铜促进芳基硼酸与硒氰酸酯的偶联反应制备

1、浙江工业大学2015届本科毕业论文本科毕业设计说明书（论文）（2015届）题目： 铜促进芳基硼酸与硒氰酸酯的偶联反应 制备有机硒醚的研究 学生姓名 学 号 指导教师 专业班级 所在学院 提交日期 2015年6月 IV I铜促进芳基硼酸与硒氰酸酯的偶联反应制备 有机硒醚的研究摘要芳基硒醚是一类重要的有机化合物，广泛地应用于医药、农药、材料等领域。因此研究一种高效方便的合成有机硒醚的路线具有重要意义。通过金属催化的氧化交叉偶联生成碳-杂键是最有效率的线路之一，当前已被用于合成各式各样的结构单元和生物活性天然产物，其中包括直接通过C-H硒化形成C-Se键制备含硒类化合物的反应。本课题采用在铜盐促进下

2、，通过Chan-Lam偶联反应构成C-Se键，研发一种高效合成芳基苯基不对称硒醚。实验以芳基苯硼酸与苄基硒氰酸酯为反应底物，通过铜盐催化氧化偶联反应制备了芳基苄基不对称硒醚，考察了不同催化剂、溶剂等对反应的影响。实验结果表明：当苯硼酸与苄基硒氰酸酯的摩尔比为1.5 : 1时，以50 mol%的Cu(TFA)2为促进剂，10 mol%的8-羟基喹啉（8-HQ）为配体，3当量的K2CO3为碱，CH3CN为反应溶剂，在回流条件下反应2 h，偶联产物苯基苄基硒醚的分离收率最佳可达90%。本研究路线所使用的起始原料易得，来源丰富，反应条件温和，操作简便，芳基硒醚的制备提供了一种简便的方法。关键词：芳基苯

3、硼酸，苄基硒氰酸酯，硒醚，铜促进STUDY ON THE SYNTHESIS OF ARYL SELENIDES BY CROSS-COUPLING REACTIONS UNDER THE CATALYSIS OF COPPER SALTSABSTRACTAryl selenide as a very important selenium organic compound, often used as an intermediate, is widely used in pharmaceutical synthesis, pesticides synthesis, materials synt

4、hesis. So it is very significant to development an efficient and practical path to produce aryl selenide. Cross-coupling is one of the best effective paths for the synthesis of C-C pond and C-X pond. Since synthesis of C-S bond form C-H began to get attention, more and more literature on C-Se bond s

5、ynthesis method have published. In our study, we have development a new method to promote the reaction under the catalysis of copper salts.With the cross-coupling of arylboronic acid and benzyl selenocyanate to form phenyl benzyl diselenides, the reaction conditions, including the kinds of catalysts

6、, solvent and so on, were screened. When the ratio of arylboronic acid and benzyl selenocyanate was 1.5: 1, the optional reaction was obtained that the reaction was carried out with 50 mol% of Cu(TFA)2, 10 mol% 8-Hydroxyquinoline, 3 equiv. of K2CO3 in refluxing CH3CN for 2 h. Under this optimal reac

7、tion conditions, the phenyl benzyl selenide was obtained in 90% yield. In conclusion, novel routes for the synthesis of aryl selenides have been proposed from commercial available raw materials. The newly developed methods were facile, mild and easy to operate. Key words: copper salts, catalysis, ar

8、yl selenides, arylboronic acids， diselenide目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc13901 摘要 第一章 绪论1.1 前言通过铜盐氧化交叉偶联是生成碳-杂键最有效率的线路之一，并被用于合成各式各样的结构单元和生物活性天然产物1。直接通过C-H键硒化形成C-Se键的反应也逐渐得到关注。有机硒化合物在化学合成中常作为一种重要的中间体广泛的应用于医药、农药、材料等领域2。所以研究C-Se键的形成具有非常好的前景。1998年Chan3,4,5等课题组提出了一种新颖的以铜为催化剂生成碳杂键的生成方法。Scheme 1-1本课题以此为

9、基础，研究以铜盐为促进试剂进行芳基硼酸与硒氰酸脂的偶联反应，研究一种方便的、反应温和的芳基苯基有机硒醚的制备方法。1.2 硒元素硒在化学周期表位于第四周期，VI A族，硒的原子序数是34，相对原子质量是78.96。它属于氧族元素，化学性质与氧、硫类似，所以可以通过硫的某些反应性质，推测硒的性质，但也有性质与硫完全不同，这为我们研究硒的某些反应提供了一种模仿的方向。有机硒是硒重要的存在方式，也是在人体内存在的主要方式。研究有机硒的反应和性质，是一个重要的内容。而第一个合成的有机硒是二乙基硒醚，它在1836被制备出来。但它有强烈的的恶臭, 纯化困难, 衍生物不够稳定等因素使这个化合物的纯化与鉴定却

10、拖延到1869年。近代合成方法和设备的发展使高产率、高纯度制备、分离纯化硒有机化合物成为可能6。硒试剂及其中间体在有机合成化学中应用成果不断诞生, 发展迅速。此后主要硒试剂的商品化为其在合成化学中的应用奠定了基础。有机硒的研究，就是研究如何在分子中，合理高效的引入含有硒的官能团。1.3 关于C-Se键的合成路线C-Se偶联反应是近来已被广泛研究，并且有较多的研究报道。1980年，Migita课题组首次以钯为催化剂，催化芳基卤化物与胺、硫醇等的发生偶联生成二芳基硫醚7。在该反应条件下能得到很好收率的二芳基硫醚产物。虽然该实验没有研究C-Se键，但是硫与硒为同一主族，为C-Se键的合成提供了思路。

11、2002年，Kabalka8课题组报告了乙烯基硼酸和乙烯基硼酸酯容易与苯基硒氯在离子液体如丁基咪唑鎓四氟硼酸盐（BmimBF4）和丁基咪唑鎓溴生成相应的苯基乙烯基硒反应。实验采用1-己烯基硼酸与苯硒氯反应，加入BmimBF4，回流2 h, 产率为82%。反应特点是溶剂可循环再用，不会又损失。Scheme 1-22006年，Fukuzawa 9课题组，用供电子基团溴苯与PhSeSePh反应，用Pd盐做催剂，Zn做还原剂，得到硒醚，并且产率较高。Scheme 1-32007年，Taniguchi10课题组介绍的不对称合成单硫化物（硫化物，硒化物或者碲化物）由有机苯硼酸二硫化物（硫化物，硒化物，碲化

12、物）由碘化铜-2，2-二吡啶（1:1）做催化剂。用DMSO - H2O(2 ml/1 ml)做溶剂，在100 oC下，形成硒醚，并且需要通入空气，让空气做氧化剂，否则产率只有3%左右，当改用不同类的苯硼酸，反应产率在80%左右，最低为60%。Scheme 1-42008年，李若信11等研究了在无水THF - HMPA中，用催化量的CsOH与一定量的KOH，用碱作缩合剂促进端基炔与芳硒基溴的反应，合成了一系列炔基芳基硒醚，产率在60% - 70%之间。该方法只需催化量的CsOH，端基炔可快速地进行硒化炔硒醚，反应时间短，为炔硒醚的制备提供了一种新的合成方法。Scheme 1-52009年，黎永铭

13、12合成了不同结构的硒多糖。通过改变硒醚类化合物的结构在多糖中引入不同的含硒化合物。采用的方法是用NaBH4还原硒粉制得NaSeH。在室温下碱性水溶液中与氯乙酸氯3-丙酸和对溴甲基苯甲酸反应，制得相应的羧酸硒醚, 用乙酸硒醚分别与邻氨基苯甲酸和水杨酸反应引入其他基团。最后再与麒麟菜多糖中的羟基发生醚化反应得到含硒醚结构的新型硒多糖，产率可达60 %。2010年，Bhadra13课题组用氧化铝负载硫酸铜做催化剂，苯基溴化硒与有机硼烷发生亲电取代，生成二苯基硒，烷基苯硒。该方法的优点是催化剂便宜可回收，对生态友好，毒性小。实验用THF做为溶剂，加入K2CO3，反应温度为70 oC。反应产率在60

14、%以上，是一种方便，高效的合成路径。该反应的最显著的特点是PhSe+在有亲核试剂（如芳基硼烷，硅烷，和锡烷）存在的情况下温和的发生亲电取代。Scheme 1-6同一年，Reddy14课题组首次用硒脲代替硒，让硒脲与卤苯溶于DMSO, 在CuO纳米材料颗粒的催化下，80 oC下生成二苯硒醚，产率在85%左右。后来又将卤苯类化合物换成苯硼酸类化合物，在同种条件下生成二苯硒醚。实验产率依旧比较高，平均在60%。实验通常需要反应时间较长，通常需要10个小时以上的反应。催化剂在空气中稳定，可以回收。Scheme 1-72011年，Vardhan15课题组研究了在没有配体的情况用纳米结构的CuO做催化剂，

15、交叉偶联有效的合成了C-Se键。在纳米CuO催化剂下，用一些廉价的，市场上方便购买的试剂合成硒醚。他们用卤苯与硒氰酸钾，用DMSO当溶剂，加入一定量的KOH，加热到110 oC，反应15 h。实验特点是不需要其他添加剂，催化剂方便回收，只需要冲洗干净后，干燥。Scheme 1-82012年，Kassaee16课题组将催化剂聚焦于纳米结构的Fe3O4。用纳米结构的Fe3O4为催化剂，卤苯类化合与Se或者Te反应，用DMSO做溶剂，加入2个当量的KOH,在90 oC下反应4 h，生成二硒醚。在有Fe3O4的存在反应产率普遍较高，反应速率较快，选择性好。最优的条件下几乎可以达到98%。值得注意的是催

16、化剂Fe3O4可回收使用。唯一比较遗憾的是在重复利用之后，它的催化效果会下降，在重复多次之后，催化剂就会无效。实验结果表明碘苯类化合和溴苯类化合物共的产率十分高，但碘苯类化合物的产率比溴苯类化合物要高。Scheme 1-92012年，唐渝17发现在氮气保护下，以水做溶剂，在室温下硒粉被硼氢化钠还原得到硒氢化钠，硒氢化钠与水溶的丙烯酸乙酯，苯乙炔或其他，-不饱和化合物发生亲核加成反应合成了7个对称硒醚产物，产率最高可达97%，提出了一种用硒氢化钠合成单硒醚的新方法。Scheme 1-102012年，Vanessa18课题组从改变有机溶剂入手，用硅油做有机溶剂, 用二苯二硒醚与苯硼酸合成有机硒醚。

17、该课题组用硅油做有机溶剂，在其中加入DMSO，用CuI做催化剂，不需要氮气保护，直接在空气下，110 oC下，加热回流。反应产率平均在80%。而且甘油和碘化铜可以通过简单地处理进行回收。但是，不足的地方是反应时间较长，需要30 h。Scheme 1-112012年，聂彩平19课题组，介绍碘苯与硒粉，生成硒醚或者二硒醚的反应。芳基碘苯与硒粉混合，DMSO做溶剂，碘化铜做催化剂，120 oC下，反应18 h。Scheme 1-122013年，郑波20课题组研究了二苯基二硒与苯硼酸反应并优化了反应条件。他们依次将3 mol% 1，10-phen H2O，0.1 ml Na2CO3(5%)溶于乙醇中，

18、反应5 h，气相产率高达99%。Scheme 1-132013年，Singh21课题组成功的让甲酰胺和二硒醚在没有金属做催化剂时，有效的，有选择性地发生偶合反应，生成氨基甲酸酯硒。反应用4个当量的70% TBHP做溶剂，加入少量分子筛，在120 oC下反应12 h，需要通氮气保护，产率高达68%。并且有较好的适用性。Scheme 1-142014年，于金涛22课题组研究了苯硼酸在便宜的铜盐存在下发生ChanLam偶联反应，生成硒醚。他们研究了芳基硼酸与硒粉在不同的Cu盐催化下生成有机硒的反应。并对一系列铜盐做了研究，包括碘化铜（CuI）、氧化铜（CuO）、氧化亚铜（Cu2O）、氟化铜（CuF2

19、）。得出最优条件是：用氟化铜做催化剂，用Py/CuSO4(2 : 1)，100 oC，12 h。这种新型的Cham-Lam反应收率优良，选择性较好适，用的范围也较宽。Scheme 1-152014年，Xavier23 课题组，成功在室温下，在没有任何催化剂的条件下，将活化的烯烃直接与苯基硒硼烷反应。实验以THF为溶剂，在25 oC(既室温)反应16 h，即可有产物生成。Scheme 1-162014年，Amit24课题组同样提出了苯硼酸与二芳基二硒反应生成硒醚。实验采用4-甲氧基苯硼酸与二芳基二硒，用无水硫酸铜做催化剂，用乙醇做溶剂，加入少量硼氢化钠，冲氮气保护，加热回流，反应8 h，得到产物

20、，产率在85%左右。Scheme 1-171.4 本文的研究意义和目的近些年来合成C-Se键常采用二芳基二硒为硒源，Se-Se键断裂之后与其他的化合物（卤苯、苯硼酸等）生成硒醚。另外也有报道以硒粉、硒脲为硒源。但是硒氰酸酯与苯硼酸反应生成硒醚的报道较少。因此本课题在此为基础，以铜盐为催化剂，以芳基硼酸与硒氰酸酯为反应底物，研究一种方便的、反应温和的制备芳基苯基有机硒醚的方法。实验最初准备用苯硼酸与苯基硒氰酸酯为模板试验，但由于苯基硒氰酸酯难以获得，再根据文献查阅，最终采用的实验方法是用苯硼酸与苄基硒氰酸脂为底物进行实验。Scheme 1-18第二章 实验部分2.1 主要仪器与装置（1）Ther

21、mo Trace GC Ultra气相色谱仪；（2）Thermo Trace ISQ气质联用仪；（3）Bruker AVANCE 500 核磁共振仪（500 MHz）；（4）BUCHI Melting Pointing M-565熔点测定仪；（5）ThermoNicolet AVATAR 370 FT-IR 光谱仪测定；（6）集热式恒温加热磁力搅拌器，电子节能控温仪，水泵，旋转蒸发仪。2.2 主要试剂与材料表2-2 主要试剂与药品名称分子式分子量沸点（oC）级别厂家乙醇C2H6O46.0478.4AR上海凌峰化学试剂乙腈C2H3N41.0581.1AR天津永大化学试剂8-羟基喹啉C9H7NO1

22、45.16267AR北京西中化工厂氯化亚铜CuCl98.99/AR阿拉丁试剂有限公司碘化亚铜CuI190.45/AR阿拉丁试剂有限公司氯化铜CuCl2170.45/AR阿拉丁试剂有限公司溴化铜CuBr2223.35/AR阿拉丁试剂有限公司氟化铜CuF2101.54/AR阿拉丁试剂有限公司醋酸铜Cu(OAc)2199.65/AR阿拉丁试剂有限公司硫酸铜CuSO4159.61/AR阿拉丁试剂有限公司氧化亚铜Cu2O143.09/AR上海试剂工厂氧化铜CuO79.54/AR上海试剂工厂芳基硼酸Ar-B(OH)2/AR苏凯路化学硒基氰酸钾KSeCN104.98/AR阿拉丁试剂有限公司碳酸钾K2CO31

23、38.21/AR江苏彤晟化学试剂其他：柱层析填料为SiO2 (粒度为200-300目)2.3 实验步骤2.3.1 制备苄基硒氰酸酯制备苄基硒氰酸酯25：在50 ml的两颈瓶中加入无水乙醇（20 ml ），加入溴苄(2.0 g, 12 mmol)，通入N2保护，不停地缓慢搅拌。搅拌大约10 min，溶液变得澄清，加入KSeCN (1.4 g，10 mmol), 在室温下反应4 h。期间使用气相色谱法监测反应进度。停止反应后，先加入少量水，再用25 ml乙醚萃取三次，取有机相，用饱和食盐水洗1到3次。取有机相，用无水硫酸镁干燥4 h。之后过滤，将得到的溶液，通过旋蒸蒸发仪旋干，用硅胶柱层析法过柱（

24、石油醚：乙酸乙酯50:1）得到干净的产物1.3 g，产率65%； White solid, mp 72.4 C; 1HNMR (500 MHz, CDCl3): = 4.33 (s, 2H), 7.27 - 7.39 (m, 5H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 32.8, 101.7, 128.7, 129.0, 129.1, 135.3; GC-MS (EI): m/z 197 (M+, 10)，91(100).Scheme 2-1 苄基硒氰酸酯的合成2.3.2 十二烷基硒氰酸酯的制备制备十二烷基硒氰酸酯：在50 ml的两颈瓶中加入无水乙醇（20 ml），加入K

25、SeCN（0.44 g，3 mmol），不停的缓慢搅拌，直至溶液澄清，加入溴代十二烷（1.71 g, 4.5 mmol），加热回流反应4 h，期间使用气相色谱做监测。停止反应后，将反应液抽滤，洗涤。得到的溶液用旋转蒸发仪蒸去溶剂，最后用柱层析法（先用纯石油醚将溴代十二烷洗去，再用石油醚：乙酸乙酯 = 50 : 1过柱）得到黄色油状液体0.78 g，产率94%。Yellow liquid; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 0.86 - 0.90 (m, 3H), 1.3 - 1.9 (m, 20H), 3.04 - 3.07(m, 2H); 13C NMR (500 MHz

26、, CDCl3): = 14.04, 22.62, 28.78, 29.06, 29.26, 29.31, 29.45, 29.53, 29.62, 30.76, 31.52, 31.84, 101.44; GC-MS (EI): m/z 248(M+, 26), 43(100).Scheme 2-2 十二烷基硒氰酸酯的合成2.3.3 主要实验步骤有机硒醚的制备 制备有机硒醚：本课题采用在Cu促进条件下，通过Chan-Lam偶联反应构成C-Se键，苯硼酸与苄基硒氰酸酯发成偶联反应，研发一种高效合成不对称硒醚的方法。反应方程如下：Scheme 2-3 苄基苯基硒醚的合成称取 0.3 mmol苯硼

27、酸和0.2 mmol苄基硒氰酸酯至装有磁石的50 ml两颈烧瓶，加入0.5 eq.的Cu(TFA)2，0.02 mmol八羟基喹啉, 0.083 g碳酸钾, 10 ml乙腈，打开磁石搅拌器，打开电炉加热至80 oC升温回流; 反应期间每隔一段时间，收集0.5 ml左右的反应液，分别通过气相色谱仪和气质联用仪，获得谱图。当连续一段时间，反应物不再增多时，停止反应，记录反应所用时间，并且估计反应程度;停止反应后，待溶液自然冷却后，低压抽滤，将得到的溶液置于旋蒸瓶中，旋蒸至只有5 ml左右，加入约0. 8 g硅胶粉，继续旋干，直至硅胶粉成粉末状，没有固体结块，且没有粘在旋蒸瓶上时，可停止旋蒸; 将得

28、到的硅胶粉，用柱层析法，分离产物，将得到的液体置于干净的50 ml旋蒸瓶中，旋干; 将得到的干净的产物用CDCl3溶解，获得核磁谱图（具体合成产物结果见下一章）。2.4色谱条件Thermo Trace GC Ultra气相色谱仪，色谱柱：HP-5，30 m 0.32 mm 0.25 m；柱温：80 oC保持2 min，15 oC/min程序升温至250 oC，保持5 min；载气流速：1.0 mL/min；分流比30:1。Thermo Trace ISQ气质联用仪，色谱柱：TG 5MS毛细管柱，60 m 0.25 mm 0.25 m；柱温：80oC保持2 min，15oC /min程序升温至2

29、50oC，保持5 min；载气流速：1.4 mL/min，分流比30:1；质谱条件：离子源温度200oC；EI离子化方式；电子能量70 ev；质荷比范围40 - 500。1H-NMR和13C-NMR在Bruker AVANCE 500 核磁共振仪（500 MHz）上测定，熔点使用BUCHI Melting Pointing M - 565熔点测定仪。柱层析以硅胶为吸附剂，以石油醚和乙酸乙酯为洗脱剂。第三章 结果与讨论3.1 反应条件优化3.1.1催化剂对反应的影响实验用苯硼酸和苄基硒氰酸酯为反应底物，具体实验步骤如下：取25 ml的两颈瓶，依次加入苯硼酸(0.063 g, 0.50 mmol)

30、、苄基硒氰酸酯(0.039 g, 0.20 mmol)、8-羟基喹啉 (20 mol%)、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、铜盐（0.2 mmol），CH3CN (4 mL)，升温至回流。反应期间使用气相色谱仪进行监测。反应结束后，抽滤。滤液用乙腈稀释至20 - 30 mL, 以萘为内标物，通过GC内标法测定苯基苄基硒醚收率，不同催化剂实验结果见表3-1。表3-1 不同铜盐催化效率研究aEntryCu (20 mol%)Yield d(%)1CuCl352CuI233Cu2O134CuF2115CuCl2236CuBr2257CuSO468Cu(OAc)2329Cu(TF

31、A)25710CuO1111bCu(TFA)24912cCu(TFA)242a 实验条件：苯硼酸（0.5mmol），苄基硒氰酸酯（0.20 mmol）、8-羟基喹啉 (20 mol%)、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、铜盐（0.2 mmol），乙腈（4 ml）加热回流12h；b：O2环境下；c：N2保护下；d：Yield是使用萘做内标物，使用气相色谱得到的数据。实验总共采用了10种不同的铜盐催化剂。通过实验数据，得到了不同的铜盐对反应有不同的催化效果。由实验结果可知，使用CuSO4的催化效率最低，苯基苄基硒醚的收率仅为6%，几乎不反应（Entry 6, Table 3-

32、1）。此外, 亚铜盐类的催化剂的收率普遍不高（Entry 1、2、3, Table 3-1），最高仅为35%(Entry 1, Table 3-1)。在所有实验中效果最佳的是Cu(TFA)2，苯基苄基硒醚的收率为57%(Entry 9, Table 3-1)。因此，我们再探究O2的影响，以Cu(TFA)2为催化剂，分别在O2环境与N2环境下进行实验，在O2环境下，苯基苄基硒醚的收率49%，在N2环境下，苯基苄基硒醚的收率降低至42%。因此我们得到适合的催化剂为Cu(TFA)2，并且直接空气氛围下反应就能满足反应体系的进行。3.1.2 催化剂和添加物比例对反应的影响实验用苯硼酸和苄基硒氰酸酯为反

33、应底物，用Cu(TFA)2为催化剂具体实验步骤如下：取25 ml两颈瓶，依次加入苯硼酸(0.063 g, 0.50 mmol)、苄基硒氰酸酯(0.039 g, 0.20 mmol)、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、CH3CN (4 mL)，升温至回流。反应期间使用气相色谱仪进行监测。反应结束后，抽滤。滤液用乙腈稀释至20 - 30 mL, 以萘为内标物，通过GC内标法测定苯基苄基硒醚收率。实验结果如表3-2。表3-2 催化剂与添加剂比例的研究aEntryCu(TFA)2 (equiv)8-HQ (mol%)Yield(%)10.20-720.2044530.201059

34、40.20205750.20401860.30107070.40108480.50109890.601098101.001096111.00-65a 实验条件：苯硼酸（0.5mmol），苄基硒氰酸酯（0.20 mmol）、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、铜盐（0.2 mmol），乙腈（4 ml），加热回流，在大气下反应1-2h；b Yield是使用萘做内标物，使用气相色谱得到的数据。通过实验，我们可以得出催化剂与配体的比例对反应有显著的影响。当Cu(TFA)2有0.2 eq，不存在8-HQ时，反应收率仅有7%（Entry 1, Table 3-2）。当只加入4 mol%

35、的8-HQ时，收率明显上升（Entry 2, Table 3-2）。而随着8-HQ增多，收率持续增加，最多增加量为57%（Entry 2、3、4, Table 3-2）。当8-HQ增加到40 mol%时，收率反而降低（Entry 5, Table 3-2），因此确定8-HQ添加量为10 mol%。之后再改变Cu(TFA)2的量，随着Cu(TFA)2的增加，收率也随之增加。在Cu(TFA)2为0.5时，苯基苄基硒醚的收率达到98%（Entry 3、6、7、8, Table 3-2），但之后再增加催化剂的量，效果不佳（Entry 9、10, Table 3-2）。但是，1.0 equiv.的催化剂

36、的量，没有8-HQ时，收率又达到了65%。3.1.3 底物的量对反应的影响实验用苯硼酸和苄基硒氰酸酯为反应底物，用为催化剂具体实验步骤如下：取25 ml两颈瓶，依次不同量的苯硼酸、苄基硒氰酸酯(0.039 g, 0.20 mmol)、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、 Cu(TFA)2(0.013 g, 0.13 mmol)、 8-HQ(0.0030g, 0.02 mmol)、CH3CN (4 mL)，升温至回流。反应期间使用气相色谱仪进行监测。反应结束后，抽滤。滤液用乙腈稀释至20 - 30 mL, 以萘为内标物，通过GC内标法测定苯基苄基硒醚收率。实验通过改变苯硼酸的

37、量来研究最佳的底物添加量。实验结果如表3-3。表3-3 底物量对反应影响的研究aEntryBoronic acid (equiv.)Yieldb (%)11.06121.17531.27941.38251.49061.59571.697 81.79792.098a 实验条件：苄基硒氰酸酯（0.20 mmol）、K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、Cu(TFA)2（0.5 mmol）、8-羟基喹啉 (20 mol%)、乙腈（4 ml），加热回流，反应2 h；b Yield是使用萘做内标物，使用气相色谱得到的数据实验数据表明，随着苯硼酸的增加，收率越来越高。当1.5 equiv.

38、 的苯硼酸能得到95%的产率（Entry 6, Table 3-3）。当再增加苯硼酸的量时，副产物的量上升，但反应选择性下降，并且产率没有显著的增加（Entry 7、8、9, Table 3-3）。因此选择的最佳的苯硼酸的量为1.5 equiv.。综上所述，最佳的实验条件是：苯硼酸 (0.30 mmol)，苄基硒氰酸酯 (0.20 mmol)，三氟醋酸铜 (0.1 mmol)，8-羟基喹啉 (0.02 mmol)，碳酸钾 (0.6 mmol),乙腈 (4 mL)。3.2 底物拓展与讨论3.2.1苯硼酸的拓展与讨论在条件优化后，我们用不同取代基的芳基苯硼酸做反应物与苄基硒氰酸酯反应，生成不对称的

39、芳基硒醚，通过柱层析法分离得到产物，实验结果如图3-4。表3-4 苯硼酸的拓展实验aEntrySubstance 1Products3Yielda(%)11a3a8321b3b8331c3c7841d3d8051e3e6261f3f5771g3g4481h3h6791i3i53101j3j82111k3kTrace121l3l56131m3m90a： 实验条件：苯硼酸 (0.30 mmol)，苄基硒氰酸酯 (0.20 mmol)，三氟醋酸铜 (0.1 mmol)，8-羟基喹啉 (0.02 mmol)，碳酸钾 (0.6 mmol)，乙腈 (4 mL)，加热回流，在大气下反应2 h；b Yield

40、是指实际实际的通过过柱得到的产率。由反应结果可知无论苯硼酸的取代基是吸电子还是给电子基团反应都能进行。当取代基是给电子基团时，像甲基时，反应都有较好的产率。但是甲基处于间位时，产率有所下降，可能是因为有位阻效应(Entry 1、2、3, Table 3-4)；当取代基是甲氧基时，产率比甲基低，最低只有57%（Entry 4、5、6, Table 3-4）；当反应物是苯硼酸时，收率有90%（Entry 13, Table 3-4）; 当反应物是4-乙烯基苯硼酸，收率也能达到82%（Entry 10, Table 3-4）当取代基是吸电子基团时，反应收率下降，最低只有53%（Entry 7、8、9

41、, Table 3-4），并且有副产物联苯硒醚产生。此外，当反应物是反式苯基乙烯硼酸为底物，有56%的收率（Entry 12, Table 3-4）；但是当用吡啶硼酸为反应物时，反应不进行（Entry 11, Table 3-4）。3.2.2 新的苄基硒氰酸酯的合成与拓展为了进一步对底物进行探讨，我们在实验最后想要将底物苄基硒氰酸酯改为其他的硒氰酸酯类，但是由于其他类型的硒氰酸酯难购买，所以我们在实验最后又尝试性的合成新的硒氰酸酯。实验以硒氰酸钾为硒源，实验结果如下：表3-5 硒氰酸酯合成的研究a EntrySubstance 4Yield c(%)1溴代环己烷4aTrace2溴代环己烷b4b

42、Trace3环己烯4cTrace4氯丙烯4d11%5溴丙烯4e62%6异氯丁烷4fTrace7溴代碳十二烷4g89%a 实验条件：4（0.3 mmol），KSeCN(0.2 mmol)，乙醇（5 ml）为溶剂，40，反应2 h;b 加入CuCl 0.1 mmolc Yield是使用气相色谱使用归一化法得到的数据实验最终成功合成两种新的硒氰酸酯（Entry 5、7, Table 3-5）实验结果表明短链的烷烃很难生成产物（Entry 1、2、3, Table 3-5），但是产物若有强吸电子的能力就可能生成产物，但是，短链的烯烃与苄基硒氰酸钾反应时，由于易挥发，有着十分强烈性的恶臭，所以我们试着增

43、加碳数，一方面可以增加吸电子能力，一方面熔沸点上升，可以减少恶臭味。最终我们尝试了溴代十二烷，结果十分好, 成功合成了十二烷硒氰酸酯，气相产率为89%。最后将得到的十二烷硒氰酸酯与苯硼酸在最优条件下进行上述反应，成功合成了十二烷基苯基硒醚5g，反应方程如下：Scheme 3-1 十二烷基硒氰酸酯的合成3.3 结构表征4-Methylphenyl benzyl selenide 3aYield: 83%; Yellowish solid, mp: 35.7oC ; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 2.35 (s, 3H), 4.09 (s, 2H), 7.07-7.38 (

44、m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 21.0, 32.5, 126.6, 126.7, 128.3, 128.8, 129.7, 134.0,137.3, 138.9; GC-MS (EI): m/z 262 (M+, 10), 91(100). 3-Methylphenyl benzyl selenide 3bYield: 83%; Yellow oil; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 2.32 (s, 3H), 4.13 (s, 2H), 7.07-7.29 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): =

45、 21.1, 32.1, 126.7, 128.0, 128.3, 128.7, 128.8, 130.2, 130.4, 134.1, 136.0, 138.7; GC-MS (EI): m/z 262 (M+, 10), 91(100). 2-Methylphenyl benzyl selenide 3cYield: 78%; Yellow oil; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 2.36 (s, 3H), 4.10 (s, 2H), 7.10-7.48 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 22.3, 31.3, 126.4,

46、126.8, 127.2, 128.4, 128.8, 129.8, 131.7, 133.0, 138.3, 139.9; GC-MS (EI): m/z 262 (M+, 10), 91(100). 4-Methoxypheny benzyl selenide 3dYield: 80%; Yellowish solid, mp: 42 oC; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 2.59 (s, 3H), 4.22 (s, 2H), 7.23-7.29 (m, 5H), 7.50 (d, J = 8,45 Hz, 2H),7.82 (d, J = 8,40 Hz, 2H)

47、; 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 33.1, 55.2, 114.6, 120.0, 126.6, 128.3, 128.8, 136.5, 139.1, 159.6; GC-MS (EI): m/z 278 (M+, 15), 91 (100). 3-Methoxypheny benzyl selenide 3eYield: 62%; Yellow oil; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 3.76 (s, 3H), 4.14 (s, 2H), 6.81-7.28 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 32.

48、1, 55.2, 113.4, 118.5, 125.5, 126.8, 128.4, 128.8, 129.7, 131.4, 138.6, 159.6; GC-MS (EI): m/z 278(M+, 15), 91(100). 2-Methoxypheny benzyl selenide 3fYield: 57%; Yellow oil; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 3.88 (s, 3H), 4.12 (s, 2H), 6.85-7.38 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 29.6, 55.8, 110.5, 120.3

49、, 121.4, 126.8, 128.1, 128.4, 128.9, 132.4, 138.4, 158.0; GC-MS (EI): m/z 278(M+, 15), 91(100). 4-cyanophenyl benzyl selenide 3gYield: 44%; Yellow solid, mp: 95 oC; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): =4.21 (s, 2H), 7.27-7.49 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 31.6, 110.2, 118.7, 127.4, 128.7, 128.9, 131.9,

50、132.2, 137.0, 138.6; GC-MS (EI): m/z 273 (M+, 10), 91(100).4-(Methoxycarbonyl)phenyl benzyl selenide 3hYield: 67%; Yellowish solid, mp: 106 oC; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 3.92 (s, 3H), 4.20 (s, 2H), 7.29-7.90 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 31.5, 52.1, 127.2, 128.4, 128.6, 128.9, 129.9, 131.5,

51、137.7, 138.0, 166.8; GC-MS (EI): m/z 306 (M+, 10)，91(100). 4-formylphenyl benzyl selenide 3iYield: 53%; Yellow solid, mp: 66 oC; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 4.25 (s, 2H), 7.27-7.74 (m, 9H), 9.96 (s, 1H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 31.4, 127.3, 128.7, 128.9, 129.9, 131.5, 134.8, 137.3, 140.8, 191.3;

52、GC-MS (EI): m/z 276(M+, 10), 91(100). 4-Ethenylphenyl benzyl selenide 3jYield: 82%; Yellowish solid, mp: 56 oC; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 4.12 (s, 2H), 5.27 (t, J =5.5 Hz, 1H), 5.76 (t, J = 5.0 Hz, 1H), 6.70 (dd, J = 17.6, 10.9 Hz, 1H), 7.22-7.43 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 32.3, 114.1, 12

53、6.7, 126.9, 128.4, 128.8, 130.0, 133.7, 136.3, 136.8, 138.6; GC-MS (EI): m/z 274(M+, 10)，91(100). Benzyl trans-styryl selenide 3lYield: 56%; White solid, mp: 43 oC; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 4.06 (s, 2H), 6.80 (d, J = 15.9 Hz, 1H), 7.05 (d, J = 15.9 Hz, 1H), 7.23-7.37 (m, 10H); 13C NMR (125 MHz, CD

54、Cl3): = 29.9, 118.9, 125.8, 127.0, 127.3, 128.3, 128.6, 128.9, 133.6, 137.3, 138.3; GC-MS (EI): m/z 274(M+, 10，91(100). Phenyl benzyl selenide 3mYield: 90%; Yellowish solid, mp: 32.3 oC; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 4.13 (s, 2H), 7.21-7.48 (m, 10H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 32.6, 126.8, 127.3, 128.

55、4, 128.6, 128.9, 130.5, 133.6, 138.6; GC-MS (EI): m/z 248 (M+, 10)，91(100). dodecyl(phenyl)selane 5gYield: 74%; Yellow liquid; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 0.88-0.93 (m, 3H), 1.28-1.44(m, 18H), 1.69-1.75(m, 2H), 2.91-2.95(m, 2H), 7.22-7.52 (m, 5H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 12.12, 22.70, 27.96, 29.1

56、0, 29.36, 29.51, 29.59, 29.64, 29.65, 29.85, 30.17, 31.93, 126.56, 128.95, 130.76, 132.28; GC-MS (EI): m/z 326 (M+, 30)，158(100). 第四章 总结与展望4.1 总结本实验在前人的研究下，进一步深入探讨了C-Se键的合成，对实验中催化剂种类，添加物种类，催化剂和添加物的比例，苯硼酸底物的量等进行探索，总共成功合成了13种不对称硒醚。在苄基硒氰酸酯的制备中，我们用KSeCN为硒源。因为SeCN根具有非常强的亲核性，它与吸电子基团较容易反应，易与卤代烷发生亲核取代反应，生成硒

57、氰酸酯。在合成硒醚的过程，我们直接用苄基硒氰酸酯与芳基苯硼酸反应生成硒醚。与常见的硒醚合成方法相比，该方法底物适用性较强，苯环上有给电子基团、卤素取代时，反应能有较好的收率，对于苯环上有强吸电子基团的硼酸也有中等的收率，有较好的底物适应性。但是，不能制备含氮杂环苄基硒醚。4.2 展望上个世纪70年代开始，直至今日， C-Se键合成研究越来越成熟。已有的合成C-Se键的方法有硒氢化钠亲核加成法、金属试剂还原断裂二硒醚法、硒试剂转移法、CsOH合成法、过渡金属催化法等，我们希望找到一种高效的，绿色的，实用范围广的合成C-Se键方法。然后无论是哪种合成方法都不能做到尽善尽美。对本实验而言，催化剂铜盐

58、用量较多，并且铜盐使用后不方便回收，因此需要寻找新的催化剂，或者改变催化体系以降低催化剂的使用量。参考文献1 Singh P., Batra A., Singh P., Kaur A., Singh K. N. Oxidative CSe Coupling of Formamides and Diselenides by Using Aqueous tert-Butyl Hydroperoxide: A Convenient Synthesis of SelenocarbamatesJ. Eur. J. Org. Chem., 2013, 16: 7688-7692.2 田丰收, 陈亚红, 杨

59、贯羽 等, 二硒醚的合成进展J. 化学试剂, 2007, 29(8): 469-473.3 Chan D. M. T., Monaco K. L., Wang R. P., Winters M. P. New N- and O-Arylations with Phenylboronic Acids and Cupric AcetateJ. Tetrahedron Lett., 1998, 39: 2933-2936.4 Evans D., Katz J., West, T. Synthesis of Diaryl Ethers through the Copper-Promoted Aryla

60、tion of Phenols with Arylboronic Acids. An Expedient Synthesis of ThyroxineJ. Tetrahedron Lett., 1998, 39: 2937-2940.5 Lam P., Clark C., Saubern S., Adams J., Winters M., Chan D., Combs A. New Aryl/Heteroaryl C-N Bond Cross-Coupling Reactions via Arylboronic Acid/Cupric Acetate ArylationJ. Tetrahedr