（有机化学专业论文）离子液体中有机锡参与的亚胺烯丙基化和炔丙基化反应研究.pdf

摘要 高烯丙基胺是合成许多天然产物的重要中间体，因此通过亚胺烯丙基化反应 制备高烯丙基胺受到化学工作者的关注。在传统的溶剂中，该反应已经进行了较 广泛的研究，但是在离子液体中，还没见到此类亲核加成反应的报导。离子液体 是一种完全由阴阳离子构成的物质，室温下为液态。由于离子液体具有不同于传 统有机溶剂的性质，所以应用于化学反应时呈现出独特的性能，从而使越来越多 的化学工作者对此产生极大的兴趣。本课题组主要研究在离子液体【b m i m 】p f 6 中亚胺的烯丙基化和炔丙基化加成反应。 在本论文中，我们通过外加b 阳n s t e d 酸的方法提高了亚胺的烯丙基化收率， 其中7 种亚胺底物的烯丙基化收率达到6 0 8 0 。 同时我们还对金属锡参与的亚胺的烯丙基化和炔丙基化反应进行了相应的 研究探索，其中一些亚胺底物取得较好的收率。也许是由于s n 的活性太低，再 加上亚胺本身的特点，从而使得这部分的工作进展较慢。虽然我们没有得到非常 理想的实验结果，但是一定的实验数据为我们的后续研究奠定了基础。 关键词： 亚胺， 烯丙基化， 炔丙基化， 离子液体。 a b s t r a c t a l l y l a t i o no fi m 访e so ri i n i n ed e r i v a t i 、屯so l y d r a z o n e s ，o x i m e s ) i sa ni m p o r t a n t s y n t h e t i ct r a n s f o 咖a t i o n ，a i l dan u m b c ro fr c a g e n _ c sh a v eb e e nd e v e l o p e df o rm i s p u r p o s e h o w e v e r ，t h ed e v e l o p m e n to fm e s ea d d i t i o n sh a sb e e ns e v e r e l yl i m i t e db o 血 b yt h ep o o re l e c 们p h i l i c i t yo f 血ea z o m e t h i n ec a r b o na n db yt 1 1 et e n d e n c yo f e n o l i z a b l ei m i n e sa n di m i n ed e r i v a t i v e st ol l l l d e r g od e p r o t o n a t i o nr a m e rt h a na d d i t i o n i nc o n v e 嘶o n a ls 0 1 v e m ss u c ha sw a t e ra n dt h f h e r e i n ， w eh a v e e x p l o r c d an c wb a r b i e 卜嘶g n 雒d 即ea 1 1 y l a t i o n 趾d p m p a r g y l a t i o n r c a c t i o n si ni o n j c 1 i q u i d su s i r 培o r g a n o t i nr c a g e m i n s t e a do f l e w i s - a c i d ，b r d n s t e d - a c i dw a su s e di nt l l i sr c a c t i o nt oe 眦s h o r t e rr e a c t i o nt i m ea n d h i 曲e ry i e i d u i k e s i l a n e so ro t l l e rt i n _ b a s e d a l l y l a t i o nr c a g e m s s u c ha s a l l y k i b u t y l t 证a n da 1 1 y l t r i b u t y l s i l a n e ，t l l e 印p l i c a t i o no fd i a l l y l t 抽d i b r o m i d ei n d i c a t e d a 1 1i 棚p r o v e m e n ti nt 1 1 ea t o l i l i ce c o n 0 i n yo f r c a c t i o n i no r d e rt om a k e 廿l er e a c t i o nm o r e 砒o m i ce c o n o m i c ，w ea l s ot r i e dt oa c c o m p l i s h 也i sa l l y l a t i o na 1 1 dp r o p a r g y 王砒i o n 谢mt i nm e t a l “aab 舶i e ft y p er e a c 埴o n a n db y n ow ，、ec o u l dg e t6 8 a l l y l a t i o ny i e l da n d t w op r o d l l c t so fp r o p a r g y l a t i o nf o rs o m e i m i n es u b s t r a t ev i ab a r b i e rt y p ea l l y l a t i o n f u r t h e rm v e s t i g a t i o ni ss t i l li np r o 斟e s s k - e yw b r d s ：i m i n e ，a l l y l a t i o n ，p r o p a r g y l a t i o n ，t i n - m e d i a t e d 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 第一部分：离子液体中二溴二烯丙基锡参与 的亚胺烯丙基化反应研究 1 引言 化学反应是化学家们主要研究对象之一，也是化学这门学科产生和发展的 基础。在传统溶剂中，化学家们成功的发展了多种类型的反应，为人类的进步做 出了巨大的贡献。 运用金属有机化合物开发新型的高选择性有机合成反应成为有机化学研究 的重要方向之一。有机锡化合物在合成和反应方面的研究很多。烯丙基金属化合 物与亚胺之间反应提供了一种制备高烯丙基胺的有效方法。由于烯丙基部分的c = c 双键能进行多种形式的转化，所以这种高烯丙基胺具有广阔的应用范围。在 该加成反应中，烯丙基有机锡试剂在c = n 双键加成反应中也有一定的活性1 ，所 以最近烯丙基有机锡试剂与含有潜手性中心的亚胺加成反应受到越来越多的有 机化学家们的关注2 3 。该反应的加成产物为手性含氮物质，这种手性化合物在 自然界广泛存在，而且大部分具有生物活性4 。 有机金属试剂参与的亚胺加成反应已经广泛地应用于化学的各个领域中， 以格氏试剂和烷基锂试剂为代表的反应是形成碳碳键最重要的方法之一。早期的 亚胺烯丙基化反应是在镁，铟等金属存在下，卤代烯丙基对亚胺的加成反应5 6 ， 7 。由于亚胺遇水容易分解，因此反应通常要在无水的条件下进行。 lm s a m p a m k u m a r8 却在水介质中对腙进行研究( s c h e m e1 ) 。 。i 3 一a r n a ，八r + h n 一 一 拦等姒 。 a r y i e l d ：7 5 9 0 s c h e m e1 d m f ， 1 2 0 溶剂中腙的烯丙基化反应 l 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 同年1 址h a n gc h a n 9 课题组报道了对水不敏感的磺酰亚胺在i n 和z n 参与 下进行烯丙基化反应。在i n 参与的反应中，不同的磺酰亚胺底物其要求的h 2 0 溶剂比例不同。而z n 参与的反应则是在饱和n h 。c 1 溶剂中进行的，收率达到了 9 9 。( s c h e m e2 ) r 1 h s 0 2 r 2 + 多夕卧 兰! 竺! 。 a q 雌o u ss o l v e n t r 1 m e t a l _ i n d i u m z i n c s c h e m e2 水相中磺酰亚胺的烯丙基化反应 如今的亚胺b a r b i e r 类型反应是指金属有机试剂原位产生，并且作为亲核 试剂进攻c = n 双键，到目前为止，亲核试剂主要为烯丙基化试剂。 在亚胺烯丙基化反应研究中，参与烯丙基化的试剂种类很多，常见的主要 为两大类： 1 金属i n 、z n 、s n 、g a 、p b 、s b 、b i 、c r 、m g 等直接与对应的烯丙基卤 代物参与反应： 2 一些有机金属烯丙基试剂如三丁基烯丙基锡，二丁基烯丙基锡和一些烯 丙基硅试剂等( s c h e m e3 ) 。 n r 3 l i + m 八 一 h n ，r 3 一r 枞r 1 r 2 、 ( h 3 c ) 3 s i 一， 矽s i 七纠4 l n ，x ，夕 s c h e m e3 几种常见的烯丙基试剂 2 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 最早使用的是镁，锌等1 。金属与烯丙基溴为烯丙基试剂进行烯丙基化反应。 d e k u nw a l l 9 1 1 等在1 9 9 6 年研究了m g 和z n 参与的亚胺烯丙基化反应，他们利 用m g 和z n 可以在温和条件下对亚胺进行烯丙基化加成( s c h e n l e4 ) ，成功的在 t h f 中，较短的时间内得到8 2 9 9 的收率。在反应中对亚胺底物具有普遍性， 不仅包括芳香醛，而且还有脂肪醛和a ，d 不饱和醛得到的亚胺。 n r 3 r ，人酽 1 m ，t h f ，o o c t ，0 5 - 2 h - - - - - - - - - - - 2 n a h c 0 3 ( a q ) r 3 n r ：火丫 m = m 岛z n s c h e m e4 四氢呋哺中金属参与的亚胺烯丙基化反应研究 l e i g h t o n l 2 ，1 3 研究了烯丙基硅试剂对酰腙化合物进行亲核烯丙基化反应。反 应中烯丙基硅试剂的环状张力和k 州i s 酸性使得反应具有很好的对映选择性如 ( s c h e m e5 ) 。 h l n h a c c h 2 c j 2 n + p 。八h hn h n h a c 、p p h 奄 8 0 ：9 8 e e s c h e m e5 环状烯丙基硅试剂参与的酰腙烯丙基化反应 烯丙基三甲氧基硅烷也是种常用的烯丙基试剂。在s h i n g oy 撕l a s a k i l 4 报 道在c u i t b a t 催化下对n - 苄基亚胺烯丙基加成，烯丙基三甲氧基硅烷比三甲 基烯丙基硅烷更适合， 因为烯丙基三甲氧基硅烷更易于形成一种五配位的硅酸 盐。在此条件下，反应在较短的时间内得到较高收率( s c h e m e6 ) 。 南开= 学硕士毕业( 学位) 论文 r 1 n b ” + c h a c 。，a s i 7 、影兰詈r ， h n b n 八a y i e l d = 6 8 9 6 s c h e m e6 烯丙基三甲氧基硅烷试剂参与哑胺烯丙基化反应 由于i n 具有较高的活性，所以i n 与烯丙基溴参与的烯丙基化反应研究比较 多。p a u lm 等”将亚胺与烯丙基溴、铟粉在t h f 溶剂中室温下反应，制得烯丙 基化的仲胺。当r 1 为a ，b 不饱和基团时只得到l ，2 加成产物，这一点与有 机锂作用下的烯丙基化反应不同，芳香亚胺反应活性较高( 7 0 9 1 ) 。当r 2 以s p 3 一碳与氮原子相连时，反应活性大大降低。 r 1h + 疹卧竺 t h f r 2 n h r 1 s c h e m e7 i n 参与的胺烯丙基化反应 进一步的研究表明1 6 ，苯基苯亚甲基胺也可与三烯丙基倍半卤进行烯丙基 化，以较高的产率区域选择性地生成单烯丙基仲胺，但反应的非对映选择性较差 ( s c h e m e8 ) 。 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 r n h p h - 士 r s c h e m e8 三烯丙基倍半卤铟进行的烯丙基化反应 锡的经济性等特点决定了烯丙基有机锡试剂的研究也受到关注。烯丙基锡 化合物与亚胺的加成反应是高烯丙基胺的一类重要合成方法。此种反应的研究开 始集中在l e w i s 酸( b f 3 o e l 2 或t i c l 4 ) 催化下的三丁基烯丙基锡与简单的手性 亚胺加成1 7 ，与预期的相同，亚胺的反应活性比酮低。y a m a 瑚o t o 提出了此反应 的开链过渡态， 这与2 一丁烯基锡与醛加成的机理相似。具体解释见f 谵l l r el 。 f ，b n n h r f i g u r e l 亚胺加成的开链过渡态 c r i s t i n a b e l l u c c i1 8 1 9 9 5 年报道三丁基烯丙基锡试剂参与的亚胺反应，最高只 有7 3 。随后y o s l i n o r iy a m a m o t 0 1 9 等人也报道了三丁基烯丙基锡试剂在手性 钯催化剂下进行的亚胺烯丙基化反应，收率在2 4 9 8 之间。但是它的反应时间 特较长，需要5 天以上如( s c h c m e9 ) 。 r v h + s n e u 。斋民丫影 n r ， 。 h n r 2 r 2 r 2 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 而早在1 9 9 8 年y a m a m o t o 等人就使用p d 催化剂对亚胺的不对称烯丙基化 反应机理进行了研究2 0 ( s c h e m e1 0 ) ，反应使用了多种手性p d 催化剂，得到了 较好的收率( 3 9 - 6 2 ) 和较高的e e 值( 最高8 1 ) 。 p h n h + 加翮即3 品 s c h e m e1 0 p d 催化的亚胺的烯丙基化反应 h n b n 反应过渡态是- a l l y lp d 络合物，该络合物为p d 催化剂与三丁基烯丙基锡 形成，而参与亚胺烯丙基化反应，得到相应的高烯丙基胺。其过程见s c h 锄el1 。 b u 3 s 。c - 、r n 八s n e u 。 f h o m o a l l v l a m i n e s c h e m e1 t p d 催化的亚胺的烯丙基化反应可能机理过程 r 1 h 二溴二烯丙基锡2 1 烯丙基试剂在与邻羟基芳香亚胺反应时，反应能够在不 使用l e 埘sa c i d 的条件下非常有效的发生烯丙基化反应( s c h e m e1 2 ) 。但该文献 6 卜带 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 报道仅限此一个底物有效。 n a r 1 ) ( a l l y l ) 2 s l l b 。2 ( o 5e q ) 2 1 n a o h8 s c h e m e1 2 ，二溴二烯丙基锡参与亚胺烯丙基化反应 然而，亚胺的催化不对称反应在研究上存在着一定的困难，主要有以下2 个问题： 首先，c = n 体系本身存在z ，e 异构化作用，亚胺为这两种异构体的混合 物，反应过程中立体化学问题复杂，给实现高对映选择性的反应带来了一定的阻 力。c n 键异构化问题给反应带来的影响如f i g u r c2 所示。 l b a c k s i d e | a _ t t a c kl l n h r 1 舍r 2 n d b a c k s i d e a n a c k r j n h r 2 ，全r 1 n d f i g u r e2 r e l a t i o n s h i pb e m e e ns e l e c t i v 时锄dc - nb o n di s o m e r i z a t l o n 疋 一 ，n= r 一 疋 ，n= r t s c h c m e2 0 酰卤化合物活化亚胺过程 o r 我们根据以上报道和实验数据，提出了离子液体中b r o n s t e d 酸促进二烯丙基 二溴化锡参与的亚胺烯丙基化反应可能的机理过程。 n r 2 r ，人h 1 a c o ! ：望2 二j - ：+ 。：三。如 9 一， 5 小结 a c o s c h e m e2 1 亚胺烯丙基化反应的可能机理过程 h n r 2 i r 1 n 3 在本部分的工作中，主要进行了亚胺在离子液体中的烯丙基化反应研究，摸 索适当的反应条件，考察了溶剂，烯丙基试剂和催化荆对反应的影响。最后发现， 该烯丙基化反应经过b r o n s t e d 酸h o a c 的活化在温和条件下离子液体中可以进 墨蛐科一封 酽 h z = 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 行，反应在较短的时间内可以得到较高产率的烯丙基化的产物。在离子液体中进 行反应时，c 一烯丙基化产物的收率比有机相中的要高。无h o a c 条件下进行的 亚胺烯丙基化反应有副产物生成，在h o a c 的作用下大大提高了产率的单一性和 收率。所考察的金属催化剂在这个反应中没有起到催化反应进行的作用，当催化 剂存在时，亚胺的水解现象严重，导致反应的收率较低。 在h o a c 条件下，离子液体中亚胺烯丙基化反应的特点主要归纳为以下几点： 1 ) 使用的是疏水性的离子液体中亚胺烯丙基化方法，该方法收率较高； 2 ) 二烯丙基二溴化锡的使用提高了反应的原子经济性，减少了c 原子的浪费： 3 ) 使用b r o n s t e d 酸能显著提高反应收率，缩短反应时间； 4 ) 使用h o a c 避免了副产物的生成3 0 。 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 参考文献 1 y y a m 锄o t o ，n a s a o ，日聊r p v1 9 9 3 ，9 3 ，2 2 0 7 2 2 9 3 2 r b l o c h ，c p m 胄e v 1 9 9 8 ，9 8 ，1 4 0 7 - 1 4 3 8 3 d e n d e r s ，u r e i n h o l d ，t e 仃a h e d r o n ：爿町榭卅胱砂1 9 9 7 ，8 ，1 8 9 5 一1 9 4 6 4 t i r a y u tv i l a i v a n ，a ，木 c h u t i m aw i n o t a p a n ，at e t s u r os h i n a d a ba n d y a s u f u m io h f u n e b7 b f 阳 e d 幻n 三日舰，百2 0 0 1 ，4 2 ，9 0 7 3 9 0 7 6 5 b e n c h e t ，p ；l em a r r e e ，n ；m o s s e t ，p 扎f r 砌p 毋d 胛三e f f1 9 9 2 ，3 3 ，5 9 5 0 - 5 9 6 0 6 b e n c h e t ，p ；l em a r r e e ，n ；m o s s e t ，p 乃，砌p 咖d ，z 三g 髓1 9 9 2 ，3 3 ，5 9 5 0 一5 9 6 0 7 b h u y a n p j ；p m j a p a t i ，d ；s a n d l l u ，j i b i d1 9 9 3 ，3 4 ，7 9 7 5 7 9 7 6 8 lm s 咖p a t hk u n m ，s a n j a i l e y u l u ，e j a g a l lr e d d ya n dj s y a d a v 死打w 矗8 d b n 三p 船坩2 0 0 0 ，4 1 ，9 3 1 1 _ 9 3 1 4 9 w e n s h u ol ua n dt a kh a n gc h 孤， ，d r g g 聊2 0 0 0 ，6 5 ，8 5 8 9 8 5 9 4 1 0 d e - l w a i l g ，l i - ) ( i nd a i ，x u e l o n gh o u a n dy iz h a n g 死疗w 矗p 咖d 行工e 憾 1 9 9 6 ，3 7 ，4 1 8 7 - 4 1 8 8 1 1 d e - k u nw a n g ，l i - x i l ld a i ，x u e l o n gh o ua n dy iz h a n g ；n 即口向p 咖d 聆三已地隅 1 9 9 6 ，3 7 ，4 1 8 7 4 1 8 8 1 2 r i c l l a r db e r g e r ，p h i l i p p em a r a b b a t ，a n dj 锄e sll e i g h t o n + 4 m c h 唧 s o c 2 0 0 3 ，1 2 5 ，9 5 9 6 - 9 5 9 7 1 3 b e r g e r ，r ；d u 堰d ；l e i g l l t o n ，j l j4 棚c 而e m - s b c2 0 0 4 ，1 2 6 ，5 6 8 6 5 6 8 7 1 4 s h i n g oy a m a s 出，k l l i l i h i k of u j i i ，r e i k ow a d a ，m o t o m uk a n a i ，a n dm a s a k a t s u s l l i b a s a k i ；j4 聊c p 掰曲c 2 0 0 2 ，1 2 4 ，6 5 3 6 - 6 5 3 7 1 5 p i e r r eb ，n a t l l a l i elm ，p a u lm i n d i u m - m e d i 砒e da l l y l a t i o no fa l d i n l i n e s 7 0 r 口向g ( 加。胛工e 盯，1 9 9 2 ，3 3 ( 4 0 ) ：5 9 5 9 1 6 s h u nj ij ，s h u k ia ，y a s u ob s y l l t l l e s i so fh o m o a l l y l 锄i n e sb yt h ea d d i t i o no f a 1 l y l i ci n d i 啪r e a g e n t st o a 2 0 m e t h i n e sa n dn i 扛i l e s 砌已珊函c 咖”，1 9 9 3 ，6 6 ( 5 ) ：1 5 2 8 1 7 g e k e c k ，e j e n h 0 1 m ，l 二i ，gc 抛m ，1 9 8 5 ，5 0 ( 1 ) ，1 4 6 18 c r i s t i n ab e l l u c c i ，p i e rg i o r g i oc o z z ia n da c l l i l l eu m a n i r 肌c h i乃打盯矗p 咖d 胛 南开大学砸上毕业( 学位) 论文 三p 抛坩，v 0 1 ，3 6 ，n o 4 0 p p 7 2 8 9 - 7 2 9 2 ，1 9 9 5 19 m i n gb a 0 ，h i r o y u k in a l ( 锄u ma 1 1 dy o s h i n o r iy a m a m o t o 死f r 砌p 毋。胛e ，f p 瑚 2 0 0 0 ，4 1 ，1 3 l 一1 3 4 2 0 n a k 椭u r a h ，n a l 【锄u r a k ，y a m a n l o t o y ，j ：4 聊8 m5 白c ，1 9 9 8 ，1 2 0 ， 4 2 4 2 2 1 k l l r i l a r a s w 锄y ，s ；n a g a b 蹦皿a n a n d a c h a r i ，s ；k 啪a r a _ s w 眦y ，k c $ 玎历 c d 埘m “胛1 9 9 6 ，2 6 ，7 2 9 - 7 4 4 2 2 b m o k ，m a ；j a h g i r s y r l m c o m m u n 1 9 8 8 ，1 8 ，8 9 3 8 9 8 ；范云双，马永 祥，结訾沆麒2 0 0 0 ，2 2 ( 1 ) ，2 3 2 6 2 3 s k o b a y a 幽，h i s h i t a l l i ，p 小r e ”，1 ”9 ，9 9 ，1 0 6 9 - 1 0 9 4 2 4 范云双，马永祥，彩笋声渤2 0 0 0 ， 2 2 ( 1 ) ，2 3 2 6 2 5 n i c l a ss 0 1 m ，o l o va w a l l n e r ，甜l dk a l m a7 nj s z a b o ，d 曙三已艟，2 0 0 5 ，7 2 6 s vd z y u b a ，r a b a r t s c h ，j 胁f p 阳母它，记c 向已肌，2 0 0 1 ，3 8 ，2 6 5 2 7 蒯兮姥尹闻鲈兮删1 9 9 6 ，p 3 4 5 2 8 i d a7 l i ahs e s t e v a m a ，l o m a rw b i e b e r ，扎打竹矗e m 胛三p 艇册4 4 ( 2 0 0 3 ) 6 6 7 6 7 0 2 9 c h r i s t i a nf i s c h e ra i l de 茁i c km c a r r e i r a + o 悖l e “，2 0 0 4 ，6 3 0 南开大学詹管砑士挚出裣之 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 第二部分：锡参与的亚胺的b a r b i e r 类型反应 1 引言 在研究了以二溴二烯丙基锡为烯丙基化试剂的亚胺加成反应后，我们进行 了金属s n 和烯丙基溴或炔丙基溴原位生成金属试剂对亚胺加成的探索。 在过去的几十年中，高烯丙基胺是天然产物及其衍生物的的重要组成，所 以亚胺的烯丙基化反应是合成和研究是现代有机化学的重要内容之一。而金属 直接参与亚胺的烯丙基化加成反应的研究也特别多，早在1 9 8 7 年，t 缸a k a ，h1 报 道了金属a l 的相关研究，使用的是a 1 p b b r 2 ( c a t ) ，b f 3 o e t 2 体系，同样使用的还 有i n 2 ，t a ，b i ，b u 4 n b ，。而较早用s n 对亚胺烯丙基化进行研究的是x i n gh u as u n 4 等人，他们利用s n 可以在三甲基氯硅烷的作用下对亚胺烯丙基化加成( s c 1 e m e 1 ) ，成功的在唧中，较短的时间内得到较满意收率。在反应中使用的亚胺底 物不仅包括芳香醛亚胺，而且脂肪族和a ，b 不饱和醛制备的亚胺都能得到很好的 收率。实现了一种既简单有效又经济的制备高烯丙基胺的方法。 + n 卧器炽 但是烯丙基化反应的这些金属研究都是在有机溶剂完成的，越来越多的化 学工作者都意识到有机化学工业产生的大量化工废物严重污染了我们生活的环 境，直接威胁到人类自身的生存。这追使化学家们越来越注意环境问题5 。 近 年来，绿色化学和环境友好化学等概念的提出就是这种趋势的反映。以离子液 体来代替传统有机合成过程中的有机溶剂，无疑具有重要的意义。 而对于在离子液体中进行的烯丙基化和炔丙基化反应的研究也逐渐的受到 化学科研者的关注。近年来对于b a r b i e r 类型的反应有了很多的研究，但多数围 绕着醛的烯丙基化相关反应，而他们的研究反应也主要集中在有机相和水中进 行。 m a nc h l l i ll a w6 对i n ，s n 和z n 金属进行了相关的研究，反应均在 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 【b m i m 】【b f 4 】或 e m i m 】 b f 4 】两种离子液体中进行，不同于先前报道的利用s n c l 2 7 参与的反应，i n ，s n 和z n 金属直接参与反应，反应得到很高的收率。他们发现 在 e m i m 【b f 一】离子液体中s n 粉很快形成二价的溴丙烯中间态，而在 b m i m 】 b f 4 离子液体中则以四价的二溴二烯丙基锡存在( s c h e m e2 ) 。从这个报道的反应中 不难发现烯丙基溴和s n 可以通过不同的两种反应过程形成烯丙基锡溴，而且二 价的烯丙基演化锡则与四价的二溴二烯丙基锡可以相互转化，进一步与底物反 应。所以这也与我们从二溴二烯丙基锡回到更简单的反应物( s n 和烯丙基溴) 的想法一致。 【b m i h l 】 ! 型堕 i - e i i l i m 】【b f 4 础 ( 纠s n b r s c h e m e2 不同离子液体中s n 与烯丙基溴形成的不同中间体过程 而比较成功的是d i p a kp 喇a p a t i8 报道了1 1 1 参与的亚胺在2 ：l 的t h f h 2 0 混合体系中进行的炔丙基反应研究( s c h e m e3 ) ，他们利用了b u 4 n b r 活化m 使得 反应在含水的体系中了实现无水解产物生成的例子，而且得到单的炔丙基化 产物。 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 12 r 4 n o b u d n b r or 4 n 。h 3 45 s c h e m e3 t h f - h 2 0 体系中的亚胺炔丙基化( y i e l d ：4 3 8 0 ) 而b u 4 n b r 在反应过程中起非常重要的作用。这不同于醛的炔丙基化反应， 往往有两种炔丙基化产物生成9 ( s c h e m e4 ) 。 s n + a 1 e 。愉：盟骘 s c h e m e4 s n 参与的醛炔丙基化反应过程 r 1 随后亚胺的炔丙基化研究越来越多，c l l r i s t i a nf i s c h e r 加则通过酰氯和膦酰 氯来活化亚胺的方法来提高反应活性，在反应中使用的是z n 的乙炔化合物加成 反应，反应不仅对芳香亚胺适用，而且脂肪亚胺也能得到4 9 和8 0 的产率。 而c h u m e iw e i 等人“则用到了端基炔在c u ( d p y b o x 络合物直接与亚胺的 对映选择性加成反应，在h 2 0 和甲苯中实现了亚胺加成反应。实验发现c u ( i ) p y b o x 络合物是一种对映选择性很高的催化剂( s c h e m e5 ) 。 等八 父 y 杠 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 篙等k ， h ，oo rt o l u e n e、迤 a r 7 、 s c h e m e5 h 2 0 和甲苯体系中端炔直接参与的娅胺反应 综上所述，亚胺烯丙基化反应的研究越来越多，在环保考虑上，人们的目光 越来越倾向于水或离子液体中的研究。但由于亚胺特殊的性质，活性低，遇水易 分解而生产高烯丙基醇而得不到目标产物，亚胺的研究并没有醛和其它化合物 那样的广泛。 2 课题设计 从文献调研看到，金属s n 直接参与的亚胺的烯丙基化和炔丙基化都是在有 机溶剂中进行的，而在离子液体中的反应研究则相对比较少。据以上的调研，我 们在前一章的研究后，将继续研究该类型反应中金属s n 在离子液体中进行的情 况。我们进一步考察了不同催化剂及一些辅助荆对反应的影响。我们主要进行 了以下两种类型反应的初步研究( s c l e m e6 ) ，用到的原料更简单，亚胺，金属锡 和烯丙基溴或炔丙基溴，从而简化了试验操作。 r 2 n f i + b ，v + s n r 1 h r 2 n 7 儿+ b r 飞+ s n r 1 7 h 【8 m l m 】【p f 6 】 【b m i m l 【p f 6 l s c h e m e 6 3 2 r 2 h n r ，a 肜 r 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 3 试验部分 3 1 仪器和药品 核磁共振谱为b m k e ra c 3 0 0 或是v a r i a nm e r c u r yp l u s 4 0 0 型核磁共振仪 ( c d c l 3 为溶剂，t m s 为内标) ；北京泰克仪器有限公司x 一4 显微熔点仪：h p 1 8 0 0 a g c d 。色谱柱涂层为、协i a i lc p s i l5c b ，厚度o 3 3 哪，内径o 2 5 m m ， 柱长3 0 m 。炔丙基溴购自a c r o s ，三氟甲磺酸锌购自f l u k a ，三氟甲磺酸钇，三 氟甲磺酸镱，三氟甲磺酸铟购自m 蹦c h ，氯化钯( 分析纯) 上海化学试剂公司， 其余试剂都是分析纯。液体试剂在使用前经重蒸纯化。柱层析用硅胶2 0 0 3 0 0 目为青岛海洋化工厂生产。薄层层析硅胶g f 2 5 4 ，青岛海洋化工厂生产。高效 薄层层析板( 0 1 5 一o 2 m 薄层厚度) 为烟台汇友硅胶开发有限公司生产。二氯 甲烷、四氢呋喃、石油醚、乙酸乙酯等溶剂为分析纯，作为溶剂的水是去离子水。 亚胺均为自己制备。 3 2 实验部分 3 2 1 锡参与的亚胺的烯丙基化加成反应 在1 0 m l 试管中加入离子液体【b m i m 】 p f 6 】1 5 1 1 1 l ，加入n 一苯基苯甲亚胺 ( p h c h = n p h ) 9 0 m g ( o 5 n 瑚0 1 ) 和一当量的h o a c ( o 5 m m 0 1 ) ，待反应底物溶 解后加入锡粉9 0 m g ( o 7 5 m m 0 1 ) 和1 8 2 m g ( 1 5 n u n 0 1 ) 烯丙基溴，冰水浴下搅 拌反应1 1 h ，反应结束后加饱和n a h c 0 3 水溶液( 3 5 滴) ，搅拌水解0 5 h 。水 解后反应物在直径3 o c m ，高3 5 c m 的硅胶柱上经1 2 0 m l 石油醚：二氯甲烷= 2 ： l 的洗脱剂( 含2 的e t 3 n ) 淋洗。淋洗液旋干后柱层析分离，洗脱剂为石油醚： 二氯甲烷= 2 ：l 。收集柱层析得到的组分，经h n m r 分析。使用类似的方法 进行了其他底物的烯丙基化加成反应。实验结果见t a b l e1 。 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 i r r 2 。 。 。b m i m 。，。， h 7 r 2 r ，八h 篇慧r ，人ar 1 h 0 u c 1 e q h o a c r 1 d r 1 = p 世0 2 c 6 h 4 1 0 = p h er 1 = p h r 2 = p c h 3 c 6 h 4 s 0 2 3 6 3 6 n or e a c t i o “ 出现两种烯丙基化产物，且反应 很不完全 3 2 2 锡参与的亚胺的炔丙基化加成反应 在1 0 m l 试管中加入离子液体【b m i m 】【p f 6 】1 5 m 1 ，加入n 一苯基苯甲亚胺 ( p h c h = n p h ) 9 0 m g( o 5 m m 0 1 ) 和两当量的h o a c ( 1 m m 0 1 ) ，待反应底物溶 解后加入锡粉9 0 m g ( 0 7 5 m i n 0 1 ) 和1 8 2 m g ( 1 5 m m 0 1 ) 炔丙基溴，室温下搅拌 反应1 2 h ，反应结束后加饱和n a h c 0 3 水溶液( 3 5 滴) ，搅拌水解o 5 h 。水解 后反应物在直径3 0 c m ，高3 5 c m 的硅胶柱上经1 2 0 m l 石油醚：二氯甲烷= 2 ：l 的洗脱荆( 含2 的e t 3 n ) 淋洗。淋洗液旋干后柱层析分离，洗脱剂为石油醚： 二氯甲烷= 2 ：1 。收集柱层析得到的组分，得到累积双烯产物和炔丙基化两种产 物5 2 m g ，产率为4 9 。 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 p h n 几+ 卧飞 h 7 p h 0 5 m m o l1 5 m m 0 1o 7 5 m m o l p h n h ， p h n h 。l s c h e m e7 s n 粉促进的n 苯基苯甲亚胺炔丙基化反应 4 结果和讨论 实验是按照两种方案进行研究的，由于s n 和亚胺的活性都很低，在研究上 的进度很慢，所以这部分工作没有进一步进行研究下去。我们主要考察了反应过 程中使用的催化剂和温度对反应的影响。但是这些改进对于反应的效果并不很 好。 4 1 催化剂对反应的影响 4 1 1 锡参与的亚胺的烯丙基化加成反应时催化剂的影响 首先，我们考察了反应中用到的催化剂。我们首先以n 一苯基苯甲亚胺为初 始考察的底物对象。鉴于h o a c 在亚胺的烯丙基化加成反中有一定活性，反应开 始时使用h o a c 。然后尝试了一系列的路易斯酸催化剂，路易斯酸催化剂用量均 为1 0 m o l 。具体的反应情况见1 曲l e2 。 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 一。，字i i + b r + s n 斧 p h h “。 p 0 5 m m o i1 5 m m 0 10 7 5 m m o l h n p h 从 t a b l e2 离子液体中催化剂对反应条件的探索试验总结 p h h p h “飞 从以上的试验情况分析，在室温下催化剂对反应的作用结果，我们得到以下 几个结果： 1 ) 路易斯酸下进行的亚胺加成反应主要生成两种烯丙基化产物， 反应的 选择性很差； 2 ) 路易斯酸催化剂相比有b r o n s t e d 酸h o a c 参与的反应收率要差一些； 3 ) 单纯的路易斯酸催化剂作用都是n 烯丙基化较多，而有b r o n s t e d 酸 h o a c 参与的反应结果倾向于c 烯丙基化： 因此我们认为该反应中使用外加的b r o r 廊d 酸h o a c 反应结果要比使用外 加的路易斯酸催化剂效果好。也可能是我们所选的l w e i s 酸催化剂不合适，需要 更多的筛选。 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 4 1 2 锡参与的亚胺的炔丙基化加成反应时催化剂的影响 从文献调研看出，亚胺炔丙基化反应的催化剂多数为配位能力较强的l e w i s 酸，而一些有机锌的化合物在合适条件下可以比较缓和的进行烯丙基化反应，因 此我们首先以四溴化锌为基本催化剂对反应进行了研究。当反应在t h f 中进行 时，四溴化锌做催化剂，得到两种产物。但是反应过程中亚胺大部分水解了。同 时我们研究了无催化剂时的反应，发现反应结果并无明显差别，整个研究是以n 苯基苯甲亚胺为反应底物进行研究的( t a b l e3 ) 。 p h n h p h n h + b r 八一詈p 1 0 5 瑚m o l1 5 m m o lo 7 5 m m o l t a b l e3 t h f 中亚胺炔丙基化反应研究 由上述研究我们发现，在t h f 体系中虽然有催化剂可以使n 一苯基苯甲亚胺 进行炔丙基化反应， 但是由于亚胺大部分水解，得到的收率很低，而且反应的选 择性很差，主要得得到两种目标产物。因为溶剂的影响亚胺水解使得炔丙基化反 3 7 y l 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 应一直不能很好的进行，我们进一步又考察了溶剂对反应的影响。 4 2 温度和溶剂对反应的影响 4 2 1 锡参与的亚胺的烯丙基化加成反应时温度的影响 在一个常温搅拌的探索反应中，我们发现在有h o a c 的参与下的亚胺烯丙基 化反应较好，而且反应倾向于c 一烯丙基化反应进行，在这个实验结果的影响下， 我们又在不同温度条件下还是以n 苯基苯甲亚胺为反应底物进行烯丙基化反应 研究。试验结果如t a b l e 4 所示。 t a b l e4 不同温度下离子液体中亚胺的烯丙基化加成反应 从上面的结果比较可以看出，反应温度降低以后反应的收率有一定的提高。 这是因为在高温的条件下反应情况复杂，副反应多，使得加成反应收率不高。降 低反应温度以后各种副反应减少，加成反应的收率就提高了。 通过以上的对照试验，0 反应条件对反应有利。 4 2 2 锡参与的亚胺的炔丙基化加成反应时溶剂的影响 据很多文献的报道，因为亚胺遇水易分解的特点，大多数的溶剂都已尝试， 所以我们没有更多的比较各种溶剂在本实验中的影响。 主要比较了有机溶剂 南开大学硕士毕业( 学位) 论文 t h f 和离子液体对炔丙基反应的影响。如i 曲l e5 所示 t a b i e5 以n 苯基苯甲弧胺进行的溶剂影响的研究 由上述的表格可以看出，n 苯基苯甲亚胺在进行炔丙基化反应时，在 b m i m p f 6 做溶剂时可以得到相对较高的炔丙基化的产物，而且其产率在此反应 路线中是最高的。对于采用3 溶剂路线我们是根据文献报道1 2 ，首先把s n 与炔 丙基溴在含水的离子液体中进行搅拌，1 0 几分钟后s n 消失，在加入亚胺底物，但 结果是亚胺水解了；所以为了解决这个问题我们又参考有关文献”采用了保护 亚胺的办法来进一步研究，但是反应得不到预期的结果。 4 3 亚胺烯丙基和炔丙基化产物的表征 4 3 1 锡参与的亚胺的烯丙基化加成反应的烯丙基化产物表征 对于反应得到的两个主要产物，我们认为一个是c 烯丙基化产物，一个是 n 烯丙基化产物c 一烯丙基化产物l 胁依谱图在前面一张我们已经列出，而n ， 烯丙基化产物我们实验小组以前已经证实过1 4 。 南开大学硕上毕业( 学位) 论文 4 3 2 锡参与的亚胺的炔丙基化加成反应产物的表征 n 苯