第四章元素有机化合物的应用

第四章元素有机化合物在有机合成中的应用有机物中元素常见元素：C、H、O、N、Cl、Br、I等不常见元素：P、S、B、Si、K、Li、Na、Mg、Zn、Al、Cd及过渡金属元素等。

元素有机化合物有特殊的性质，研究较多，比较热门。元素有机化合物的开发和利用，成为当代有机合成的一个重要特征。4.1.1膦Ylid形成R上带有吸电基更稳定！4.1有机膦试剂4.1.2膦Ylid的应用Wittig反应、酰化反应、烃化反应、偶联反应等。膦Ylid与醛、酮反应形成碳碳双键与RCOCl反应与RCH2Br反应双Ylid氧化偶联成环Wittig反应三大优点：1、高度的位置专一性例1：例2：维生素D2的合成例3：2、与α，β-不饱和羰基化合物反应时，不发生1，4加成，仅发生1，2加成。双键位置固定，适合萜类、多烯的合成，不受–OH、-COOR的影响！例：维生素A1某酯维生素A13、具有立体选择性在非极性试剂中:共轭稳定的膦Ylid与RCHO反应生成反式烯烃；不稳定的膦Ylid与RCHO反应生成顺式烯烃。稳定的膦Ylid：不稳定的膦Ylid：例1：甲基胭脂素的合成例2：合成茉莉酮的有效中间体的合成茉莉酮中间体Wittig反应的缺点：（1）原料叔膦价格昂贵；（2）产物烯烃与氧化膦分离困难；（3）某些膦Yild稳定性较差；（4）Wittig反应产率较高，但原子利用率较低。Wittig反应的改进：Wittig–Horner反应膦酸酯碳负离子作为Wittig试剂与醛、酮的反应。膦酸酯制备容易，反应条件缓和，产物易分离。4.2有机硫试剂（硫Ylid及其应用）硫醚型硫Ylid：稳定不稳定亚砜型硫Ylid：稳定4.2.1制备碱碱4.2.2硫Ylid与羰基化合物的反应4.2.2.1和的应用由醛、酮合成环氧化合物！立体选择性不同！4.2.2.2的应用环丙基硫Ylid，是一种螺构烃化试剂.合成环丁酮衍生物氧代螺构戊烷（59~94%）环丁酮衍生物历程：练习：1、2、4.2.3硫Ylid与亲电烯烃的反应与带有吸电基的双键反应生成环丙烷衍生物，与α，β-不饱和化合物发生1，4-加成。72%85%而与α，β-不饱和化合物发生1，2-加成，形成环氧化合物！例：4.3有机硼试剂1956年Brown发现硼氢化反应，1979年获诺贝尔化学奖！B：1S22S22P1如：BH3外层仅6个电子，是一类亲电试剂。烷基硼烷：BH3、BH2R、BHR2、BR3烷基氯代硼烷：Cl2BR、ClBR2烷基邻苯二氧硼烷：常用缺电性更强，选择性高应用：（1）易与烯烃发生亲电加成反应，形成有机硼烷中间体。（2）易与亲核试剂作用，形成C-C、C-O、C-H等。优点：（1）反应条件缓和，操作简便，产率高（出现新型有机反应）。（2）可用于C-C、C-O、C-H、C-X、C-N的形成。（3）反应具有立体选择性，适合天然产物的合成。4.3.1有机硼试剂的制备1、烷基硼烷反应在室温下进行，快速。反应速度：（1）＞（2）＞（3）（空间效应、电子效应）

室温下大部分烯烃能与BH3形成R3B，但高取代度烯烃可形成RBH2或R2BH，应用更有独特之处（如不对称硼氢化-氧化）。如：二-（3-甲基-2-丁基）硼烷（1）（2）2，3-二甲基-2-丁基硼烷（3）9-硼杂双环[3.3.1]壬烷9-BBN2、邻苯二氧硼烷3、手性硼试剂二-（3-蒎基）硼烷Ipc2BH3-蒎基硼烷IpcBH2（+）-α-蒎烯4.3.2硼烷与烯烃反应的定位效应硼烷或烷基硼烷与烯烃加成时，B加在电子云密度高的碳上。实际：加成方向受电子效应、空间位阻两方面的影响！1.B2H6与不同烯烃加成时，B的进入位置双键两碳原子的电子云密度相差越大，B进入的选择性越高！2.烷基硼烷的空间影响活性：BH3＞RBH2＞R2BH选择性：BH3＜RBH2＜R2BH例：4.3.3反应机理及立体化学通过四员环状过渡态，顺式立体定向加成！立体选择性加成：外消旋体一种物质4.3.4烷基硼烷在合成中的应用4.3.4.1氧化成醇或羰基化合物（形成C—O键）构型不变不对称硼氢化-氧化：D（-）-新薄荷醇（+）-α-蒎烯R（-）-2-丁醇99.1%炔烃的硼氢化-氧化：醇酮醛环烯烃的硼氢化-氧化：大环酮合成麝香4.3.4.2形成C–C键烷基硼烷作为亲电试剂与碳负离子的作用。通式：（1）与α-卤代酮的反应总反应：合成：R1=-CH2CH3R=-CH2CH2CH3

用硼试剂法反应条件温和，操作简便，产率高，优于乙酰乙酸乙酯法。（2）与α-卤代酯的反应4.3.4.3形成C–H键（还原反应）（1）B2H6的还原性室温（2）烷基硼烷的还原性

RBH2、R2BH活性比B2H6低，仅能还原醛、酮，与NaBH4能力相当。醛酮羧酸及羧酸衍生物++-++-++-++-（3）硼氢化反应烯烃烷烃炔烃烯烃4.4有机硅试剂电负性：Si1.74;C2.5;H2.14.4.1烯醇硅醚在有机合成中的应用4.4.1.1烯醇硅醚的制备TMSCl/Et3N/DMF体系:热力学控制产物为主!强碱/TMSCl体系:动力学控制产物为主!LDA:二异丙基胺锂[(i-Pr)2NLi]六甲基二硅氨钠[(Me3Si)2NNa]强碱:金属还原法:偶姻产物4.4.1.2烯醇硅醚的重要合成应用与醛酮的反应:可获得β-羟基酮,且避免交叉缩合反应的发生.羰基化合物的活性次序:醛＞酮＞酯.二正丁基硼三氟甲磺酸盐与α,β-不饱和酮的加成:与卤代烃的反应:叔卤代烷伯卤代烷Diels-Alder反应:烯醇硅醚分子中三甲基硅基的供电性有利于双烯体发生Diels-Alder反应.4.4.2硅Ylid在有机合成中的应用硅Ylid与醛、酮反应生成烯烃,称为Peterson反应.与Wittig反应类似,是合成烯烃最有效的一种方法.4.4.2.1硅