碳碳单键的形成

有机合成碳碳单键的形成有机合成碳碳单键的形成9学 院：理学院班 班姓 名：XXXXXXX学 号：XXXXXXXXX碳碳单键的形成C-C碳中心亲核试剂的烷基化反响；碳中心亲核试剂的酰化反响；碳中心亲核试剂与不饱和羰基化合物等的Michael加成反响；自由基偶联反响；过渡金属催化偶联反响。有机合成中常用的碳中心亲核试剂主要包括：有机金属试剂；具有活泼氢的亚甲基或甲基化合物；炔盐；烯胺、烯醇硅醚等中性试剂；叶立德试剂。1、碳中心亲核试剂的烷基化反响和取代反响。例如：PhCH2Cl + NaCNPhCH2Cl + CH2(COOEt)2

EtOHNaH

PhCH2CN + NaClPhCH2CH(COOEt)2环氧乙烷也可以用作烷基化试剂，得到碳链延长二个碳的产物：THF H3O+PhMgBr + O PhCH2CH2OH羟甲基或羟烷基。例如：CHNO + CHO

Et3N

HOCHCHNO3 2

2 2 2(CH)CMgCl + CHO

Et2O

H3O+

(CH)CCHOH33 2

33 2Ph C CH+CH2=CHCH2Cl

NaNH2

Ph C C CH2CH=CH2芳香醛与-溴代或氯代羧酸酯在活性锌粉作用下，可以得到中等产率的-羟基羧ReformatskyCHO

BrCH2COOEt

Zn

COOEtOH与多种碳中心亲核试剂进展反响。例如：OHPhCOCH3+ CH2O+Et2NHOH+ CH2O+Et2NH

HClPhCOCH2CH2NEt2OHHCl2、碳中心亲核试剂的酰化反响

CH2NEt2生物作为酰化试剂的反响性很不一样，其大小次序为：RCONR2”< RCOOR”<RCOOAr<RCON3<(RCO)2O<RCOX活性较低的酰化试剂一般需要与亲核力量很强的试剂反响。例如：PhLi + CH3CH2CONMe2(CH3)3CMgCl+ PhCN

THFEt2O

H3O+H3O+

PhCOCH2CH3PhCOC(CH3)3由于酮羰基的活性比酯的高，反响过程中会产生亲核试剂与酮进一步反响造成的副产物。例如，格氏试剂与三氟乙酸乙酯在低温下反响，主要得到三氟甲基酮；而在较高温度下，则会得到相当多的叔醇：CFCOOEt 3 2 3PhMgBr + THF H3O+ PhCOCF + PhCFCOOEt 3 2 33甲酸酯是一种有效的甲酰化试剂，可以与酮等在碱催化下反响。例如：O+HCOOEt

O催化量NaOEt

70%Et2O CHO分子内的酰化反响可以用于合成环状化合物。例如：OCOC6H5COCH3

KOH50oC

HO+ OH3COCH2COC6H5385%

H2SO4HOAc,100oC

OOO94%具有-氢的酯在强碱作用下，会发生酯缩合反响，主要得到以烯醇盐形式存在的产物，经酸化后转化成–酮酸酯。在这种请况下，酮羰基不易与亲核试剂发生进一步反响。分子内酯缩合反响可以得到较高产率的环状–酮酸酯。例如：COOEt

EtONa

O-Na+

HOAc

O2COOEt2COOEt

PhCH

回流

COOEt HO375-80%酸酐是一个较活泼的酰化试剂，可以与各种亲核试剂发生酰化反响。2-酰化产物，后者进一步反响可以得到脱羧产物。例如：

Mg

EtOMgCH(COOEt)2COCl

2EtOH

2COCH(COOEt)EtOMgCH(COOEt)2

2HSO,HO

COCH32 4 2NO2

NO2 HOAc,回流

%

NO21，3-二酮化合物。3MichaelMichaelMichael，-不饱和醛酮、，-不饱和羧酸酯、丙烯腈和硝基烯烃等，形成碳负离子的试剂包括含活泼氢的亚甲基化合物、硝基烷烃、烯胺以O

六氢吡啶

O CH(COOEt)2Ph Ph + CH2(COOEt)2 EtOH,回流 Ph PhO O

98%O O+ 2 CH2=CHCN

Et3N

77%t-BuOH,H2O

CHCN(CH

3)2CHNO2 + CH2=CHCOOCH3

2+ -PhCH2N(CH3)3OH

NO2

2CH3CH3COOCH3N CH2=CHCOOCH3二氧六环，回流

HO+3

OCH2CH2COOCH3

60%COOEtPh

+ KCN

EtOH,H2O

CNCOOEt

HCl,H2O

COOH

COOHCOOEt、自由基偶联反响

70oC Ph

COOEt

Ph70% 4酯等羰基化合物在金属复原下，会形成双分子偶联产物〔偶姻反响。例如：OOHCOOEt Na,PhCH3OOHCOOEtCOOEt

OHNa,PhCH3O芳基重氮盐与不饱和化合物在氯化亚酮的作用下，可以发生芳基化反响〔Meerwein反响。例如：PhN2+

OCOCH3CH3

CuCl37oC

H3CPhOO2N

N+Cl-2

NOOO2OOCuCl+ 35-45%O O1924年Gomberg和Bachmann合物偶联生成联苯或联苯衍生物。反响是通过自由基历程进展的。N2+Cl- +

NaOH5、过渡金属催化偶联反响偶联反响〔Couplingreaction〕是两个化学实体〔或单位〕结合生成一个分子的有机化学反响。狭义的偶联反响是涉及有机金属催化剂的碳-碳键生成反响，介绍。Wurtz-Fittig1855年，法国化学家Wurtz觉察卤代烷和金属钠作用后，生成了含碳原子数1S2NI 2EtOOC

EtOOC COOEt备烷基芳烃方法。Glaser1869年，Glaser觉察末端炔烃在亚铜盐、碱以及氧化剂作用下，可以形成二炔烃化合物。例如：Ullmann

CuCl,NH4ClO2

60%Ullmann1901生成联苯及其衍生物。一般反响式为：2ArX Pd(0)或Pd(II) Ar-Ar X=Cl

目前该反响的底物范围、反响条件以及催化剂等都有了较大的改进。例如：NC OTf

10mol%PdCl2(PPh)3Zn,DMF,90oC,4h

NC CN 85%Cadiot-Chodkiewicz炔基卤化物与末端炔烃在亚铜盐催化下，可以形成二炔烃。例如：CuClR CBr+HC R”

NH2

OH.HCl R R”R=CH3(CH2)13;R”=CH2CH2CH2COOHCastro-Stephens

76%反响性较低的芳基卤化物与炔化亚铜反响，可生成收率很高的炔基芳香化合物。Kumada格氏试剂与卤代烃在Ni或PdKumada在1972XNi易于工业化。不过，该反响局限于哪些直接不会与格氏试剂反响的卤代烃。因此，该反响在合成苯乙烯型化合物以及不对称联苯型化合物时比较适用。XMgBrNiorPd+

R R”R ClCl

+2n-BuMgBrNiCl2(dppe)NiCl2(dppe)活性挨次为：Cl>I>BrdppePhPCHCHPPhHeck

2 2 2 2HeckC—C1972HeckHeck一个不饱和卤代烃〔或三氟甲磺酸盐〕和一个烯烃在碱和钯催化下生成取代烯烃DMFNMP等极性非质子溶剂为主。CONH2

+ArI

Pd(OAc)2,Bu4NBr

CONH2ArONK2CO3,HArONONOISonogashira

10mol%CuI,K2CO3NMP,150oC

54%Sonogashirasp2，是目前合成C—CSonogashira反响一般利用均相钯盐作催化剂，在肯定量的CuIPd/C作为一种格外高效的催化剂，在PPh3存在的条件下，可催化多种炔烃与4-溴-6-甲基-2-80%～90%。ORO Br + R Pd/C2mol%,Ph3P,CuIOREt3N,CH3CN,reflux3hO ONegishiPd用于制备不对称的二芳基、二芳基甲烷、苯乙烯型或苯乙炔型化合物。卤代杂环芳烃也可以进展类似的反响。常见的反响类型如下所示：R ZnCl +

NiorPd

R R”RZnClR ZnCl

ArX+ArX

NiorPd RArNiorPdR ArRArZnCl + X

NiorPd RArStille偶联反响

X=Cl,Br,I,OTsβ〔或三氟甲磺酸酯在钯催化下发生的穿插偶联反响。一般反响式如下所示：R-X +R”-SnR””3 Pd(0) R-R” + X-SnR””370联反响，总数占到现在全部穿插偶联反响的一半以上。Cu(IMn(II)盐可以提高反响的专一性及反响速率。氧气会使钯催化剂发生氧化，并导致有机锡化合物发生自身偶联。四(三苯基膦)合钯(0)是最常用的催化剂，其他催化剂包括PdCl(PPh)、2 32PdCl(MeCN)2 2加快。烃基三丁基锡是最常用的有机锡原料。虽然烃基三甲基锡的反响性更强，但限制了其应用。强极性溶剂〔如六甲基磷酰胺、二甲基甲酰胺或二恶烷〕可以提高有机锡原料的活性。例如：H3C

3+ SnBu3

P(t-Bu)3,Pd2(dba)3dioxane,CsF

H3C

60-95%并很快异构化生成反式的异构体。后者与有机锡化合物发生金属交换反响，然后发生复原消退反响，生成零价钯及反响产物，完成一个催化循环。锡所连基团发生金属交换一步时的速率有如下挨次：炔基>烯基>芳基>烯丙基～苄基>α-烷氧基烃基>烃基Suzuki1979年，Suzuki觉察苯基硼酸与溴代苯在Pd〔0〕催化下，在碱性介质中可以发生穿插偶联反响，形成不对称联苯化合物。例如：B(OH)2

+ X3mol%Pd(PPh3)4,K2CO3CH RR 66目前，该反响的范围已经扩大到卤代烷烃、卤代烯烃、卤代炔烃以及一些三RBFK3例如：RX+ R”

BBN-9

6mol%NiCl2,8mol%L R”Dioxanert,24h

NMe2L=