（有機化學專業(yè)論文）聯(lián)烯化學及其在有機合成中的應用.pdf

壁墨呈盔堂堡主塑! 絲蘭垡堡壅 中文摘要： 本論文主要研究聯(lián)烯化學在有機合成中的應用，并主要集中在聯(lián)烯酮，聯(lián)烯酸酯 聯(lián)烯醇上。 。一吡晡酮是一類發(fā)現(xiàn)既早又一直受關注的雜環(huán)化合物。合成方法雖然很多，但 由于六元環(huán)上取代基的組合也很多，因此即使眾多方法也難以滿足人們提出不同取代 要求的a 一吡哺酮，尤其是多取代的a 一吡喃酮衍生物。我們發(fā)現(xiàn)在碳酸鉀催化下聯(lián)烯 酮與吸電基子取代的乙酸乙酯發(fā)生1 ，4 一親核加成反應，在延長反應時間的情況下生 成了多取代的c i - n t l , 南酮衍生物，在吡喃酮環(huán)上不同位置引入豐富多樣的取代基包括 烷基，芳基，烯丙基，氰基，乙?；王セ７磻唵?，產率較高，有些底物產率達 到9 2 。反應在不同的溶劑里產率變化明顯，不同底物的最佳溶劑也不同，以丙酮和 乙醇的適用面最廣。) 卜 b ，y 一不飽和羰基化合物雙鍵受羰基的影響容易遷移到q ，b 位，因此這類化 合物合成起來往往得到的只是a ，b 位的雙鍵，我們利用聯(lián)烯結構上的特點，用堿催 化聯(lián)烯酮與吸電子基取代的乙酸乙酯發(fā)生l ，4 一共軛加成反應，較高產率地得到p ， y 一不飽和羰基化合物，反應底物結構，反應時問的改變引起產物雙鍵位置的改變。 不同反應溶劑里反應的速度不一樣。3 ，4 - 戊二烯酮在不同溶劑里都比較高產率地得 到8 ，y 一不飽和羰基化合物。b ，y 一不飽和羰基化合物碳碳雙鍵的幾何構型經n o e s ? 譜確定為戶型。、) 聯(lián)烯醇是非常有用的一類聯(lián)烯化合物，因此它的合成方法很多，我們發(fā)展了從易 得的多取代聯(lián)烯酸酯在一7 8 下用d i ：b a l h 還原制備多取代聯(lián)烯醇的方法，產率從 4 2 、8 5 ，該反應的溶劑效應非常明顯，反應體系要求甲苯做溶劑。聯(lián)烯酸用同樣條件 還原，只得到很低產率的聯(lián)烯醇( 3 5 ) ；聯(lián)烯酸的鹽與d b a l h 不反應。本方法 結合聯(lián)烯酸的拆分技術將有可能比較容易地制備重要的合成中間體一手性聯(lián)烯醇。 關鍵詞：聯(lián)烯，聯(lián)烯酮? 聯(lián)烯酸酯，“聯(lián)烯醇，。一吡喃酮衍生物，j 親核加成反應，。還原反應。 復旦大學碩士研究生學位論文 s t u d i e so ns y n t h e t i ca p p li c a t i o no fa il e n e s a b s t r a c t t h em a i nt o p i co ft h i st h e s i si sf u n c t i o n a l i z e da 1 1 e n e ss u c ha sa l l e n i c k e t o n e s a 1 1 e n i ca c i de s t e r sa n da l l e n o l s d u et ot h eb r o a dr a n g eo fb i o l o g i c a la c t i v i t i e sa n ds y n t h e t i ci m p o r t a n c e i no r g a n i cc h e m i s t r y ，m u c ha t t e n t i o nh a sb e e np a i dt ot h es y n t h e s i so f a p y r o n e s w ed e v e l o p e dab a s e c a t a l y z e dr e a c t i o no fa l l e n e i ck e t o n e sw i t h e l e c t r o nw i t h d r a w i n g g r o u ps u b s t i t u t e da c e t a t e s1 e a d i n gt op o l y s u b s t i t u t e d q p y r o n e s t h er e a c t i o nw a sb e l i e v e dt op r o c e e d t h r o u g ham i c h a e l a d d i t i o n c cd o u b l eb o n dm i g r a t i o n l a c t o n i z a t i o np r o c e s s f o rd i f f e r e n t s u b s t r a t e ，d i f f e r e n tr e a c t i o np a r a m e t e r sa r er e q u i r e d d i f f e r e n tk i n d so f s u b s t i t u e n tg r o u pi n c l u d i n ga r y l ，a l k y l ，a l l y l ，c y a n o ，a c e t y le t h o x y c a r b o n y l a n dm e t h o x y c a r b o n y li ss u c c e s s f u l l yi n t r o d u c e di n t ot h ed i f f e r e n tl c o a t i o n o fq p y r o n e b ，y u n s a t u r a t e dc a r b o n y lc o m p o u n di sn o te a s i l ya v a il a b l ed u et oe a s y m i g r a t i o no fc a r b o n c a r b o nd o u b l eb o n df r o mt h eb ，y p o s i t i o nt ot h ea 0 一p o s i t i o n h o w e v e r ，t h e r e a c t i o no f a l l e n e i ck e t o n e sw i t h e l e c t r o n w it h d r a w i n gg r o u ps u b s t il u t e da c e t a t e sb r i r i g sa ne f f i c i e n tm e t h o d f o r t h es y n t h e s i so fb ，y u n s a t u r a t e dc a r b o n y lc o m p o u n d t h ep o s i t i o no f c a r b o nc a r b o nd o u b l eb o n dd e p e n d e do nb o t ht h er e a e ti o nt i m ea n dt h es t r u cl u r e o ft h es u b s t r a t e t h er e a c t i o ng i v e st h ee - t y p ec a r b o n c a r b o nd o u b l eb o n da s d e t e r m i n e db yn o e s ys p e c t r a i nt h es e c o n dp a r t ，2 ，3 - a l l e n o l sw e r ep r e p a r e d c o n v e n i e n t l yf r o mt h e r e d u c t i o no f2 ，3 一a l l e n o a t e sw i t hd i b a l h ( d ii s o b u t y l a l u m i n u mh y d r i d e ) t h e s o l v e n te f f e c ti sd r a m a t i ci nt h i st r a n s f o r m a t i o n k e y w o r d ：a l l e n e ，a l l e n i ck e t o n e ，a l l e n i ca c i de s t e r ：a l l e n o l ，o p y r o n e n e u c l e o p h i l i ca d d i t i o n ，r e d u c t i o n 參復旦大學碩士研究生學位論文 日0若 有機化學的一個重要任務便是發(fā)展各種有效的合成方法，為人類提供所需的分子， 因此，有機合成方法學已經成為有機化學家研究的熱點。聯(lián)烯化合物由于其結構上的 特殊性，正越來越受到合成化學家的青睞，聯(lián)烯化合物成了合成化學家完成分子設計 及制造的常用工具和材料。近年來國內外在聯(lián)烯化學領域不斷地“出彩”也f 好反映 了這一點。 中國科學院上海有機化學研究所金屬有機化學國家重點實驗室麻生明小組在聯(lián)烯 化學領域中的深厚的研究基礎和成就吸引了我，使我對聯(lián)烯化學有一個入門的機會。 i l l 復旦大學碩士研究生學位論文 第一章聯(lián)烯化學簡介 聯(lián)烯( c = c = c ) 是指一類含有1 ，2 一丙二烯官能團的化合物，1 8 8 7 年b u r t o n 和 p e c h m a n 制備了第一個聯(lián)烯化合物，而這第一個聯(lián)烯化合物卻被錯誤地認為是戊炔二 酸”1 ， 直到1 9 5 4 年才由j o n e s 等根據其紫外光譜確定了其聯(lián)烯的結構”1 。 峨。- 、 = c c 0 2 h 墮h 0 2 c c ；c 0 2 h c 1 7 h h 2 h 0 2 c c 0 2 h 長期以來人們往往錯誤地認為這種累積雙烯體系不可能穩(wěn)定存在，因此也很難制 備。s t a u d i g e r 和r u z i k a 于1 9 2 4 年第一次從自然界中分離得到聯(lián)烯化合物 p y r e t h r o o n e ”1 ，1 9 5 2 年化學家從自然界中分離得到的m y c o m y c i n 也含有聯(lián)烯結構 。聯(lián)烯化合物的不斷發(fā)現(xiàn)逐漸改變了人們的觀念，也引起了科學家們更多的興趣， 這反過來又促進了聯(lián)烯化學的發(fā)展。 i j ；i 一一2 2 1 2 3 ； h o o c h 2 c 一 第一節(jié)聯(lián)烯化學的結構特點 ：導蹦 聯(lián)烯由兩個碳碳雙鍵并列而成，中心碳原子為s p 雜化，兩端碳原子為s 雜化， 存在兩套相互垂直的”軌道，他們角度不匹配因此也不共扼，但其中任何一個都會與 直接和它相連的z 體系共扼，比如聯(lián)烯的羰基化合物，聯(lián)烯醛1 ，酮，酸，酯，酰 胺，聯(lián)烯砜和聯(lián)烯亞砜”“，聯(lián)烯腈23 等等。聯(lián)烯骨架不僅能構承載這些共扼 基團，也能承載其他基團，最常見的有：聯(lián)烯鹵素化合物“3 。，聯(lián)烯醇，聯(lián)烯胺m ， 雜原子如磷，硅，硒”等等。 最簡單的聯(lián)烯即i ，2 - 丙二烯與丙炔是同分異構體，事實上，這種結構上的相似 性在所有聯(lián)烯類化合物與其對應炔類化合物都存在，結構上的相似性往往帶來性質的 相似性，因此兩者的性質往往可以相互比較和借鑒，給研究工作帶來啟發(fā)；許多聯(lián)烯 化合物是通過炔類化合物的重排而來，當然聯(lián)烯化合物又有更多自己的特色，其一， 復旦大學碩士研究生學位論文 因為聯(lián)烯有兩套相互垂直的z 軌道；其二，聯(lián)烯上可以引入四個不同的取代基，這種 取代基的多樣性是炔類化合物所不具備的，這種多樣性又決定了聯(lián)烯化合物自然而然 地成為一類重要的有機合成中間體。 第二節(jié)聯(lián)烯化合物的圖譜特征”o 聯(lián)烯化合物的第一個特征是紅外譜在1 8 7 0 2 0 5 0 c m l 有較強的吸收峰，這是聯(lián)烯 鍵( c c c ) 的不對稱伸縮振動( ua o ) 的特征頻率。 聯(lián)烯一端全部是氫原子時，在8 5 0c m l 處有強吸收。 聯(lián)烯上氫原子的氫譜特征為：84 5 - 5 5p p m ：竄l ：”。 “h 6“f i - c 3 h 7 。，= = 2 = i i 2 1 3 。 c o o h。7 2 = = i v 。h “i i h “l(fā) _ o h 化合物化學位移，8 ( p p m ) ( t m $ s t a n d ) h 。h 。 第三節(jié)聯(lián)烯化合物的軸手性問題”2 3 聯(lián)烯化合物產生軸手性的條件是什么? 。：魚薹 只要r 1 r 2 且r 3 一，聯(lián)烯將具有軸手性，不符合該條件的聯(lián)烯沒有軸手性， 那么軸手性如何判斷呢? 這可分為三種情況： ( 1 ) 當四個取代基各不相同時，具有手性，可以將聯(lián)烯三個碳原子“縮”為一個碳原 子根據c a h n i n g o l d p r e l o g 規(guī)則來判斷。比如以下化合物具有s 構型。 戊戌 復星大學碩士研究生學位論文 “。0 2 c 一 m e c 】2 c 一 。尸。，一。企e r ( 2 ) 對于r 1 = r 3 ，r 1 = 時，r 2 = r 3 ，r 2 = r 4 四個條件中只滿足一個的情況下，可 以用如下簡便的方法判斷：即從聯(lián)烯的一端沿軸向看過去，前面的基團始終大于 后面的基團，然后將聯(lián)烯三個碳原子“縮”為個碳原子根據c a h n i n g o l d p r e o g 規(guī)則來判斷，以下化合物則具有斤一構型。 l p h 6 。廠、，一笨 從含溴的一端看過去，則有如下的大小關系：b r 曠 m e h “因此具有廳一構型 ( 3 ) 下面的化合物也可用上面的辦法來判斷： 型 “p 驢叭一6 m - 尸_ m 。一艫釜m e 6 從含m e6 的一端看過去，則有如下的大小關系：m e 6 h 6 m e “ 因此具有廳一構 魚墨呈查蘭堡主墮塞皇蘭垡堡壅 一。一 第二章聯(lián)烯酮和吸電子基取代的乙酸乙酯親核加成一分子內環(huán)化反應研究 第一節(jié) l ，2 - 聯(lián)烯基酮的合成方法及其在有機合成中的應用 l ，2 一聯(lián)烯基酮( 英文名：1 ，2 - a l l e n i ck e t o n e ) 是指羰基旁邊直接連有丙二烯基 基團的化合物，與其他聯(lián)烯化合物比較，它性質比較活潑，結構上又有獨到之處，因 此它成為聯(lián)烯化學的一塊熱門研究領域。 1 i ，2 - 聯(lián)烯基酮的合成方法 0 r 1 、一 。： = 8 0 本法有兩步反應，但總產率很高。 ( b ) j o n e s 氧化：炔醇在j o n e s 試劑引的氧化下得到較高產率的炔酮”。 ( 2 ) 反應。 o h c r 0 3 ，h 2 s 0 4 一- c 州l 。三三一弋磊五贏- 百琶 l h ，0 n 七6 h l ：l ! 一+ 6 2 1 ，2 一聯(lián)烯基格氏試劑或炔丙基格氏試劑與酯”7 ?！盎騨 ，n 一二甲基酰胺”“2 = = = = 。= = = 3 r c 0 2 e t m g x 一7 8 3 0 6 5 r l c h b r r 2 + p h c o n m 。2 ! ! + 本法只有一步反應，但產率因取代基不同而相差較大( 3 0 6 5 ) i 筍。 一 y 叫 罟 心竺 乏 復旦大學碩士研究生學位論文 ( 3 ) 有機鋰試劑和n ，n - 二甲基酰胺反應。 ：江：，等。：江墮：乏一 r 1 = r 2 = r = m e ，r 3 = h ，產率7 8 r 。= r 2 = r 4 = m e ，科= ，r b u ，產率8 3 r 。= r = h ，r 3 = n c 8 h r 4 = m e ，產率6 2 上述反應的聯(lián)烯基鋰有兩種獲得方式：a ) i = h ：直接將聯(lián)烯鋰化，當聯(lián)烯上有三 個烷基取代基時就必須用叔丁基鋰來實現(xiàn)鋰化b ) x = b r ，c 1 這種情況是通過x l i 交換獲得聯(lián)烯基鋰試劑。 ( 4 ) 2 ，3 一聯(lián)烯醇氧化合成 ( a ) 過氧化鎳( n i o ，) 氧化”?！? 。 r 。= r 2 = e t ，r 。= h ，r 4 = m e7 4 r 。= r ! = m e ，r 3 = h ，r 4 = m e8 9 r 1 = e t ，r 2 = r 1 = m e ，r 3 = h ，8 5 ( b ) s w e r n 氧化： 二甲基亞砜和草酰氯在二氯甲烷中作為一類很好的醇的氧化試劑”。 簿薩一潛薩 ( 5 ) w i t t i g 反應舊3 。 長+ 9 e t 齜3 np h 。寺 w i t t i g 反應還應用于其他聯(lián)烯化合物”“中碳碳雙鍵的構成，尤其是l ，2 - 聯(lián)烯基 羰基化合物( 聯(lián)烯酸酯的合成將在第三章中討論) 。 ( 6 ) 利用取代乙酰丙酮溴化產物的消除反應舊】。 墜 毒 復旦大學碩士研究生學位論文 r = h ，產率：7 5 ：r = e t 產率：7 0 r = 儼b u 產率：5 4 r ：b n 產率：7 7 乙酰丙酮的亞甲基上很容易引入各種取代基，因此這是制備端基聯(lián)烯酮的好辦法 產率較高，步驟簡單。 ( 7 ) 重排反應 丙炔醇接受卡賓的插入生成丙炔氧基甲基酮( 產率：6 1 7 3 ) ”1 ，與t m s c l 反 應生成的三甲基硅醚中間體發(fā)生c l a is e n 重排，p t s a 催化下脫三甲基硅基后氧化生成 聯(lián)烯酮”“。 n 2 c h c o o r lt m s c l 8 一f 洲i i 面云i a 一 一o c n z c o r l i j i _ 蒜 p t s a c h o hh 2 0 該法步驟比較長，但可以用于合成四取代的聯(lián)烯酮，且產率較高。 2 1 ，2 一聯(lián)烯基酮在有機合成中的應用： l ，2 - 聯(lián)烯基酮的結構上有兩個特點：( 1 ) 兩個互相垂直的軌道；( 2 ) 聯(lián)烯 上連有吸電子的取代基。這兩個特點決定了它具有較高的反應活性。聯(lián)烯酮的反應主 要有以下幾種： 1 分子內環(huán)化反應： 聯(lián)烯酮發(fā)生分子內的環(huán)化反應用于合成呋喃化合物m ，。 一詈。- 鎏。 譬。 一 f 飽和b 一鹵代烯酸，b ，v - t 飽和d 鹵代烯酸酶”0 1 ，s ， y 一不飽和0 一鹵代烯酰胺，0 ，y 一不飽和0 一贏代烯磷氧化物，b ，y 一不飽和 b 一鹵代烯腈的辦法。 聯(lián)烯酮的氫鹵化反應”： 父一竺 一= = h o a c2 5 聯(lián)烯磷氧化物的氫鹵化反應”4 濺盔。濺麗_ ，隔2 聯(lián)浠躐豹氫鹵純反應1 ： 8凈“上。rr2s 0 2 r ， 聯(lián)爆亞蹶竣氫蠹化反應9 8 ；：。 一s 0 2 r r l 礦x 一s o r r 1 x = c 1 b r r 1 = h ，m e ；r 2 = h ，m e ，n - b u ：r 3 = h ，m e ，n - b u r = m e ，p h 聯(lián)烯酰胺的氯鹵化反應”“： 8 商。旦k 。 r 3 b 4 h “ n “ 該反應產率很高，但立體選擇性不是很好。 1 9 礦 毗 盯 啪 。、廠。 復旦大學碩士研究生學位論文 能不能將聯(lián)烯酮的氫鹵化反應推廣到其他親核試劑，反應究竟如何? 能不能 在反應中控制雙鍵的位置? 我們選擇丙二酸二乙酯和1 ，2 - 壬二烯一4 一酮( 1 b ) 作了如下的實驗設計： 0 i i ：、c 5 h l l 0 l 。q 。i 。k 2 c 0 3 e t 0 2 c a c 0 2 e t 2 d t a b l e1 弋八”c 5 h _ j 啪。c 人。墨 n h 州”頂吖” e t 0 2 c 7 、0 2 e t e t 0 2 c 7 c 0 2 e t 不反應 2o 1 “ r e f l u x 4 5 m f n2 8 3o 1 d m f8 03 6 40 5 d m f5 0l l 。 5 1 0 a c e t o n er e f l u xl 。 “a c e t o n e h 2 0 = i 0 ：l ；63 1 成環(huán)產物( 6 b d ) ： 3 1 成環(huán)產物( 6 b d ) ；。6 7 成環(huán)產物( 6 b d ) 試驗結果表明 l 碳酸鉀催化下于室溫不反應，升高溫有利于反應發(fā)生。 2 隨著反應時間延長雙鍵發(fā)生遷移，并發(fā)生分子內縮合反應。 3 與用丙酮作溶劑比較，d m f 做溶劑的反應體系反應速度加快的同時副反應增 加。表現(xiàn)為體系顏色變黑，薄板跟蹤時原點沉積雜質增多。 雖然( 3 b d ) 的產率不高，但這并不讓我們氣妥，至少我們對這一類型產物 講 復旦大學碩士研究生學位論文 的氫譜特征以及在薄板層析上的位置已經心中有數(shù)，任何蛛絲馬跡都將有利于下 面的實驗工作。 理論上，從底物的選擇來看，非氫的r 1 ，r 2 將有利于產物( 3 ) 的形成，到 底事實是不是這樣的呢? 用如下的底物試驗： e t 0 2 c c 0 2 e t 2 d m e ：r 2 = m e ：r 3 = h ：r 4 = n - c 6 h = m e ：r 2 = m e ：r 3 = h ir 4 = c h ， e n t r y 1 s o l v e n tt t i m e y i e l d ( ) ( )( h ) 345 l 1 j a c e t o n er e f l u x2 l 5 8 ( 3 j d ) 2l k a c e t o n e r e f l u x9 7 5 ( 3 k d ) 3 1 j e t o h r e f l u x2 4 “ 4 i kd m f 5 51 1 8 3 ( 3 k d ) 。得到i 0 的化合物a e 從以上實驗數(shù)據可以看出：由于兩個甲基對雙鍵的穩(wěn)定作用使得5 - 甲基一3 ， 4 - 己二烯一2 一酮( 1 k ) 和2 - 甲基一2 ，3 一十一二烯5 一酮( 1 j ) 都能順利地生成b ，y 一 不飽和羰基化合物。 那么，r 1 ，r 2 ，r 3 ，r 4 四個都是非氫取代基聯(lián)烯酮也可能容易地生成化合物 ( 3 ) 。到底是不是這樣昵? 我們作如下試驗： h 2 0 e t b a s e h 2 0 2 e t s o l v e n t 2 a 美 r r ：kl i 2ebat 冷 鐿移復黽大學碩士研究生學位論文 la c e t o n e k ：c o 。( 0 0 5 ) 5 5i 4 2d m f k ：c o ，( o 0 5 )6 08 3d m f n a h ( 0 2 0 )5 02 3 不反應 不反應 反應復雜 實驗發(fā)現(xiàn)事實并非如此，這是由于四取代聯(lián)烯酮的大的空間位阻所導致 的。當用強堿( n a h ) 來催化時由于副反應太多生成了一個復雜的體系，沒有分 離得到主要產物。 既然非氫的nr 2 能順利的進行反應而且可以控制雙鍵的位置，而叭一都 是氫的聯(lián)烯酮的反應還沒有找到控制雙鍵位置的最好條件，由此我們自然的想到 如果r 1 ，r 2 中一個為氫，另一個位非氫的取代基的情況最可能成為我們下一步能 實現(xiàn)的目標。思路明確以后，我們以3 ，4 - 壬二烯一2 一酮( 1 f ) 和3 ，4 十二二烯一2 一 酮( 1 m ) 為底物進行了下面的實驗： i f ：r 1 = n - b u ：r 2 = h ：r 3 = h ：r 4 = c h 。 l m ：r 1 = 礦c ，h 1 5 ：r 2 = h ：r 3 = h ：r 4 = c h ， 一 站 壁壅呈查蘭堡主里壅皇蘭垡堡壅一 e n t r y 1s o l v e n tt ( ) t i m e! ! ! 型 ( h )3 45 。另有3 8 成環(huán)產物( 6 f d )“另有6 成環(huán)產物( 6 f d ) 另有2 7 成環(huán)產物( 6 f d ) ”x ”- c 啪8 h 1 7 酊矧 o b 實驗結果表明： l 在不同的溶劑中反應速度有如下的關系：乙醇 丙酮 乙醚。我們認為這 是與溶劑的極性大小有關，極性越大反應越快，在所有應用過的溶劑中以在d m f 最快。 2 隨著反應時間延長b ，y 一不飽和羰基化合物( 3 ) 將發(fā)生雙鍵的遷移并進一步 發(fā)生分子內的環(huán)化反應。因此根據反應的速度選擇一個恰當?shù)臅r間終止反應顯得 非常重要。這也同時對反應的溫度和溶劑有了選擇要求。反應越快薄板層析跟蹤 的時白j 洲隔也越短。 3 在氮氣保護下的對照實驗發(fā)現(xiàn)空氣環(huán)境對反應沒有影響。 4 當r 、r 2 時生成的雙鍵就有一個順反異構的問題到底是生成順式還是反式 的雙鍵呢? 9 在這里我們得到的結果與聯(lián)烯酮的羥鹵化反應中的結果完全相同 盧 泠、 魚墨呈查堂堡圭墮塞生蘭垡堡壅 其順反異構是通過n o e s y 譜確定的。碳碳雙鍵上的氫( h 8 ) 原子和丙二酸- 7 , 酯的亞甲基上的氫原子( h 勺存在n o e 效應。 我們認為聯(lián)烯酮與丙二酸二乙酯的反應是在堿性條件下進行的，碳負離子從 較大基團的反式位置進攻位阻較小，形成反式的加成產物。 e t 0 2 c 八c 0 2 e t 初步的總結：該反應的影響因素主要有以下幾個：時間，溫度，溶劑，聯(lián)烯 酮的結構及其活性。 從電子效應上來看由于聯(lián)烯上沒有給電子取代基，最簡單的聯(lián)烯酮l ， 2 一戊二烯一3 酮在所有的烷基取代聯(lián)烯酮中具有最高的反應活性，從動力學的角 度來看，它與丙二酸二乙酯的反應有可能比較容易地生成b ，y 一不飽和羰基化合 物( 3 c d ) 。實驗結果令我們感到合成化學非常的奇妙。我們終于能夠把雙鍵完全 地控制在口，y 一位。氫譜上5 3 0 p m 左右的兩個等面積的單峰是這個化合物最大 的特征，表明末端雙鍵成功地保持住，并沒有遷移。 以下是實驗結果： 0 h 、一m e 1 2 2 2 1 。2 一 h l c h 01 e q k 2 c 0 3 e t 0 2 c 八c 0 2 e t 2 d h “a r 丫” 2 c 人2 墨 她殛潞 潼 復旦大學碩士研究生學位論文 t a b l e5 c h ：c i ： c h ：e l ： c h 2 c l ： c h 。c i ： e t o h e t o h e t 濰 c h ：，c n 0 1 0 。5 0 。0 5 0 1 0 1 0 。1 0 1 。 0 1 r e f l u x 1 5 8 4 ( 3 e d ) 1 5 r t r e f l “x 1 3 1 3 r t r e f l u x 3 d5 1 ( 3 c d ) “ 6 ( 】 6 1 ( 3 c d ) i 4 。 1 ，5 7 2 ( 3 c d ) 3 d 。 0 5 1 s 反應復雜 發(fā)應復雜 9a c e t o n e 0 ，lr e f l u x1 2 。 8 i 亓f 收4 8 丙二酸酯：6 總產率5 5 ，n m r 比例：( 3 ) ( 5 ) = 2 ：1 另有4 成環(huán)( 6 c d ) ：+ 總產率1 9 n m r 比例：( 3 c d ) ( 4 c d ) = l ：1 而其中( 4 ) 的順反比例又為1 ：l ：“加入0 i e q u i v ， 吡啶：1 少鬣成環(huán)產物( 6 c d ) ：( 4 c d ) 和( 5 c d ) 總產率4 4 箕他聯(lián)烯酮的反應結采剜表如下 0 t s o l y e n e t 0 2 c 0 2 e t 2 d l e ：r l i ：r 1 i n ：r l a ：r t = h ：r 2 = h = h ：r 2 h ： = h ：r 2 = h = h ：r 2 = h 4 5 r 3 = h ：r 4 = b n r 3 = a 1 l y l ：r 4 = c h l r 3 = h ：r 4 = n - c 7 h i s r 3 = t a b u ：r 4 = c i i ， 疑。 吣 壁墨呈盔蘭堡主竺窒生堂垡堡蘭 t a b l e6 “心1 0e qk z c o ，作催化劑， 保護f 進行：。用0 0 5e q ( 5 a d ) = 1 ：1 ：9 3 0 成環(huán)( 6 n d ) ： k ：c 0 ：，作催化劑 6 _ l f j1 0e q n a h 作催化劑： + 反應住氮氣 總產率6 5 n m r 比例：( 3 a d ) ：( 4 a d ) ： _ c 7 h 1 5 聯(lián)烯酮與其它吸電子取代亞甲基反應初探 既然聯(lián)烯酮的結構對反應結果有非常明顯的影響，如果在亞甲基上改變吸電 子取代基，是不是也會對反應有意想不到的影響呢? 比如增加亞甲基上的取代基 的吸電子效應或減弱其吸電子效應。我們用( 2 e 一2 h ) 進行實驗，遺憾的是，盡 管我們用不同的底物，也試了很多反應條件，卻沒有發(fā)現(xiàn)令人滿意的結果。 e t 0 2 c 八e w g 2 2 b ：e w g = c n ：2 e ：e w g = 一c h 3 c o m e ：2 e ：e w g = b r ： 2 f ：e w g2p h s 0 2 c h z c 0 2 e t ：2 9 ：n 0 2 c h 2 c 0 2 m e ：2 h ：c h 。c oc h ：c h ，；c o 小結：聯(lián)烯酮與吸電子取代的乙酸乙( 甲) 酯反應中，底物結構是影響雙鍵位置 的最主要因素，非氫的r 1 ，r 2 有利于生成b ，y 一不飽和羰基化合物。這是烷基 取代基對雙鍵的穩(wěn)定作用所致。但當r 1 = r 2 = r 3 = h ，r 4 = m e 時卻是個例外， 不同反應條件都能較高產率地得到8 ，y 一不飽和羰基化合物，四取代聯(lián)烯酮在溫 和條件下不反應，用n a h 做堿則反應復雜。反應在不同溶劑中速度不同，在d m f 中最快，反應時間延長，0 ，y 一不飽和羰基化合物將發(fā)生雙鍵的移位。 疑。 鯉! 墨呈查蘭堡主墅窒皇堂竺堡苧 第三章聯(lián)烯酸酯的還原聯(lián)烯醇制備新方法 第一節(jié)聯(lián)烯醇在有機合成中的應用 2 ，3 一聯(lián)烯醇是指q 一位直接連有丙二烯基團的醇類化合物，它是一類重要的 有機合成中間體，2 ，3 一聯(lián)烯醇經常應用于如下的反應中： l 環(huán)氧乙烷( o x i r a n e s ) 化合物的合成”“。 p h 2 i b f 4 p d ( 0 a c ) 2 p h 3 p k 2 c 0 3d m f 6 0 3 h 時無論用碳酸銫還是碳酸鉀都得到三元環(huán) 分兮 而r = a l k y l 時，用碳酸銫得到三元環(huán)，用碳酸鉀得到的是五元環(huán)。 r = n - c 5 h i - p r ，c - h e x 上海有機所麻生明小組發(fā)現(xiàn)聯(lián)烯醇在p d ( p p h 。) 。催化下，用碘苯反應得到反式 為主的烯基環(huán)氧乙烷衍生物”“。 5t 0 0 1 p d ( p p h 3 ) 4 p h 2 i + p h i 一 、十 。廣+ q 5 5 器1 4 0 m h 9 顳h - c 4h o o 2 2 ，5 - 二氫呋哺的合成。 ：x 二n 。lx 4 。 r 3 7 r 5 r 3 吾6 3 其中r 4 = r 5 = h 的情況下產率只有2 0 3 5 。 3 聯(lián)烯醇與烯丙基鹵化物的偶聯(lián)關環(huán)反應： 上海有機所麻生明小組發(fā)現(xiàn)”引： 4 h 9 曲 卟一 孫。 肜 r 專 魚堡里查蘭堡主塹窒生蘭生堡塞 一一 ，卜c 4 h o 廠_ b be q u l v 5 1 p d s o l v e n t r t 5f l l 0 1 p d c l 2 5e o u i v d m a ，r t 6 3 t 6 4 h 9 + 4 “g 7 6 9 7 ： 3 e z = 1 ：1 4 上海有機所麻生明小組還發(fā)現(xiàn)了d 一或y 一的氨基醇的高區(qū)域及立體選擇性 合成”1 。 + r 2 i 十15e o u i vr 3 r 4 n h 5m 0 1 p d ( p p h 3 ) 4 r e t q n r 2 = 全氟烯基，烯基，烷基 5 o 6 一不飽和酮的合成”。 + r 2 x 旦 n r 。 e z r 8 n 一一 如占h 。0 1 h1 0 h 冬小。- 一。u ： 乩 h “ 髟 了 了 j 薩 壁墨呈盔蘭堡圭墮窒生蘭竺堡蘭 一 第二節(jié)2 ，3 - 聯(lián)烯醇的合成方法 2 3 - 聯(lián)烯醇的常見合成方法有以下幾種： 13 - 環(huán)氧基取代丙炔醇在鋁鋰氫作用下的開環(huán)反應”3 。 l l a l 1 4 t h f 24 一羥基一2 一炔基氯與格氏試劑的反應1 。 叭一；i 一?？? 2 r m g x h 2 0 ) h 2 矗 2 ) 廠_ 0 h r + r c = 一c h 2 o h 2 7 該反應當中，低溫有利于聯(lián)烯醇的生成，溫度升高對炔醇有利。 32 ，3 - 聯(lián)烯溴的水解反應”。 9 9 ：1 ，而且產率也比較高。 7 端基炔醇與多聚甲醛在溴化亞銅催化下的反應”。 。- c 6 h i 3 h c h o h n ( i r ) 2 一。夕一焉孓磊 1 7 t s h l 3 h o 一 如果我們能夠用易得的聯(lián)烯酸及其衍生物( 酯，三乙胺鹽，辛可寧定鹽) 直接還原成醇， d i b a l _ h r 1廠0 h r 2 尸、3 r 2r 3 基于( 1 ) 多取代聯(lián)烯酸及其酯容易制備，( 2 ) 聯(lián)烯上可以引入四個不同的取代 基( 3 ) 利用聯(lián)烯酸手性拆分的新技術”，將有可能容易地獲得光學活性的不同 取代的聯(lián)烯醇，并進一步將光學活性和取代基團的多樣性轉移到聯(lián)烯醇參與的反 應中。 d i b a l hr 廠o h r d 尸氣k 3 。n h 3 + c h 2 p h c h 3 心 畸砑 r r f f 。k薩 “一 h 復旦大學碩士研究生學位論文 第三節(jié)聯(lián)烯酸和聯(lián)烯酸酯的合成 i ) 不含取代基的2 ，3 - 丁二烯酸的合成有兩種方法： a ) 從1 ，2 ，3 - 三溴丙烷出發(fā)通過兩次消除得到最簡單的聯(lián)烯( 丙二烯) ，再 與正丁基鋰發(fā)生去質子化反應，形成聯(lián)烯基鋰與c o 。反應即生成2 ，3 - 丁二烯酸 9 7 0 b l r n a o h b 【rz n b r - j - b r b r 太一 1 ) n - b u l i 一一2 2 2 弋 2 ) c 0 2 c o o n b ) 從丙炔醇出發(fā)經過四步反應得到2 ，3 一丁二烯酸”1 。 p b r 3 i ；p y ( c a t ) 1 ) a 1 o n 。；。；：_ b ，j j 。：；i i i 2 2 2 ，o “ 竺：竺4 一蘭墮 58cooh9 8 c o o h 2 ) 4 - 烷基取代的2 ，3 一丁二烯酸的合成。 低溫下格氏試劑與炔丙基溴發(fā)生s n 2 1 反應制備得到聯(lián)烯，聯(lián)烯的末端位氫經 過丁基鋰鋰化與c o z 反應即可得到4 位烷基取代的2 ，3 一聯(lián)烯酸。 弋，詈8 一嘗8 氣。 3 ) 多取代聯(lián)烯酸酯的合成： 多取代聯(lián)烯酸酯用前面的辦法不易合成，而通過酰氯與含酯基的葉立德反應 卻能很好地實現(xiàn)它的合成，反應簡單，產率較高。 r 3 一c h 2 c 0 2 h b r 2 e s t e r i f i c a t i o n t p p h 3 一r 。一c 聃r c 0 2 e t n a o h a ) r 3 = h8 7 b ) r 3 = c h 3c ) 6 0 8 3 = n p r 5 2 r 。汽叫：矗i 胡 。 啦 妒 镥參復旦大學碩士研究生學位論文 r 1n - h e x ，r 2 = h ，r 3 = m e r 1p h ，r 2 = h ，r 3 = m e r 1 ：1 - n a p h t h y l ，r 2 = h ，對= r 1p h ，r 2 = h ，r 3 = a l l y r 1 = h r 2 = h 一= r 1 = 刀一b u r 2 = h r 3 = m e 其中含芐基和烯丙基的葉立德是通過如下反應制備的 p h 3 p 、 c 0 2 e t 下面的方法可以方便地在酰氯的a 位引入甲基“” 8 2 7 6 5 8 8 2 6 3 7 0 p h c h 2 , c n 蘭l p h g 塒e ) c n ! 磐p h c h ( m e ) c o o h 墼9 “_ naoh m 一 l ：號：矗i 瑚 r r 5 e t i k 2 c 0 3 r ，r 產氣= 一凈氣 r 2 t 0 2 h d m f r d c 0 2 e 聯(lián)烯酸及其酯的相互轉化可以利用上面的辦法方便地實現(xiàn)。 )1) ) nuun訂兒 復旦大學碩士研究生學位論文 第四節(jié)還原反應實驗結果和討論 我們首先選用4 一苯基一2 一甲基一2 ，3 - 丁二烯酸為底物試了一系列條件： 9 。! 、： 兒、。h ! ! ! ：竺：! + 9 b 、。，( ，一?！?t a b l e l 、 8 8 、 e n t r y r e d u c t a n t s o l v e n tt e m p t i m e y i e l d ( ) ( e q u i v ) ( )(h)8a l n a b h 4 ( 2 1 )c h z c l ：07 5 不反應 2 l i a i h ( 2 0 )e h t e r0 2 5 反應復雜 3 ( m e ) z sb h 一，l o 0t h f r t2 5 反應復雜 4 d i b a l h 0 l2 2 c y c l o h e x a n e ( 2 1 ) “無溶劑 從表中可以看出：聯(lián)烯酸的還原反應對還原劑的選擇性要求較高，用n a b h 。 l i a i h “，( m e ) ：s b h 。作還原劑結果都不好，而用d i b a l h c - h e x a n e 能得到2 2 產率的聯(lián)烯醇，我們對條件進# g t 進一步摸索。 0 i ld i b a l h 9 ：r k 傭睪9 濤f “ t a b l e2 e n t r y d i b a l h s o l v e n t t e m p t i m ey i e i d ( ) 旦坐! ： ! 竺! ! ! ! 呈 一_ h _ 一_ _ 一一 1 2 1 t o l u e n e一7 8 1 l4 22 1 c - h e x a n e 8 5 1 5 反應復雜 34 0 c - h e x a n er t 1 1 3 44 0 c - h e x a n e r t3 4 反應復雜 5 2 2 t o l u e n e 一7 81 0m i n s 61 0 0 t o l u e n e 一7 8 8 6 7 7 0 t o l u e n e 一7 8l 反應復雜。 1 加入1 0e q u i v a g n o ，生成a g 沉淀： 加入1 - 0e q u i vc u b r ，生成5 0 的4 - 苯基一2 甲基一3 一r 烯醇( b ) ：。加入1 0 e q u i va i c i 。 復旦大學碩士研究生學位論文 r 、n 從表中可以看出：改變反應的溫度，溶劑，時間以及加入路易斯酸都沒有 得到理想的產率。我們認為反應不好是由于聯(lián)烯酸的酸性干擾，能不能用聯(lián)烯酸 的鹽或酯來進行反應呢? 抱著希望，我們用4 一苯基一2 一甲基一2 ，3 一丁二烯酸的辛可寧丁鹽和三乙胺 鹽做底物，結果依然不好。 t a b l e3 d i b a l h + 一鹽c-h，e：xanebase 9 1 d 一叫 + 一鹽7 一= 氣 n 2 ，h 7 8 a 、m e 最后發(fā)現(xiàn)與d i b a l h 的反應溶劑效應非常明顯，當用d i b a l h 的甲苯溶液 反應在甲苯中進行時可以以8 3 的產率得到相應的聯(lián)烯醇( 8 a ) ( 見t a b l e4 ) 。 m e t n 2 a n h y d r o ：s t o l u e n e 2 d i b a l h c y c l o h e x a n e ( 3 0 ) 3d i b a l h t o l u e n e 一7 85 8 3 t o l u e n e ( 2 1 ) 擎 壁墨里查堂堡主翌塞蘭堂垡絲壅 i 封0 咄墨南洲 7 a n h y d f o u s t o l t l e n e e n t r y 7d i b a l hs o l v e n t t i m ey i e l d ( e q u i v ) ( h )( ) l 7 b2 2 t o l u e n e1 52 5 ( 8 b ) “ 27 b 2 1t 0 1 u e n e1 2l l ( 8 b ) 3 7 c5 3t o l u e n e 22 5 ( 8 c ) 6 6 另得到1 7 2 - 甲基一3 一癸烯醇( c ) ：6 加入1 6e q u i v a i c l ， n - c 6 hl 廠丫 、叫 c 7 b ：r 1 = n - c 。h l3 ，r 2 = m e ，7