hi m p e d i m e n tc o n j u g a t e d m u l t i o l e f i n e k e y w o r d s ：a l l y l m a g n e s i u mb r o m i d e ；d i s t a n tm u l t i o l e f i n s ；c o n j u g a t e dm u l t i o l e f i n s ； o n e p o t i l w r i t t e nb yh uy u a n y u a n s u p e r v i s e db yz h a n gs o n g l i n 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生签名：劐i 厦：! 厦： e l 期：礁挈：2 之：! 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的 全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：塑通：迈：日期：至咝丛：竺 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用序言 序言 稀土化合物在有机合成中的应用，很早就得到了化学家们的关注。八十年代 以前，稀土化合物在有机合成中的应用局限于四价铈的氧化能力上。到了八十年 代，各种类型的稀土化合物开始被广泛地应用于有机合成中。其中以二碘化钐为 代表的低价稀土化合物的研究尤为活跃。高烯丙基化合物是重要的有机合成中间 体，常用的引入该基团的方法是利用金属试剂与亲电试剂的加成反应。烯丙基溴 化钐试剂与传统的格氏试剂相比，由于s m 2 + 离子半径比m 9 2 + 大，配位能力高，f 轨道对a 键和7 t 键的成键有一定的贡献，所以烯丙基溴化钐比相应的格氏试剂稳定， 不易生成自身偶联产物，而且选择性好。但是，目前的反应仅局限于格氏类型的 反应，继续发展该试剂参与的新反应是必要的。另外，我们认为：在反应中，类 似于二碘化钐，该试剂可以转移一个电子得到稳定的三价钐化合物，从而使底物 得到还原，但是目前还没有应用的实例。我们试图考察该试剂对多反应中心分子 的选择性，同时尽可能的使其单电子转移的性质得到利用，这一方面的研究具有 重要理论价值。 共轭多烯的传统合成方法是分两步进行的：首先羰基化学物与格氏试剂反应， 再在强酸和加热条件下脱水。这种方法时间长，条件苛刻，反应中用到了一些不 利于环境的化学试剂，因此近年来许多课题组都在探寻筒便有效的共轭多烯合成 方法。特别是近年来一锅法合成目标化合物成为合成热点。若能一锅法合成共轭 多烯，反应条件温和，经济环保，这将是非常具有研究价值的方向。 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用 第一部分烯丙基钐试剂在问隔多烯合成中的应用 第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 第一章文献综述 1 、引言 钐( s a m a r i u m ，元素符号s m ) ，原子量1 5 0 3 6 ，属于元素周期表镧系元素，是 铈族稀土元素。钐的外层电子排布为4 f 6 5 s 2 5 p 6 6 s 2 ，易失去电子生成+ 2 、+ 3 价态， 其中+ 3 价是稳定价态。钐是一个活泼的金属元素，其第一离子化势为5 6 4e v ， e a ( a q ) s m 3 + s m = 2 4 1v ，与金属镁相当。金属钐有金属光泽，在空气中较稳定，但 是于空气中放置过久，其金属光泽易失去。 三价钐的无机盐和氧化物在空气中十分稳定，其外观为黄色，如s m 2 0 3 、 s m c l 3 、s m b r 3 、s m l 3 等；但是二价钐的无机盐对空气及水非常敏感，常表现为深 蓝色，如二溴化钐、二碘化钐。 自从k a g a n t l 】将二碘化钐应用于有机合成以来，二碘化钐作为一种醚溶性的优 良单电子转移试剂在有机合成中得到了非常广泛的应用。同时，二碘化钐的研究 也进一步推动了化学家对其它钐试剂应用于有机合成的研究，发现了一些新反应、 新方法。国内外学者对钐试剂在有机合成中的应用做了许多综述【2 】。 有机钐试剂是具有s m cg 键的化合物，其性质与格氏试剂类似。二价有机钐， 由于s m 2 + 离子半径比m 9 2 + 大，配位能力高，f 轨道对。键和冗键的成键有一定的贡 献，所以有机钐试剂比相应的格氏试剂稳定，不宜生成自身偶联的副产物，而且 选择性好【3 】。三价有机钐试剂，主要是二碘化钐和卤代物形成的三价钐格氏试剂。 由于在二碘化钐、卤代物和底物三组分的钐b a r b i e r 类型反应中，二碘化钐可以引 起一些副反应，所以，先形成三价钐格氏试剂，再与底物反应会得到比较单一的 产物【z i ：l 。 2 、二价有机钐试剂 1 9 7 1 年，e v a n sd f 等人报道了碘苯在钐作用下，制得有机钐中间体，再与 醛酮进行格氏类型反应【4 】o ( s c h e m e1 ) 2 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 岔m 一【岔s m i 】芷咕o h r l 2 、 s c h e m e1 f u k u z a w as 等人研究了p 一溴代酸酯在金属钐作用下先形成有机钐中间体，再与 醛酮反应合成内酯【5 1 。( s c h e m e2 ) b ，儿剧3 旦 b ，凡剧3 詈 o p h , 八- c h 3 d a l l e m e rf 等用s m c p 2 促进磷酰氯与卤代烷的偶联反应【6 1 。( s c h e m e3 ) s m c p 2 s 忡2 】 i l i l 卜h 7 纛s m c p 2 j s c h e m e 3 o i i p h p 卧 催化量碘作用下，1 溴苯乙酮与钐粉作用形成二价有机钐中间体，然后与醛加 成，合成羟基酮【7 1 。( s c h e m e4 ) o 卧+ s m 旦f m 帚【 0 1nh c i o s c h e m e 4 r s m b r = ；= = = = = = = = o s m b r r c h o f u j i w a r a 等研究了用二碘化钐与碘乙烷作用制得乙基二碘化钐，用乙基二碘化 钐催化苯甲醛偶联【8 1 。( s c h e m e5 ) e t l + s m l 2 e t s m l 2 o p h 夕 c a t e t s m l 2 o p h 八o p h s c h e m e 5 3 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 分子内含有羰基的碘代烷( 甚至溴代烷) 在二碘化钐作用下，先形成三价有 机钐中间体，再进行分子内环化反应，形成五元环( 或六元环) 化合物、双环化 合物和桥环化合物【9 1 。( s c h e m e6 ) or 3 r ，人个x r 2 n = 1 。2 o r，协or 3 洲2 r ，儿s m x ：l r 2 j i | s m l 2 l 一【 o s m l r 3 。r 翌【。n m 2 】一塍h m o l a n d e rg a 报道了，p 一酮酰胺( 或p - 酮酸酯) 的碘代烷在二碘化钐作用下， 进行化学选择性地分子内加成成环反应，得到立体选择性的产物。( s c h e m e7 ) 桫2 1 0 坠 1 2 s - - - - - l 旦【1 2 s m - l 卜，一醪m e 2 o o 1 i 。 j h s c h e m e 7 y - ( 或6 一) 溴代酯在二碘化钐作用下形成有机钐中间体后，再与醛、酮作用， 生成内酯【1 l 】。( s c h e m e8 ) b r c h 2 ( c h 2 ) n c 0 2 r 旦r c 0 2 ( c h 2 ) n c h 2 s m l 2 s c h e m e 8 内酯碘代烷与二碘化钐作用形成有机钐中间体，再在三价铁催化下，与内酯 的羰基发生反应，生成醇【1 2 】。( s c h e m e9 ) 4 罐母 h r 卜 ， 卜 一 一1j 一 2 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在问隔多烯合成中的应用 o o s m l 21 j o i i 、八o h u 二卤代酯则选择性地形成有机钐中间体，在f e ( i i i ) i 崔化- v ，生成环戊酮1 3 1 ， 不饱和卤代酯也能形成烯基取代的环戊酮 1 4 1 。( s c h e m e1 0 ) c t 含岔- s m t l c t 命g f s m 一2 o 。e t s m n l 。2 s o s c h e m e1 0 肼碘代烷也发生环化反应【1 5 】。( s c h e m e1 1 ) n nn n p h 21 却b 吣 n 、一一n h n p h 2 c i s c h e m e1 1 c u r r a nd p 等报道了邻烯丙氧基碘苯在二碘化钐作用下制得有机钐中间体， 再与多种亲电试剂作用，生成相应的化合物1 6 1 。( s c h e m e1 2 ) o s m l 2 磊 j r - s m l 2厂e 嘣 一嘣 s c h e m e1 2 k 量 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 1 9 9 6 年，张永敏课题组首次制备出烯丙基溴化钐，并对其进行类似于格氏试 剂的反应做了一些探索，如：( s c h e m e1 3 ) 1 、与亚胺反应合成高烯丙基胺【1 。， 2 、与n 一烷基苯并三唑反应得到各种取代的高烯丙基胺【1 8 】， 3 、与腈反应合成0 l ，仪二烯丙基取代甲胺【1 9 】， 4 、与异氰酸酯和异硫氰酸酯反应得到酰胺和硫代酰胺【2 0 】， 5 、与二芳基二硒醚反应合成烯丙基芳基硒醚f 2 ， 6 、与二硫醚反应合成烯丙基硫醚【2 2 1 ， 7 、对0 c ，d 不饱和硝基化合物进行共轭加成反应【2 3 1 ， 8 、与偕二乙酸基缩醛反应生成高烯丙基醚的乙酸酯【2 4 】， 9 、与n 甲酰基苯胺的双烯丙基化反应【2 5 】， 1 0 、以及与醛、酮、酯、0 c ，p 不饱和醛酮、炔酮反应生成相应的化合物等【2 6 】。 s c h e m e1 3 6 ，r 2 烯丙基钐试剂在问隔多烯和共轭多烯合成中的应用 第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 2 0 0 8 年，张松林课题组研究发现了烯丙基溴化钐在多官能团的化合物中的应用【2 7 】 收率中等。( s c h e m e1 4 ) r o x 1 ) 疹s m b r ，t h f ，1 0m i n 2 ) d m f 1 5m i n o r 2 罴塑坠hroxch念(om2k 旬2 ) 2 0 0 3 。m e o h ，t h f ，r t k 。 弋 s c h e m e1 4 7 父斗 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 第二章结果与讨论 自从1 9 7 7 年k a g a n 将s m l 2 应用于有机合成以来，经过不懈探索，现在s m h 已成为广泛使用的单电子转移还原剂和偶联剂，涉及它的大多数反应都具备条件 温和、反应速度快、对映选择性及立体选择性高等特点，可用于构造复杂的有机化 合物，特别是在成环反应中得到广泛的应用。1 9 9 6 年，张永敏教授第一次合成烯 丙基溴化钐试剂，并且对其类似格氏试剂的性质进行了比较系统的研究。作为二 价有机钐试剂，类似于s m l 2 ，钐原子还可以转移一个单电子，但是到目前为止， 还没有该性质利用的报道。此外与镁、锌、锡、铟等其它的烯丙基化合物相比， 研究还不够深入、全面，底物与反应类型还有待进一步扩展。 l 、烯丙基溴化钐试剂与0 【卤代酯的反应 通过文献的阅读注意到：烯烃制备方法的其中一种是通过格氏试剂加成到0 c 卤代酮，再经锂粉脱卤素生成有机锂化合物，然后经d 消除可以有效的制备各种取 代的烯烃【2 引。( s c h e m e1 ) 时r 3 写 啉荽一三： 烯丙基溴化钐不仅是烯丙基化试剂，还可以表现出单电子转移试剂性质。我 们课题组就曾发现烯丙基溴化钐与o 一卤代酮的反应生成了1 ，4 一二烯。( s c h e m e2 ) + 2 s m b r j 争从r 2 s c h e m e 2 我们设想：是否可以将这一反应扩展到* 卤代酯，从而生成间隔多烯。( s c h e m e3 ) 一。、一+ n 知s m b r 睾 s c h e m e 3 8 。x 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 首先，以溴代苯乙酸乙酯为底物，尝试了这个反应。( s c h e m e4 ) o + 夕，s m b r ! i r t 1 。2 s c h e m e 4 结果显示，即在室温( 2 0 2 5o c ) ，可以顺利得到预期的烯烃2 。但是产率并 不高，t l c 发现原料点并没有完全消失。 为此，对烯丙基溴化钐与仪溴代苯乙酸乙酯的比例做了调整( 表1 ) 。 表1 烯丙基溴化钐与0 【一溴代苯乙酸乙酯以不同的比例反应 4 以o 【溴代苯乙酸乙酯计算，柱层析产率 从表1 中可以看出，室温( 2 0 2 5o c ) 烯丙基溴化钐与c t 溴代苯乙酸乙酯比 例为3 1 时，得到了较好的产率，继续增加烯丙基溴化钐用量产率没有明显变化。 同时我们也考虑了不同温度对该反应的影响( 表2 ) 。 表2 烯丙基溴化钐与i f , 溴代苯乙酸乙酯在不同温度下的反应。 a 以c t 溴代苯乙酸乙酯计算柱层析产率 从表2 中可以看出，提高反应温度对反应收率有了明显的改善。所以我们认 为在加热回流下，烯丙基溴化钐与底物比例为3 1 是最优的反应条件。 9 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用 第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 接着，在优化的条件下，把该反应扩展到不同的底物，得到下面的结果。 ( s c h e m e5 ，表3 ) r ， o + 3 夕，s m b r 三 r t s c h e m e5 表3 烯丙基溴化钐与芳香族o f 卤代酯的反应。 a 室温条件下的产率 b 加热条件下的产率 从上表可以看出：一般地，烯丙基溴化钐与仅卤代芳酯反应都能以较好的产 率得到目标产物。由于溴原子比氯原子有较好的离去能力，所以以0 溴代芳酯为 反应底物要比以o f , - 氯代芳酯为反应底物的产率高，并且在室温下o r 氯代芳酯和烯丙 基溴化钐反应并未生成目标产物而是生成高烯丙基醇。( s c h e m e6 ) 芳环上的取代 基团对产率有较大的影响，当苯环上的取代基团是吸电子基或未被取代时都能高 产率得到目标化合物，但是当苯环上取代基是供电子基时，产率则较低。原因可 能是：由于供电子基的存在导致羰基碳的电正性降低，不利于亲核加成反应，最 终导致产率降低。 3 , 夕, j s m b ro 3 夕v s m b s c h e m e6 t h fr e f t u x 在加热条件下，进一步研究了脂肪族的0 c 卤代酯与烯丙基溴化钐的反应。无 论是环状的还是直链的脂肪族卤代酯都能很好的进行反应。有意思的是，1 ，2 二溴 1 0 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 代丁二酸二乙酯( 序号4 ，表4 ) 与烯丙基溴化钐的反应能以中等的收率得到含有 六个双键的多烯。 表4 烯丙基溴化钐与脂肪族卤代酯的反应。 a 加热条件下的产率 综合上面的实验结果，我们提出了可能的机理：( s c h e m e7 ) 首先底物( a ) 烯丙基化得到中间体( b ) 后，接着在另外一分子烯丙基溴化 钐的作用下，中间体( c ) 转化为中间体( d ) ，其质子化产物( e ) 已经得到证实。 溴原子与另一分子烯丙基溴化钐中的钐原子发生配位，然后通过协同的单电子转 移消除得到产物( f ) 。 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用 第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 x r ，o 、r ： o a f s c h e m e 7 - r 2 0 s m b r i s m 町l 2 、烯丙基溴化钐与丫一卤代一仪，1 3 不饱和羰基化合物的反应 在研究过程中我们注意n - 远位卤代的羰基化合物与烯丙基溴化钐反应能生 成呋喃的衍生物，那若羰基的0 【，1 3 位是双键而不是碳碳单键的话，那是按照路径a 生成呋喃衍生物，还是按照路径b 经过一系列单电子转移生成间隔多烯? ( s c h e m e8 ) x 0 r 儿矽x + 夕v s m b r 鼬七o 、 u e 寰 p a t hb r 歹 s c h e m e8 首先，我们制备了化合物3 ，并以它为基础考察了这一类化合物与烯丙基溴化 1 2 r pb y ，- 人 r 矿 烯丙基钐试剂在问隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 钐反应情况。研究表明：这类反应是按照路径b 进行而生成多烯，并且产物4 的 z ，e 比例并没有发生变化。同时我们合成了没有顺反异构的底物5 ，它与烯丙基溴 化钐反应生成了顺反异构比例相近的多烯。( s c h e m e9 ) ，夕s m b r t h fr t r2 夕s m b r 4z ：e = 1 0 ：1 t h fr t 6z ：e ：1 1 ：1 s c h e m e9 7 6 既然烯丙基溴化钐与丫- 卤代- 吼，p 不饱和酮是按照路径b 进行的，那丫- 卤代仅，p 不饱和酯是否也能够发生此类反应了? 带着这个疑问我们合成了化合物7 ，并对其 反应进行了研究。( s c h e m e1 0 ) 7 s c h e m e1 0 t h f - - - - - - - - - - r t 8 实验结果表明：底物具有很好的普遍性，7 一卤代仅，p 不饱和酯也能与烯丙基溴 化钐反应生成多烯。同时我们也对这类反应进行了条件优化( 表5 ) 。 表5 烯丙基溴化钐与丫卤代0 c ，p 不饱和酯以不同的比例和温度的反应。 从表5 中可以看出，反应以1 ：3 的比例与1 ：2 的比例相比产率有明显的升高， 但再增加比例则收率没有明显上升，增加反应温度收率也没有明显上升。因此， 我们采用1 ：3 的比例和室温下进行反应，这也说明这类反应和烯丙基溴化钐试剂与 o 【卤代酯的反应的反应机理是类似的。 1 3 0 、 佃 = 久 h ， 二 ； z 比5 卧 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 在最优条件下，我们对反应底物进行了拓展。( s c h e m e l l ，表6 ) ：淑。八+ 一s m e r 詈r 2 s c h e m e1 1 表6 丙基溴化钐与 r 一卤代一o r , ，p 不饱和酯的反应 a 以丫- 卤代- 0 ，p 不饱和酯计算柱层析产率 bz ，e 结构无法确定 从上表可以看出：一般地，烯丙基溴化钐与丫卤代仪，p 不饱和酯反应都能以 较好的产率得到目标产物。芳环上的取代基团对产率有较大的影响，当苯环上的 取代基团是吸电子基或未被取代时都能高产率得到目标化合物，但是当苯环上取 代基是供电子基时，产率则较低。原因可能是：由于供电子基的存在导致羰基碳 的电正性降低，不利于亲核加成反应，最终导致产率降低。 我们也考察了脂肪族的底物与烯丙基溴化钐的反应情况。( s c h e m e1 2 ) 结果 表明：脂肪族的丫卤代0 【，d 不饱和酯也具有较好的反应活性，并且取得了较好的 顺反异构比例的多烯。 n - c o h l 9 o o e t t h fr t s c h e m e1 2 1 4 n - c 6 h 1 3h 办从飞8 5 瓜 1 0e ：z = 6 4 ：1 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 并且我们还合成了丫- 卤代仅，p 不饱和二酯的底物，它也能与烯丙基溴化钐很 好的进行这类反应，只是需要烯丙基溴化钐的量较多。( s c h e m e1 3 ) c 5 夕s m b r 5 加s m b o o e t t h fr t c o o e t 1 3 s c h e m e1 3 6 5 综合上面的实验结果，我们提出了可能的机理：( s c h e m e1 4 ) 首先底物( a ) 烯丙基化得到中间体( b ) 后，接着在另外一分子烯丙基溴化 钐的作用下，中间体( c ) 转化为中间体( d ) ，其质子化产物( e ) 已经得到证实。 溴原子与另一分子烯丙基溴化钐中的钐原子发生配位，然后通过协同的单电子转 移消除得到产物( f ) 。同时通过试验证明了质子化产物( e ) 与两分子的烯丙基溴 化钐反应能够生成目标产物( f ) ，这说明这类反应的确是经过高烯丙基醇转化过 去的。 二奴入笙一x y l r 2 7 s m b r 一- e t o s m b r 三囝一 f x r 1 s c h e m e1 4 i 加s m b r l j x + 一r 1 加s m b r x r 1 l l p r o t o n a t i o n i 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用 第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 1 、仪器和试剂 1 1 ，所用主要原料 第三章实验部分 原料名称纯度生产厂家 烯丙基溴 钐 乙酸乙酯 石油醚 无水三氯化铝 二硫化碳 钠 二氯甲烷 四氯化碳 四氢呋喃 正己烷 环己烷 二氯亚砜 氢化钠 无水氯化钙 无水硫酸镁 甲醇 苯乙酮 碘 4 氯苯乙酮 4 甲基苯乙酮 4 氟苯乙酮 g c ( 9 9 o ) 化学纯 化学纯 化学纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 化学纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 化学纯 化学纯 分析纯 分析纯 1 6 f l u k a 公司进口 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 上海兴美化工有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 上海化学试剂一厂 国药集团化学试剂有限公司 天津永大化学试剂开发中心 f l u k a 公司进口 a l d r i c h 公司进口 a l d r i c h 公司进口 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 4 甲氧基苯乙酮 4 硝基苯乙酮 2 一萘乙酮 二苯乙酮 邻溴苯乙酮 对溴苯乙酮 2 一乙酰基噻吩 2 一乙酰基呋喃 过氧苯甲酰 反式2 癸烯酸乙酯 三苯基磷 q 一溴代苯乙酮 苯乙酸 三氯化磷 a 一氯代苯乙酸乙酯 环己基甲酸 a 一溴代环丁内脂 对甲基苯乙酸 。 对氯苯乙酸 3 一苯基丙酸 马来酸 4 ，4 一二氯二苯甲酮 3 ，4 一二氯二苯甲酮 4 ，4 一二甲氧基二苯甲酮 4 一甲氧基二苯甲酮 3 一甲基二苯甲酮 苯甲酰噻吩 苯甲酰吡啶 分析纯 化学纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 化学纯 分析纯 试剂纯 试剂纯 分析纯 试剂纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 1 7 上海飞样化工厂 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 a l f a 公司 a l d r i c h 公司进口 a l d r i c h 公司进口 a l d r i c h 公司进口 a l d r i c h 公司进口 国药集团化学试剂有限公司 砧f a 公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 a l f a 公司 a l f a 公司 a l f a 公司 a l f a 公司 a l f a 公司 灿f a 公司 a l f a 公司 a l f a 公司 a l f a 公司 a 1 f a 公司 a l f a 公司 a l f a 公司 a l f a 公司 a l f a 公司 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 苯甲酰萘 苯丙酮 9 一芴酮 苯甲酸乙酯 二苯甲酮 氢溴酸 溴 n 一溴代丁二酰亚胺 丙二酸二乙酯 亚磷酸二乙酯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 4 0 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 a l f a 公司 a l f a 公司 上海精纯试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 上海精纯试剂有限公司 1 2 、溶剂和试剂的处理 所有操作均在氮气保护下进行。 四氢呋喃( t h f ) ，甲苯( t o l u e n e ) ，正己烷：经无水氯化钙干燥一周后，加钠 回流至加入二苯甲酮后呈蓝紫色，蒸出备用。 其它所有试剂均直接使用。 l - 3 、仪器 熔点由显微熔点测定仪( 四川大学科仪厂，w c 一1 型) 测定，温度计未校正。 红外光谱由m a t t s o na l p h a - c e n t a u r if t - i r 仪( c h c l 3 ) 测试。n m r 由v a r i a ni n o v a 4 0 0 型核磁共振仪或v a r i a nm e r c u r y p l u s3 0 0 型核磁共振仪测定。柱层析和薄层层 析硅胶( 2 3 0 3 0 0 目) 为青岛海洋化工厂生产。质谱由o a t o f 高分辨质谱仪测定。 2 、实验操作： 2 1 、0 【溴代酯类化合物的制备【2 9 1 ( 表1 ) 代表程序：0 【溴代苯乙酸乙酯的制备( s c h e m e1 ) 叽洲蠹嚣 o 向1 0 0 m l 三蓟 ：晓瓶中，加入苯乙酸( 6 8 9 ，5 0 m m 0 1 ) 、四氯化碳2 5 m l 、三氯化磷( 2 2 9 , 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 5 5m m 0 1 ) 。加热回流三小时，冷却至室温，缓慢滴加溴素( 9 6g , 6 0m m 0 1 ) ，加热到8 50 c ， 回流3h ，冷却至室温，缓慢滴加过量的乙醇( 滴加过程中会有大量白雾生成，小心! ) ， 开始回流，冷却，母液用碳酸钾溶液洗涤三次，收集下层，再用蒸馏水洗三次，无水 硫酸镁干燥，浓缩，减压蒸馏，得无色液体产物，产率7 0 。 表1 o 【一溴代酯类化舍物的制备 序号底物产物产物性状 产率a ( ) 2 9 1 洲 3 9 1 洲 4 c 店何洲 o i c l 5 肌洲 6 7 o h o h 无色液体7 0 无色液体 7 2 无色液体 6 5 o 无色液体 5 8 o 无色液体 6 5 o 无色液体 7 2 a 产率根据底物计算 1 9 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 2 ，3 一二溴丁二酸二乙酯的制备( s c h e m e2 ) 扭删寺长 3 岫2 詈v 。栉介 向5 0m l 圆底烧瓶中加入马来酸( 5 8g , 5 0r e t 0 0 1 ) 和无水乙醇( 9 2 吕2 0 0m m 0 1 ) ， 加入1 0m l 的环己烷，再小心加入2m l 的浓硫酸，混匀后，搅拌加热回流lh ，采用分 水器分水，可以通过水的体积来判断反应的进行程度。停止反应后将反应液倒入盛有2 0 m l 的冰水的烧杯中，在搅拌下分批加入碳酸钠粉末，中和至无二氧化碳气体产生，用 p h 试纸检验呈中性。再用乙醚萃取水层，用无水硫酸镁干燥，蒸馏分出二酯，产率7 5 。 向5 0m l 的圆底烧瓶中，oo c 加入二氯甲烷( 2 0m l ) 、马来酸二乙酯( 1 0 r e t 0 0 1 ) 、缓慢滴加溴素。搅拌，升温至2 5o c ，继续搅拌2 4 小时，反应混合液倒 入冰水中，用二氯甲烷萃取，有机相浓缩，柱层析纯化( 环己烷乙酸已酯= 2 5 1 ) ， 得淡黄色固体。产率：8 4 。 2 2 、丫_ 卤代一a ，p 一不饱和酮的制备【3 0 1 ( s c h e m e3 、s c h e m e4 ) 2 2 1 、4 b r o m o 1 ，3 一d i p h e n y l b u t 2e n1 - o n e ( 1 6 ) 垒! 鱼堕- c s 2 n b sb p o 1 5e ：z = 1 0 ：1 c c l 4 b r 1 6z ：e = 1 0 ：1 s c h e m e 3 向2 5m l 圆底烧瓶中加入a 1 c h6 6 6 7g ( 5 0m m 0 1 ) ，c 8 25 0m l ，搅拌下逐滴加入苯乙 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 酮1 2g o 1m 0 1 ) ，加热回流4 天，将反应物倒入2 0g 碎冰中，分液，水层用乙醚萃取2 次，合并有机层，用无水n a 2 s 0 4 干燥，减压蒸馏。产率：4 5 氮气保护下，向二颈瓶 中加入c c h ( 2 0m l ) ，底物1 5 ( 1 0m m 0 1 ) ，b p o ( 催化量) ，分三次加入n b s ，加热回 流5 个小时，趁热过滤，滤饼用c c h 洗涤，无水n a 2 s 0 4 干燥，旋干溶剂，产品用乙 醇一石油醚进行重结晶，得无色针状晶体。产率：5 5 。 2 2 2 、( e ) 4 b r o m o 1 p h e n y l b u t 2e n1 o n e ( 1 9 ) 卧+ p p h ! ! 型垄生 + 3 = 。 2 ) n a o h p p h s + c h 3 c h o + n b s 叶 b p o c o l 4 1 7 p p h 3 1 8 1 9 s c h e m e 4 向2 0 0m l 圆底烧瓶中加入三苯基磷( 1 9 9g , o 1m 0 1 ) 和二氯甲烷( 5 0m l ) ，再滴加 溴代苯乙酮的二氯甲烷溶液( 2 0m l ) ，反应2 4 h , 抽滤干燥，得到无色固体1 7 。产率9 5 。 再取底物1 7 ( 3 6 9g ，8 0m m 0 1 ) ，加入1 0 0m l 的二氯甲烷，滴加2m 的氢氧化钠溶液 1 0 0m l ，分液，向二氯甲烷层溶液分三次滴加乙醛水溶液，反应过夜。反应结束后用无水 n a 2 s 0 4 干燥，旋干溶剂，柱层析纯化( 石油醚乙酸己酉 - 1 0 1 ) ，得到无色液体1 8 。产 率5 6 。 氮气保护下，向二颈瓶中加入c c h ( 2 0m l ) ，底物1 8 ( 1 0m m 0 1 ) ，b p o ( 催化量) ， 分三次加入n b s ，加热回流5 个小时，趁热过滤，滤饼用c c h 洗涤，无水n a 2 s 0 4 干燥，旋干溶剂，柱层析纯化( 石油醚乙酸已酯= 4 0 1 ) ，得黄色固体1 9 。产率：6 5 。 2 3 、丫卤代仪，p 不饱和酯的制备【3 1 】 代表程序：( 刁1 一溴代_ 3 苯基一2 一丁烯酸乙酯( s c h e m e5 ) 2 1 烯丙基钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用第一部分烯丙基钐试剂在间隔多烯合成中的应用 n a h - - t h f 入+n b s 皿 c c l 4 s c h e m e 5 2 0 2 1 氮气保护下在三颈瓶中加入6 0 n a h2g ( 5 0m m 0 1 ) ，t h f1 0m l ，搅拌，再加入 1 1 2g ( 5 0m m 0 1 ) 磷酰基乙酸三乙酯，反应- - 4 , 时，再加入苯乙酮，反应1 2 h ，加 入5 0m l 水淬灭反应，反应液用乙醚萃取，水层用乙醚洗涤3 次，用无水n a 2 s 0 4 干燥，柱层析纯化，得到无色液体2 0 。产率：7 0 。 氮气保护下，向二颈瓶中加入c c h ( 2 0m l ) ，底物2 0 ( 1 0m m 0 1 ) ，b p o ( 催化量) ， 分三次加入n b s ，加热回流5 个小时，趁热过滤，滤饼用c c h 洗涤j 无水n a 2 s 0 4 干 燥，旋干溶剂，柱层析纯化( 石油醚，乙i 酸己酯= 8 0 1 ) ，得无色液体2 1 。产率：6 8 。 表2 a ，p 一不饱和酯类化合物的制备 叭 p 厂 塑壁钐试剂在间隔多烯和共轭多烯合成中的应用 第一部分烯丙基钐试剂在问隔多烯合成中的应用 5 6 7 b r q 0 2 n o 9 1 1 o