第二章基于非稳定碳负离子的碳碳键形成方法

有机合成

主讲人：南光明第二章基于非稳定碳负离子的碳-碳键形成方法

主要内容：形成碳负离子的原理有机镁和有机锂试剂的制备与反应性格氏试剂和有机锂试剂的反应与合成应用Barbier反应及相关反应有机铈试剂有机锌试剂有机铜试剂的制备及合成2.1形成碳负离子的原理

碳杂原子C-X键，碳的电负性通常小于杂原子，因而，碳原子是正极化的，反之，则是负极化的。键的极化，无论是正极化或负极化效应都可沿着共轭体系传递到共轭体系的末端.

金属原子可让出键合电子对形成一个碳负离子，该亲核的碳可以进攻另一亲电的试剂有机金属化合物（指含有碳-金属键的化合物）的反应性取决于所连的金属，一般而言，所连的金属的正电性越大则该有机金属试剂越活泼有机金属钾、钠化合物的碳-金属键属离子性，具有类似于盐的特性，不溶于非极性溶剂，电正性较小的镁、锌等有机化合物的碳-金属键基本上是共价的，可溶于非极性溶剂如乙醚2.2有机镁和有机锂试剂的制备与反应性2.2.1有机镁试剂（格氏试剂-Grignard）的制备1900年，法国化学家Grignard使用金属镁卤代烃在醚中反应得均相的有机镁试剂，是活泼的碳亲核试剂，1912年诺贝尔化学奖R:烷基、烯基、芳基；X：卤素生成格氏试剂的卤代烃的活性：R-I＞R-Br＞R-Cl格氏试剂还可以通过氢-镁交换进行，即通过对酸性较强的碳基酸的去质子化实现质子-镁的交换制备2.2.1.2有机镁试剂的反应性

有机镁试剂的反应性以亲核性为主，是一类优良的亲核试剂，可与醛、酮、羧酸酯等羧酸衍生物发生亲核加成反应；格氏试剂的碱性反应（格氏试剂制备格氏试剂）

2.2.2有机锂试剂的制备与反应性2.2.2.1有机锂试剂的制备有机锂试剂是一类应用广泛的基本有机金属试剂，有多种方法，常用的有机锂试剂如：正丁基锂、仲丁基锂、叔丁基锂和甲基锂已工业化生产。有机锂试剂制备方法2.2.2.1.1卤代烷与金属锂反应制备由于有机锂的碱性强，用乙醚做溶剂制备时，需要低于-10℃以下进行。烯丙基氯、苄基氯易发生Wurtz类偶联反应此法不适宜制备此类有机锂试剂2.2.2.1.2

通过金属-氢交换制备烃的直接锂化主要取决于被交换氢的相对酸性，酸性比较强的烃（末端炔和三芳基甲烷）

芳环上的配位性基团如烷氧基、胺基、酰胺基等可与锂离子配位，有显著的导向作用，可决定去质子化的位置与速度，一般在导向基的邻位或邻位甲基上芳香、烯氢、苄基、和烯丙位上的氢酸性很弱，当其带α、β-杂原子取代基时，具有活化作用，可增加相应氢的酸性2.2.2.1.3通过金属-卤素交换制备通过金属-卤素交换，该法主要用于1-烯基锂或芳基锂的制备，一般的卤代烃在交换时伴随着Wurtz偶联等副反应当所用的有机锂试剂为叔丁基锂时，交换反应需要2摩尔数的叔丁基锂（？），此类反应进行的方向是朝着生成更稳定的有机锂化合物，即金属连接到电负性更大的碳上。由于芳基和烯基的电负性大于脂肪碳（SP2＞SP3）,所以芳基-金属化合物可以从脂肪-金属化合物制备2.2.2.1.4通过金属-金属交换制备特别适合于制备活泼的烯丙基锂和苄基锂2.孤2.唯2.蓝1.完5通过例还原日锂化披制备带有盗苯硫询基、挤苯氧盯基、神苯砜甩基、衔氯、贼氰基裹等基络团的口化合买物或滩环氧僻化合包物用显萘锂惨（LN）,二甲棒基氮盲基奈丽锂(L秘DM乐AN），4，4’叉-二叔厨丁基协联苯爽锂（Li岭DB司B）还缺原锂趣化制中备有稼机锂2.埋2.害2.驶1.考6通过Sh富ap匆ri竟o反应蛋制备Sh梨ap著ri瞒o反应穴是合显成烯做基锂鸦的特窃殊方腐法，鱼此法故是首扫先把洋酮转贿化成涨对甲躲基苯长磺酰惜腙，锻然后劫加入泉两倍寺量的珍正丁代基锂钥作用忘即可斧产生仓烯基灭锂2.维2.梁2.话2有机脾锂试库剂的笋反应漏性有机先锂试辅剂具桃有强县亲核形性和星强碱认性两闸种反立应性罢。因誓为是誉强亲马核性登试剂锈，可切与醛到、酮泻、酯粱、羧冈酸盐矮、酰烧胺等豪羧酸示衍生炉物发咸生亲模核加喝成反甲应，般同时浓，由德于是呜强碱太，能台发生伟强碱该的反顶应2.未3格氏咬试剂龄和有足机锂妨试剂坊的反饰应与校合成泽应用2.跳3.1与烃愤基化冒试剂巷反应格氏真试剂闪和有形机锂粮试剂渠与烃豆基化驳试剂雹的偶绳联反例应（wu极rt制z席re铁ac垃ti缎on）一倘般副片反应游多，经产率勇较低写，合陡成价杜值不辉大，扯只有助与甲愁基、捎烯丙镇基或红苄基颤卤等塑活泼怨卤代雷烃反陵应有伴一定项的合闻成价猎值；催与磺币酸烷描基酯枕进行北偶联劫反应生，收冠率好烯丙缺基锂速和苄愁基锂嫁可与愁仲卤俊代烃攀反应拥，与总手性虏仲卤垮代烃祖反应酱观察俗到高截度的蠢构型舒翻转事。烯邻丙基乡丰锂或伤芳基湿锂与睡碘代壳烷或箱溴丙独烯类炮试剂典的烷落基化阵反应2.打3.2与醛扇酮反冈应格氏启试剂腊的最菊重要夸用途结是与职羰基株化合诊物反接应。裙与醛唱、酮滋反应匙可分伐别得巾到仲册醇和部叔醇滚。与辅二氧肚化碳石反应敢得到向羧酸蓬。一炎般可馒能的兆机理报涉及草一个冈三分姥子配表合物局限费性：雅当酮馅和格葬氏试嘴剂的腾位阻莫大时俊，可里发生塞两个忧副公反应（1）如南果在怠酮的峰两侧情至少匹有一鱼个α-押H时，体可能膛发生捏烯醇绍化，蔑此时提格氏筐试剂玩作为届一个贤碱夺朗取酮精的α-进H而非牌作为脂亲核国试剂被，这凳样首谈先产隆生烯捞醇负川离子迟，水猜解后蝇重新搂生成针原料店酮（2）如胡果格矩氏试杂剂至因少带松有一挽个β-返H,则可末能发程生酮挽的还榴原反饶应，比生成削醇结论有机择锂试使剂可央与醛美酮发于生加伤成反紫应，犁这是仁有机泡锂试真剂的尖主要雨合成圾应用贯。与颂格氏蜜试剂朋不同友的是境，有恩机锂软试剂圆的亲耐核性亡更强腾，与宗位阻戴大的绒酮反氏应不雁发生西还原白副反唐应，雹因此趴，从京位阻喊大的谨酮合誓成多赏取代躲的醇握宜用棉有机飞锂试涌剂2.凉3.朽3与羧泄酸衍撒生物负反应2.要3.蒜3.掉1与羧叠酸衍寄生物汉反应束合成遮醇一般吩而言漂，格款氏试舅剂与刚羧酸贵酯、大内酯咳或酰吐氯的聪反应债难以证停留灾在酮沿的阶烘段，遗后者行更活述泼（忙酰氯末除外银），察进一皱步的歇加成钞反应蒜速度脖更快挡，直卸接生扔成叔探醇，姐一般峡情况闯下，俭不能懂通过当格氏酬试剂醋与羧随酸衍膜生物谊的加狂成合寺成酮零，但竖可用纲于含假两个逐相同悔烷基滥的叔霉醇的色制备2.添3.铲3.行2与羧温酸衍衔生物详反应替合成物醛、贵酮一般申而言榜，格余氏试浴剂与独羧酸判酯、其内酯清或酰杜氯的沃反应匆难以漠停留柴在酮搭的阶粥段，幸但当形使用都过量件的酰达氯并绒在尽友可能变低的眉温度葛下进述行反轰应（垂酰氯组比酮专更活浸泼）格氏句试剂笛通常熟在下锄列四赞种情粱况下若，使标用羧淋酸衍让生物退制备凤酮2.个3.宁3.膝2.线1与We苦in纲re续b酰胺良反应轻制备经醛酮格氏倒试剂碎和有枯机锂弄试剂测与一葡般的翻酰胺算反应奇难以贵控制狱，但状与N-甲氧怕基-N恨-甲基债酰胺臂（We抱in采re感b酰胺姿）加跨成可皇形成躬一个患稳定灯的螯被合中亚间体窃（在或反应概中稳墓定存农在）起，不抓在与锣格氏悟试剂罗和有腰机锂卖试剂顶反应姓，水晌解后宰可得扛到酮2.扬3.欢3.首2.凉2通过捧格氏宋试剂晶和有凡机锂戴试剂救与其他柔酰胺放或酯飞反应谅制备挨酮与咪留唑酰嫌胺、扯吗啉棋酰胺英等2.泪3.振3.决2.菊3格氏味试剂毁与腈乡丰加成还可用欧于酮笑的制培备腈化荣物中贡腈基搂具有墙亲电恩性，掌有机款镁试乏剂、辽有机咬锂试晨剂可防与之扬加成偿，产舰生稳惹定的言中间乎体，霸水解揪后得夕到酮2.崇3.筐3.貌2.嚼4格氏夕试剂谣与原袄酸酯邮反应朱制备蚊醛首先隆是镁凶离子盘作为Le细wi鼻s酸与蔽乙氧堂基配呢位，区协助顺乙氧坟基离朝去，咬接着霉，进狐行格协氏试政剂加触成，胡生成帐缩醛跌，酸循性条钓件下熄水解邮得到去醛2.偶3.杜3.泽2.剑5有机济锂试芝剂与正羧酸应反应植用于阵制备发酮有机僵锂试记剂亲浪核性特比格浊氏试争剂强瞎，能辩与羧历酸反换应生辱成酮2.领4.郑4与二支氧化箱碳反旅应合滑成羧顿酸2.尝5有机妹锌试皱剂2.哪5.踢1有机督锌试跟剂制传备此试汗剂的盼亲核已活性遵远比淹前两推者小休，正权电性逮、毒烈性（捡镉、饺汞试解剂）简单惹的烷刊基锌持可通简过卤拐代烷梨与锌-铜合锻金反区应制此备，端把卤务代烃咏、金州属镁斥及无毫水氯区金属栋镁及干无水袍氯化冲锌的妖混合垄物用汇超声仓波震伤荡，活可一绕瓶制轨得锌厕试剂情（如Re悠fo拳rm厨at掀sk忽y试剂制备揭）通过锻有机到镁或欲有机国锂试祥剂与惭无水蛇卤化涌锌交养换制议备简单县的二啊烷基存锌可纷由烷非基碘企化锌勒加热众制备2.功5.2有机纹锌试奇剂的祝合成薯应用有机闲锌试蜜剂的技合成具应用僚在以河下两售个方役面（1）由樱于亲醒核性抖低，乳可以熔制备腔含多野种官合能团划的有惕机锌安化合亩物而视无需涌对官纵能团兼进行懂保护（2）二驶烃基芝锌可瞎用于州对醛花的催诸化不毕对称怀加成孝以及α，β-不饱却和化豪合物基的共劳轭加淋成2.超6有机副铜试错剂的拴制备荷及合愿成应厚用格氏淋试剂柳可与α，β-不饱泉和酮他发生1，2-和1，4-加成毕反应各，有暴机锂搜试剂落则主牵要发誓生1，2-加成款反应熄。一色价铜厅盐存猴在下燃，格劲氏试嗽剂可膨与α，β-不饱唯和酮链发生1，4-加成喂反应物，有从机铜拦、格务氏试正剂可拳与α，β-不饱叼和酮惩发生1，2-和1，4-加成岁反应虎剂的胆亲核被反应禁及其拖主要求用途有机秆铜试讯剂与凶碳亲肚电试违剂的扒反应有机国铜试志剂或杜亚铜蒜盐催姑化的活有机茶镁、遥有机辟锂试彼剂与另碳亲盐电试的剂的划反应绒已成傲为有丹机合五成的棋重要雾工具奴。常见滨的违有机需铜试殊剂的厚制备效方法鲁：2.寺6.夹1二烷障基铜抓锂有机叨锂与直等摩举尔的窝亚铜蕉盐（Cu换X）反则应形哗成有弊机铜遭化合驶物(R拥Cu完)，此末试剂抗是Le汉wi闭s酸，换可再技与等佳摩尔灰的有沫机锂泊试剂凤中的画烷基贤负离维子反样应形泪成二行烷基俱铜锂旁（Gi爹lm屿an试剂吃）。主要尚用途建：1、与卫烷基乱化试箩剂的底偶联诞反应灰（有梳机镁基、有痰机锂啄试剂灯不理久想）2、与α，β-不饱予和化短合物健的共治轭加午成二烷影基铜益锂与漫亲电描试剂禽反应沃的次境序如洲下：俘（R:可以忽是伯锤、仲帮、叔次烷基墙；芳炒基或间杂芳玻基；老）2.授6.柴1.姜1偶联栗反应格氏育试剂套和有吸机锂味试剂总与卤鄙代烃个反应傍产率柏较低闯，因删此采舟用Gi夺lm沙an试剂渐与烷丛基（死伯、喊仲）半；烯扑基；拢芳基留溴（隙碘）则发生寺取代稳卤原催子的蒜偶联芝反应铲，收探率较驱高，叉是有喇机金首属试拜剂与雅烃基奔化试抓剂偶抵联的粮首选暮方法更，除桃卤代竞烃外朗，伯四醇的轻对甲议苯磺幻玉酸酯药也是污很好赢的烃胜基化日试剂在催宴化剂啊的作扶用下枕，格皱氏试晴剂和舞有机屈锂试他剂与渴卤代腊烃反预应产行率产镇率也腊很高在化恢学选版择性封方面睁，表眼现出岗很高悲的化亲学选订择性2.厘6.劳1.祸2与环苦氧化埋物反捐应饱和堤的环拔氧化迎物用Gi棉lm纹an试剂软开环印收率少良好壶，反楼应发斯生在跪位阻线较小原的碳蒜上，菠与α，β-不饱聚和环蒸氧与Gi凳lm湾an试剂央的反扶应发雹生在骨双键忍碳上傻，并丑伴随榴着双尤键的绑迁移萌和环贩氧开爹环2.捆6.饱1.艰3与酰拣氯反决应Gi