催化型Wittig反应的研究进展

0本 科 生 毕 业 设 计 (论 文)题目：催化型 Wittig 反应的最新研究进展教学单位 _姓 名 _学 号 _年 级 _专 业 化学工程与工艺 指导教师 _ 职 称 _ 年 月 日1目 录摘要： .1关键词： .1引言 .11 wittig 反应 .21.1 wittig 反应简介 .21.2 wittig 反应机理 .21.3 Wittig 反应的改良 .32 相转移催化 wittig 反应 .42.1 两相 PTC wittig 反应 .52.2 多相 PTC wittig 反应 .52.3 碱浓度对 PTC wittig 反应的影响 .52.4 PTC wittig-horner 反应 .53 催化型 wittig 反应在合成中的应用 .73.1 合成烯烃 .73.2 aza-Wittig 反应合成含氮杂环化合物 .8结论 .10参考文献 .110催化型 Wittig 反应的最新研究进展摘要：近年来，发展催化有机合成反应成为当代有机化学研究的热点之一，发展具有原子经济、低成本、高效益的催化的有机合成反应更是化学家们追求的目标。随着具有反应产率比较高，反应条件温和，并具有高度的位置选择性等优点的 Wittig 反应的发现，从而广泛应用在精细有机化学品的合成中。本文介绍了 wittig 反应以及其发展改进历程，基于经典 wittig 反应在强碱的条件下进行，反应条件较为苛刻，且反应过程复杂，催化型 wittig 反应的引入很好的改善了这个问题。主要论述了催化型 wittig 反应的研究进展，重点介绍了相转移催化反应，以及催化型 wittig 反应在有机合成中一些重要的反应的应用。关键词：wittig 反应，相转移催化，Wittig-Horner 反应，催化剂Recent progress in the study of catalytic Wittig reactionAbstract：In recent years， the development of organic synthetic reactions catalyzed become one of the hot spots in current organic chemistry research, the development of atom economy, low cost, high efficiency catalytic reaction in organic synthesis is chemists have been pursuing the goal. With the discovery of the Wittig reaction, which has the advantages of high reaction yield, mild reaction condition, high position selectivity, and so on, it is widely used in the synthesis of fine chemicals. Is introduced in this paper Wittig reaction and its development process improvement, based on classic Wittig reaction was carried out under the alkali condition, the reaction conditions are harsh, and the reaction process of complex and catalytic Wittig reaction of introducing good improves the problem. This paper mainly discusses the research progress of the catalytic Wittig reaction, mainly introduces the phase transfer catalysis reaction, as well as the application of the catalytic Wittig reaction in organic 1synthesis.Key word: wittig reaction， Phase Transfer Catalysis, Wittig-Horner reaction, catalyst0引言德国的科学家 G.Wittig 在 1953 年首先发现了亚甲基化三苯基膦与二苯酮反应，得到的差不多是定量的偏二苯乙烯。这个发现几乎引起了全世界有机相关化学家的重视，并且将这个反应科学家 G.Wittig 的名字命名，称之为 Wittig 反应。该反应具有反应产率比较高，反应条件温和，并具有高度的位置选择性等优点，从而广泛应用在精细有机化学品的合成中。近年来，发展催化有机合成反应成为当代有机化学研究的热点之一，发展具有原子经济、低成本、高效益的催化的有机合成反应更是化学家们追求的目标。同时，由于经典的 wittig 反应一般是在强碱的条件下进行，反应条件较为苛刻，但随着催化型 wittig 反应的发展，很好的改善了这个问题。11 wittig 反应1.1 wittig 反应简介Wittig 反应是三苯基膦与卤代烃反应生成季膦盐，然后经过碱的处理，从而得到磷叶立德（ylide） ，也被称作为 Wittig 试剂。它与醛、酮的羰基反应生成烯烃。在合成烯烃方面， 此反应有独特作用。其中 R 往往代表各种基团，比如芳基、烷基、环烷基、杂环基，但在实际应用研究过程中主要是以 R 为苯基；除此之外，三个 R 同样也可以代表着不同的基团；R 1、 R2、R 3、R 4 可以是氢、烷基、烯基、炔基、芳基，以及带有各种官能团的烃基和芳基。Wittig 试剂也就是磷叶立德，是由季膦盐在强碱的作用下脱去一个氢原子而形成。季膦盐这类化合物其中所含的磷碳键具有很强的极性，故而此类化合物具有内盐的相关性质。在 1953 年， Wittig 和 Geissler 就开始系统研究了磷叶立德与醛酮的反应，并且把它应用在有机合成上，建立了独特的结构和合成方法。1.2 wittig 反应机理有关 wittig 反应机理的观点很多，也一直没有一个机理能够被化学家们所完全接受。综述以往文献中有关反应机理的观点，该反应机理为：21.3 Wittig 反应的改良由于含三苯基膦的 Wittig 试剂与烯烃进行合成时，存在一定的局限性，一般情况下只能和醛反应， 不能和酮反应。这就使得研究者不得不对 Wittig 反应做进一步的改进。Horner 等研究者在 1958 年率先发表了用磷酰基稳定的碳负离子合成烯烃的这类反应，在不久之后研究者 Emmons 对这类反应在有机合成中的应用前景做出了肯定。（其中，R=Ph，OEt） 由磷酰基活化的磷试剂与羰基化合物反应制备烯烃的这类反应有着很多种不同的名称，比如 Horner-Wittig 反应、Horner-Emmons 反应、Wittig-Horner 反应、Wadsworth-Emmons-Wittig 反应、Wittig-Horner-Emmons 反应、磷酰基稳定化负离子的反应、磷酰基活化烯烃化反应等，在这里我们都称为 Wittig 反应，由磷酰基，P=O，活化的磷试剂则统称为 PO 试剂。其与经典的 Wittig 反应的不同之处在于：后者所用的磷试剂为季磷盐在碱作用下生成的膦叶立德，而前者则是由 P=O(或 P=S)活化了的碳负离子(或氮负离子)，可用下式表示： 3在改进 Wittig 反应中所用的磷试剂一般为磷酸酯、次磷酸脂、氧化磷以及磷酰胺。与经典 Wittig 反应相比较，除了能准确地引入双键等优点外，并且还具有以下优点：(1)比膦叶立德拥有更强的亲核性，更容易在温和的条件下与更多的羰基化合物反应，且对水分和氧气不是十分敏感；(2)因为反应中生成的次磷酸，磷酸，以及磷酸衍生物溶于水，所以容易与主产物烯烃分离；(3)磷叶立德需要用较贵的磷来制备，但磷酸脂则易从较为便宜的原料亚磷酸酯经 MichaelisArbuzov 反应而制得。2 相转移催化 wittig 反应相转移催化( PTC，Phase Transfer Catalysis)反应是在七十年代逐渐发展起来的一种有机化学合成方法。其在多种类型的反应中都得到了良好的应用，如烷基化反应、缩合反应、取代反应和重氮化反应。它与其它合成方法相比较，具有操作简便、条件温和、产率高等特点。经典的 wittig 反应一般反应是在强碱条件下进行，反应条件苛刻。于是，人们将相转移催化技术引入这一反应，1973 年 Markl 与 Merz 首先取得成功，Midura 在 1975 年得到了满意收率的烯烃，后来 Foueaud 及 villieras 对固-液两相条件下催化反应进行了详细地研究。在催化 Wittig 反应中引入了相转移催化，让该反应的应用比以前更加方便。4在过去，经典的 Wittig 反应中所使用的磷叶立德对 H2O 和 O2 都比较敏感，标准操作需要彻底干燥过的溶剂且要在惰性气体中进行；烷基锂化钠、氨基钠等作为反应所用的大部分碱，但 PTC Witting 反应中仅仅只是要用到无机碱的水溶液；另外，二氯甲烷、苯作为 PTC Wittig 反应中常用的有机溶剂也相对容易去除。还有在 PTC 反应中，一般情况不必另外加入催化剂，因为季磷盐(或磷酸酯)本身在这个体系中不仅是反应试剂，同时也是相转移催化剂。PTC 在Wittig 反应过程中引入了两相，除了少量的水在反应中扮演重要角色的，而同时也会影响到反应的进行的是水的含量。目前，PTC 方法在 wittig 反应中的应用已从最初的两相反应发展到了多相反应，作为反应物的醛酮和季鏻盐从低分子化合物发展到高聚物，所用的催化剂也从季鏻盐、季铵盐。冠醚发展到开链的聚氧乙烯化合物。2.1 两相 PTC wittig 反应很多烷基三苯基磷盐可与各种芳醛及不饱和醛进行两相 PTC wittig 反应如式：当 R 为 H、Ph 取代基时，烯烃的产率一般都大于 60%，而 R2 为CH3、 CH=CH 时，由于具有这些基团的鏻盐易于分解，导致烯烃的产率下降，为了提高产率，要求采用过量的鏻盐。甲醛和乙二醛均已成功地在 PTC 条件下进行反应，同时也不必使用无水的甲醛和乙二醛的溶液显然是很方便的。2.2 多相 PTC wittig 反应用冠醚作催化剂，可直接用固体的碳酸钾粉末为碱进行三相的 PTC wittig反应： 32CO 6/K-183 )(rh 32 CHRHRCHBuP 冠52.3 碱浓度对 PTC wittig 反应的影响在 PTC wittig 反应中，增加碱的浓度可以提高烯烃的收率，但当提高到一定浓度后，在增加碱的浓度反而导致收率的下降，收率最大值与鏻盐正离子和负离子（X -）的性质有关。烯烃的收率取决于烯烃生成的速率与鏻盐分解速率之间的竞争，这一竞争与碱的浓度有关，不同的反应物所需碱的浓度有所不同。2.4 PTC wittig-horner 反应1958 年 Horner 等在 wit