有机合成试剂

1、有机化学教研室有机化学教研室黄淮学院化学化工系黄淮学院化学化工系有机合成试剂有机合成试剂元素有机试剂元素有机试剂金属有机试剂金属有机试剂过渡金属有机试剂过渡金属有机试剂稀土金属有机试剂稀土金属有机试剂5.1 有机镁试剂有机镁试剂RX + MgEt2OMgRROEt2OEt2MgXXOEt2OEt2MgRROEt2OEt2MgXXOEt2OEt2+Grignard是最为人们熟悉的有机镁化合物是最为人们熟悉的有机镁化合物1. Grignard的制备的制备 Grignard的制备需要在无水，最好在无氧条件下的制备需要在无水，最好在无氧条件下进行。一般用无水乙醚或四氢呋喃作溶剂，卤代烃和进行。一般用无

2、水乙醚或四氢呋喃作溶剂，卤代烃和镁反应生成镁反应生成Grignard。RX + MgEt2Oor THFRMgX当当R R为烷基、卤代活泼芳烃时，用无水乙醚作溶剂。例如为烷基、卤代活泼芳烃时，用无水乙醚作溶剂。例如ClBr+ MgEt2OClBrMg当R为H2C CHH2C CH CH2、和卤代不活泼芳烃时，不用无水乙醚作溶剂而是用四氢呋喃作溶剂，因为用THF作溶剂可避免歧化反应和偶联反应的发生：Et2OH2C CH Br+ MgTHFH2C CH MgBrH2C CH2HC CH+歧化反应H2C CH CH2BrTHFEt2OH2C CH CH2MgBrH2C CH CH2CH2HC CH2

3、偶合反应还可用镁化反应（即金属化法）制备格式试剂还可用镁化反应（即金属化法）制备格式试剂RH + RMgXEt2ORMgX + RH这里这里R的电负性大于的电负性大于R时，才能向生成物的方向进行，时，才能向生成物的方向进行，例如：例如：R C CH + C2H5MgXEt2OR C CMgX + C2H5H+ C2H5MgXEt2OMgX+ C2H6ROH + RMgXEt2OROMgX + RH2. Grignard的反应的反应（1） Grignard与羰基化合物的加成反应与羰基化合物的加成反应例如：例如：1.Et2OO+ RMgXCROMgXH3+OCROH(CH3)2CHMgBr+ CH

4、3CHO2.H3+OCH3CHCH(CH3)2OHC6H5MgBr +OPhPh1.Et2O2.H3+OCPhPhPhOH格式试剂与格式试剂与,-不饱和羰基化合物反应除生成不饱和羰基化合物反应除生成1,2-加成产加成产物外，还有物外，还有1,4-加成产物加成产物1 1）格式试剂与）格式试剂与,- -不饱和醛作用一般主要生成不饱和醛作用一般主要生成1,2- 1,2- 加成产物加成产物 C2H5MgBr + CH3CHCHCHO1.Et2O2.H3+OCH3CHCHCHC2H5OH2）格式试剂与）格式试剂与,-不饱和酮作用可能生成不饱和酮作用可能生成1,2-加成产物加成产物 和和1,4-加成产物的

5、混合物，也可能主要生成加成产物的混合物，也可能主要生成1,4-加成产物加成产物. 例如：例如： C2H5MgBr + CH3CHCHCOCH31.Et2O2.H3+OCH3CHCHCC2H5OHCH3CH3CHCH2COCH3C2H5+1,4-加成 38%1,2-加成 41% C2H5MgBr + C6H5CHCHCOC(CH3)31.Et2O2.H3+OC6H5CHCH2COC(CH3)3C2H51,4-加成 100%3）格式试剂与）格式试剂与,-不饱和酸酯作用主要生成不饱和酸酯作用主要生成1,4-加成产加成产 物物. 例如：例如： C6H5MgBr + C6H5CHCHCOOC2H51.E

6、t2O2.H3+O(C6H5)2CHCH2COOC2H54）格式试剂也可与酰氯、酸酐、酯、无水羧酸作用，反）格式试剂也可与酰氯、酸酐、酯、无水羧酸作用，反 应首先生成酮，所得酮继续同格氏试剂反应，最终产应首先生成酮，所得酮继续同格氏试剂反应，最终产 物为醇。物为醇。 例如：用通式表示例如：用通式表示CORZ+ RMgXOMgXCRZRH3+OCORRRMgXOHCRRRZ = Cl; RCOO; OR; OH5）格式试剂与）格式试剂与CO2加成生成羧酸盐，用酸处理得游离羧加成生成羧酸盐，用酸处理得游离羧 酸。酸。 例如：例如： RMgX + CO2RCOOMgXH3+ORCOOH总结：上述反应

7、共同特点：格氏试剂中的镁原子加总结：上述反应共同特点：格氏试剂中的镁原子加到羰基氧上，烃基加到羰基碳上，通过酸水解而得到羰基氧上，烃基加到羰基碳上，通过酸水解而得产物产物（2） Grignard与环氧化合物的加成反应与环氧化合物的加成反应例如：例如：三元、四元环醚在性质上与醛相似，也能同格氏试剂反三元、四元环醚在性质上与醛相似，也能同格氏试剂反应得到碳原子数增加应得到碳原子数增加2 2或或3 3的伯醇的伯醇H3+O C4H9MgX +OEt2OC4H9CH2CH2OMgXC4H9CH2CH2OHRMgX +OEt2ORCH2CH2CH2OMgXH3+ORCH2CH2CH2OHH3+O RMgX

8、 +OEt2OH3CHCOMgXCH2RH3CHCOHCH2R由于空间效应，得到的是仲醇由于空间效应，得到的是仲醇（3） Grignard与卤代烃的偶联反应与卤代烃的偶联反应例如：例如：格氏试剂与卤代烃作用是合成烃的重要方法，也是增长格氏试剂与卤代烃作用是合成烃的重要方法，也是增长碳链的方法。格氏试剂与饱和卤代烃作用制得的烃产率碳链的方法。格氏试剂与饱和卤代烃作用制得的烃产率较低，但与烯丙基卤化物偶联在室温下即可得到较高产较低，但与烯丙基卤化物偶联在室温下即可得到较高产率的末端烯烃。率的末端烯烃。MgX + H2C CH CH2BrEt2O室温CH2CHCH21 1、有机锂化合物分子中的、有机

9、锂化合物分子中的C-Li C-Li 键为极性很强的共价键。键为极性很强的共价键。2 2、烷基锂实际上是以分子或多分子的聚集体存在的。如：、烷基锂实际上是以分子或多分子的聚集体存在的。如：（CHCH3 3 LiLi ）4 4是以四聚体存在，依靠烷基桥键连接是以四聚体存在，依靠烷基桥键连接3 3、烷基锂的反应活性与分子的缔合度很有关系。缔合作、烷基锂的反应活性与分子的缔合度很有关系。缔合作用降低了烷基锂的反应活性，聚集态活性远低于单体烷用降低了烷基锂的反应活性，聚集态活性远低于单体烷基锂的活性基锂的活性。5.2 有机锂化合物有机锂化合物（1）卤烷与金属锂作用卤烷与金属锂作用 5.2.1 5.2.1

10、 制法制法LiRXRLiLiXLiCH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CH2CH2LiLiBrLiBr(Cl)LiLiBr(Cl)2+2+乙醚-10- -20+2+乙醚+C6H5CH=CHC6H5LiC6H5-CH-CH-C6H5LiLi(C6H5)2C=CH2Li(C6H5)2C-CH2CH2-C(C6H5)2LiLi+2+2二聚（2 2）金属锂与烯烃加成）金属锂与烯烃加成H2C CHX+ n-C4H9LiH2C CHLi+ n-C4H9XN2无水乙醚X+ n-C4H9LiN2无水乙醚Li+ n-C4H9X（3 3）卤化物与正丁基锂交换反应）卤化物与正丁基锂交换反应通常指芳基卤、乙烯基卤

11、化物通常指芳基卤、乙烯基卤化物(1) (1) 锂化反应锂化反应n-C4H9LiLin-C4H10C6H5LiNCH3NCH2LiC6H6+RLi + AH RH + ALi5.2.2 有机锂化合物性质有机锂化合物性质(2) (2) 对不饱和键的加成反应对不饱和键的加成反应A. 与二氧化碳作用与二氧化碳作用 B. 与碳碳双键加成与碳碳双键加成CH2=CH2(CH3)3CLi(CH3)3C-CH2CH2LiCHCH2RLiCH2RLi+-60+H3+ORLi + CO2OOLiRRLiCOLiOLIRRORRC. 与醛酮加成与醛酮加成RLi +CRORCRRRO-Li+H3O+CRRROH(CH3

12、)2CHCOCH(CH3)2(CH3)2CHLi(CH3)2CH3COLiOH2(CH3)2CH3COH(C6H5)2C=OC6H5LiH3O+(C6H5)3COH+(1)乙醚(2)D.与与，-不饱和羰基化合物的共轭加成不饱和羰基化合物的共轭加成 格氏试剂和有机锂试剂与格氏试剂和有机锂试剂与，- -不饱和酮的加成反应不饱和酮的加成反应1 1，2-2-加成和加成和1 1，4 4加成方式都可能发生，而有机铜锂试剂对加成方式都可能发生，而有机铜锂试剂对，- -不饱和酮的加成选择性极好，基本上生成不饱和酮的加成选择性极好，基本上生成1 1，2-2-加成产物；加成产物；格氏试剂往往优先生成格氏试剂往往优

13、先生成1 1，4-4-加成产物。加成产物。 例如：例如：PhCHCHCOPhPhMgXPhLiPh2CHCH2COPh1,4-1,2-PhCHCHCPhOHPh( ( 三）与羧酸反应三）与羧酸反应HPhCOOHH+ CH3LiHPhCOOLiH乙醚CH3LiHPhCHH3COLiOLiHPhHOCH3H3O+( (四四) ) 烃基锂与卤烷中卤素的交换反应烃基锂与卤烷中卤素的交换反应Brn-C4H9LiLin-C4H9BrICH3C6H5LiLiCH3C6H5IC4H9LiICOOHLiCOOLiCOOHCOOHCO2H3O+2醚70(1)(2)( (五五) ) 与金属卤化物作用与金属卤化物作用

14、2RLi + CuIR2CuLi + Li I无水乙醚二烷基铜锂R2CuLi + R XR R + RCu + LiX(CH3)2CuLi + CH3(CH2)3CH2ICH3(CH2)4CH3 + CH3Cu + LiI(CH3)2CuLi +ClCH3+ CH3Cu + LiCl(CH3CH2CH-)2CuLiCH3CH3(CH2)3CH2BrCH3CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3CH384%甲基辛烷3-5.3 有机铜试剂有机铜试剂有机铜试剂有机铜试剂烃基铜试剂（烃基铜试剂（RCu）二烃基铜锂试剂（二烃基铜锂试剂（R2CuLi或或RRCuLi）（一）有机铜试剂的制备（一）有机铜试剂

15、的制备 烃基铜试剂通常可以利用其它有机金属试剂烃基铜试剂通常可以利用其它有机金属试剂与卤化亚铜反应制得：与卤化亚铜反应制得：RLi + CuXEt2ORCu + LiXN2RMgX + CuXEt2ORCu + MgXXN22RLi + CuXEt2OR2CuLi + LiXN2（二）有机铜试剂在有机合成中的应用（二）有机铜试剂在有机合成中的应用（1 1）与）与，- -不饱和酮的共轭加成不饱和酮的共轭加成R2CuLi +CC COCRC C OCuRLiH2OCRC C OHCCH CORR：烷基、芳基、烯基、烯丙基、苄基：烷基、芳基、烯基、烯丙基、苄基HCHC CCH3OH3C+(CH3)2

16、CuLiHCH2C CCH3OH3CCH3O+(CH3)2CuLiO例如：例如： 特别适用于具有位阻的特别适用于具有位阻的，-不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物的的Michael加成加成BuCHCOCH3t(CH3)2CuLiBuCH2COCH3tCH3H 对于多环体系而言，有机铜试剂可将烃基对于多环体系而言，有机铜试剂可将烃基立体定向地导入立体定向地导入位的位的键键, ,利用这一性质可进利用这一性质可进行许多天然产物的立体选择合成。行许多天然产物的立体选择合成。O(CH3)2CuLiOCH3O(CH3)2CuLiOCH3HCH3HCH3OCOCH3OCOCH3由于二烃基铜锂中的烃基可以是烷基、

17、烯基、烯丙基由于二烃基铜锂中的烃基可以是烷基、烯基、烯丙基和苄基、芳基等，反应中带有和苄基、芳基等，反应中带有COCO、OHOH、COORCOOR、CONR2CONR2基团时不受影响，故在合成中应基团时不受影响，故在合成中应用广泛。用广泛。（二）有机铜试剂在有机合成中的应用（二）有机铜试剂在有机合成中的应用（2）与酰卤的作用）与酰卤的作用NC(CH2)10COCl+ (n-C4H9)2CuLiNC(CH2)10COC4H9-nCH3(CH2)4CO(CH2)4COCl + Me2CuLi-78oC15minCH3(CH2)4CO(CH2)4COCH3酰卤分子中含有氰基、羧基、烷氧基、卤素等基团

18、时均无影响，这是酰卤分子中含有氰基、羧基、烷氧基、卤素等基团时均无影响，这是铜试剂的又一特点。铜试剂的又一特点。（二）有机铜试剂在有机合成中的应用（二）有机铜试剂在有机合成中的应用（3）与环氧化合物反应）与环氧化合物反应OCOOCH3COOCH3+ Me2CHCH22CuLiOHC COOCH3COOCH3Me2CHCH2CH2 在在Cu(ICu(I) )存在下，碳负离子亲核试剂对存在下，碳负离子亲核试剂对2,3-2,3-环氧醇的环氧醇的反应，一般都选择优先进攻反应，一般都选择优先进攻C-2C-2位，例如：位，例如：OHO+ Me2CuLiOHMeOH85%OHMeOH15%+ 铜试剂多数情况

19、下进攻环氧化合物空间位阻小的碳铜试剂多数情况下进攻环氧化合物空间位阻小的碳原子，得到相应的醇。原子，得到相应的醇。（二）有机铜试剂在有机合成中的应用（二）有机铜试剂在有机合成中的应用（4）与卤代烃反应）与卤代烃反应有机铜试剂与卤代烃反应有以下优点：有机铜试剂与卤代烃反应有以下优点：1.1.有机铜化合物与烯丙基卤化乙烯基卤化物均能顺利反应有机铜化合物与烯丙基卤化乙烯基卤化物均能顺利反应2.2.无论是顺反异构的乙烯基卤化物与有机铜试剂反应，还无论是顺反异构的乙烯基卤化物与有机铜试剂反应，还 是顺反异构的有机铜试剂与卤代烃反应，均可优先得到是顺反异构的有机铜试剂与卤代烃反应，均可优先得到 双键构型保

20、持不变的产物。双键构型保持不变的产物。3.3.卤代烃分子中含有羟基、羰基、酯基、酰胺基、腈基等卤代烃分子中含有羟基、羰基、酯基、酰胺基、腈基等 在烃化条件下都不收影响。在烃化条件下都不收影响。 因此有机铜试剂与卤代烃反应是一种新的立体选择性合因此有机铜试剂与卤代烃反应是一种新的立体选择性合成多取代烯烃的重要方法。成多取代烯烃的重要方法。H3CHBrH2.(CH3O)3P/2CUI1.Li/Et2O, N2H3CHH2CuLIn-C8H17IH3CHC8H17-nHPhCHCHBr+ Ph2CuLiLiBrHPhHPhHPhPhH+90%2%1%73%反式顺式（二）有机铜试剂在有机合成中的应用（

21、二）有机铜试剂在有机合成中的应用（5）有机铜试剂的偶联反应）有机铜试剂的偶联反应HMeCuH90oCHMeHHHMeHH3CH2O2CuLiHH3CHHHMe5.4 磷叶立德磷叶立德 1979年年 Georg Wittig 维维蒂希蒂希(德国人德国人) 因把硼和因把硼和磷的化合物发展成为有磷的化合物发展成为有机合成中的重要试剂以机合成中的重要试剂以及研制了新的有机合成及研制了新的有机合成法法 而获而获 Nobel Prize Chemistry 维蒂希维蒂希Wittig 反应反应 卤代烷和三苯基膦反应，通过卤代烷和三苯基膦反应，通过S SN N2 2历程得到黄色的历程得到黄色的结晶鏻盐：结晶鏻

22、盐：CH2CH3Br+Ph3P:SN2Ph3PCH2CH3 Br溴化乙基三苯基l 三苯基膦是一个好的亲核试剂（弱碱），其三苯基膦是一个好的亲核试剂（弱碱），其消除反应的竞争是次要的；多数消除反应的竞争是次要的；多数 1 10 0 和和 2 20 0 卤代卤代烷均可反应，产率也较高。烷均可反应，产率也较高。 维蒂希维蒂希Wittig Wittig 反应反应 Ylide试剂的形成：试剂的形成： 上述鏻盐在强碱如上述鏻盐在强碱如 n-BuLi or NaH 作用下，消去作用下，消去P原子原子 -位的位的H，得到，得到1个中性的磷化物个中性的磷化物 膦内鎓盐；膦内鎓盐；称为：称为：膦叶立德（膦叶立德（

23、phosphonium ylide）Wittig 反应反应膦叶立德膦叶立德 为强的亲核试剂；为强的亲核试剂；与醛酮反应，形成烯与醛酮反应，形成烯烃的反应烃的反应，称为，称为 Wittig 反应：反应： R3PCR1R2+C OR3R4R1R2CCR3R4 + R3P=O 该反应是分步进行的。膦叶立德作为亲核试剂，首先该反应是分步进行的。膦叶立德作为亲核试剂，首先进攻羰基碳，形成一种称为内鏻盐的中间体。后者通过四进攻羰基碳，形成一种称为内鏻盐的中间体。后者通过四元环过渡态形成产物。反应过程如下：元环过渡态形成产物。反应过程如下： CR1R2 + R3R4C=OPh3PR1CPh3PR2CR3R4

24、OR1CPh3PR2CR3R4OR1R2CCR3R4 + Ph3P=O内l盐四元环中间体Wittig 反应的特点反应的特点Ph3P CH+OCH32589%HH唯一产物NO2OHCOCH3O2N反应条件温和，产率高；反应条件温和，产率高；高的区域选择性和立体选择性高的区域选择性和立体选择性顺反烯烃的生成受条件和顺反烯烃的生成受条件和YlideYlide试剂的结构、活性等影响很大试剂的结构、活性等影响很大 在周期表中，硼是第三主族的元素，它可在周期表中，硼是第三主族的元素，它可以形成许多硼氢化合物，简称为硼烷。含一个以形成许多硼氢化合物，简称为硼烷。含一个硼原子的硼烷称甲硼烷，分子式为硼原子的硼

25、烷称甲硼烷，分子式为BH3。甲硼。甲硼烷不能游离存在，倾向于形成二聚体乙硼烷烷不能游离存在，倾向于形成二聚体乙硼烷B2H6 5.5 有机硼化合物有机硼化合物 许多硼烷在空气中会自燃，硼烷燃烧速率快，发许多硼烷在空气中会自燃，硼烷燃烧速率快，发热量高，在做高能燃料方面有很大的实用潜力。乙硼热量高，在做高能燃料方面有很大的实用潜力。乙硼烷在空气中立即自燃，生成氧化硼和水，并放出大量烷在空气中立即自燃，生成氧化硼和水，并放出大量热。热。 B2H6 + O2 B2O3 + H2O 乙硼烷遇水立即水解为乙硼烷遇水立即水解为H2和和B(OH)3B2H6 + H2O 2B(OH)3 + 6H2一、二硼烷一、

26、二硼烷二、烷基硼二、烷基硼 烷基硼烷可以由烯烃或炔烃与乙硼烷的硼氢化反应来方便地烷基硼烷可以由烯烃或炔烃与乙硼烷的硼氢化反应来方便地制备。二硼烷对不饱和烃的加成，是合成制备。二硼烷对不饱和烃的加成，是合成C-B键的很有用的键的很有用的方法。反应式如下：方法。反应式如下： C C+BHH C C B室温C C+BH室温C CHBH CHC BBB2H6CHCH3(CH3)2CB2H6THF(CH3)2CH CHCH32BH 二(1,2-二甲基丙基)硼烷用 Sia2BH表示C(CH3)2(CH3)2CB2H6THF(CH3)2CH CCH3BH2CH3 1,1,2-三甲基丙基硼烷用 THBH2表示

27、B2H6THFB H9-硼二环3.3.1壬烷 简称为9-BBN 有机硼化合物在合成上有众多的用途，例如，可用作选择性还有机硼化合物在合成上有众多的用途，例如，可用作选择性还原剂、提供了一些新的立体专一性的合成方法、做聚合反应的引原剂、提供了一些新的立体专一性的合成方法、做聚合反应的引发剂等。除在合成方面的用途外，它还可做杀菌剂、抗癌药、抗发剂等。除在合成方面的用途外，它还可做杀菌剂、抗癌药、抗氧剂等。氧剂等。而且大都具有反应条件温和、操作简便、立体选择性好、而且大都具有反应条件温和、操作简便、立体选择性好、产率高等优点，它们在精细有机合成方面、特别是在天然产物的产率高等优点，它们在精细有机合成方面、特别是在天然产物的立体合成方面显现了很好的应用价值。立体合成方面显现了很好的应用价值。 所以有机硼化合物在有机合成中有广阔的应用前景所以有机硼化合物在有机合成中有广阔的应用前景。 三、烷基硼在有机合成中的应用1.1.硼氢化硼氢化- -氧化反应氧化反应( (反马氏规则）反马氏规则）C CBHC CH BH2O2OH-C CH OH