（有机化学专业论文）α羰基二硫缩烯酮的还原反应研究.pdf

摘要 f fn 一羰基二硫缩烯酮是一类重要的有机合成中间体，源于烷硫基的 空问电子效应赋予了该类化合物化学反应的多样性，可以发生芳构化、 环合、还原、缩合等一系列反应。利用该中间体可以合成许多具有特 殊结构的化合物，广泛应用于有机合成和天然产物的合成中。广矿 本论文重点研究了n 一羰基二硫缩烯酮的还原反应。利用硼氢化钠 乙醇体系，对a 一羰基二硫缩烯酮进行选择性的1 ，2 一还原，探讨了不 同取代基和不同烷硫基对还原反应的影响。f 应用n 羰基二硫缩烯酮的 还原产物3 一( 二烷硫基) 亚甲基一2 ，4 戊二醇类化合物，经过对反应条件 的筛选，发现在草酸的存在下，不同溶剂和温度下可合成硫代原酸酯、 a ，b 不饱和硫代羧酸酯和3 - ( 二甲硫基) 亚甲基一1 ，4 戊二烯等三种化合 物，并成功的进行了l ，3 羰基转移反应。在实施这些反应过程中，发 现不同烷硫基底物的活性不同，对反应结果产生不同的影响，首次实 现了环烷硫基缩烯酮的1 ，3 一羰基转移反应。j 本文深入探讨了还原反应 的机理，进行了反应条件的优化，通过中间体结构的确证，探讨了生 成硫代原酸酯和o ，b 一不饱和硫代羧酸酯的反应机理。并对化合物 3 - ( 二甲硫基) - 2 ，4 一戊二醇( 7 a ) 进行了单晶衍射实验，确定了化合物7 a 的 构型，对反应机理的推断提供了很好的依据。 本文的另一部分研究了化合物1 一硝基一1 一( 1 , 3 亚丙二硫) 亚甲基 丙酮( 6 ) 的合成应用问题。实施了化合物6 与二胺和肼类化合物的亲核 反应。与二胺化合物的反应合成了a 一硝基一n ，n 一缩烯酮类化合物，与肼 反应合成了取代吡唑类化合物，并探讨了反应机理。 ( 并结合文献展望了硫代原酸酯和a ，b 一不饱和硫代羧酸酯在有机 合成中的进一步应用。 本论文合成了四十个未见文献报道的化合物，分别用核磁、红外、 质谱进行了表征，其中化合物7 a 由单晶x 一射线衍射确证了结构。z ，7 关键词：a - 羰基二硫缩烯酮，还原反应，硫代原酸酯，a ，b 一不饱和 硫代羧酸酯，吡唑 a b s t r a c t u 一0 x 0k e t e n e d i t h i o a c e t a l sa r eak i n do fv e r s a t i l ei n t e r m e d i a t e s i n o r g a n i cs y n t h e s i s i tc a l l b eu s e di na r o m a t i z a t i o n ，c y c l i z a t i o n ，r e d u c t i o n ， c o n d e n s m i o nr e a c t i o n sa n di tc a nc o n s t r u c tm a n yc o m p o u n d sw i t hs p e c i a l s t r u c t u r e sf o rt h e i r s p e c i a l s t e r e o e l e c t r o n i c e f f e c tf r o mt h e a l k y l t h i o f u n e t i o n a l “i e s s oi th a sb e e n a p p l i e d i n o r g a n i cs y n t h e s i s a n dt h e c o m p o s i t i o no f n a t u r a lp r o d u c t s t h er e d u c t i o nr e a c t i o no fc c o x ok e t e n e d i t h i o a c e t a l si se m p h a s i z e di n t h i sp a p e r t h er e g i o s e l e c t i v i t ya n di n f l u e n c i n ge f f e c t o r so ft h er e d u c t i o n r e a c t i o np e r f o r m e dw i t hs o d i u mb o r o h y d r i d ei na l c o h o lw e r ed i s c u s s e d t h e d i t h i o o r t h o e s t e r s ，u ，3 - u n s a t u r a t e d t h i o le s t e r sa n d 3 - ( h i s m e t h y l s u l f a n y l m e t h y l e n e ) 一p e n t a n e 一1 ，4 - d i e n e w e r et h u s s y n t h e s i z e d v i at h e r e d u c t i o n p r o d u c t s3 - ( b i s a l k y l s u l f a n y l m e t h y l e n e ) 一p e n t a n e 一1 ，4 一d i o l ( 7 ) c a t a l y z e db y o x a l i ca c i di nd i f f e r e n ts o l v e n t s t h er e a c t i o nc o n d i t i o n sw e r e a l s oo p t i m i z e di nt h ee x p e r i m e n t s 1 ，3 - c a r b o n y lt r a n s p o s i t i o nr e a c t i o nw a s c a r r i e do u ts u c c e s s f u l l y i nt h e s er e a c t i o n st h ed i f f e r e n ta l k y l t h i og r o u p s p o s s e s sd i f f e r e n ta c t i v i t i e sa n ds oa f f a c tt h er e s u l t sd r a m a t i c a l l y s p e c i a l l y ， t h e 1 , 3 一c a r b o n y lt r a n s p o s i t i o n r e a c t i o no fc y c l i c a l k y l t h i og r o u p w a s a c h i e v e ds u c c e s s f u l l ya tf i r s t t h em e c h a n i s mo ft h er e d u c t i o nr e a c t i o ni s s t u d i e dd e e p l ya n dt h er e a c t i o nc o n d i t i o ni so p t i m i z e d t h em e c h a n i s m so f t h es y n t h e s i so fd i t h i o o r t h o e s t e r sa n du ，3 - u n s a t u r a t e dt h i o le s t e r sw e r e s t u d i e d b yt h ei d e n t i f i e d e o n s t r u c t u r eo ft h ei n t e r m e d i a t e s t h ec r y s t a l d i f f r a c t i o no f c o m p o u n d7 ai d e n t i f i e di t sc o n f i g u r a t i o na n dp r o v i d e dt h e b a s i so f t h em a c h a n i s mo f t h er e d u c t i o nr e a c t i o n a n o t h e r p a r t o ft h e p a p e r s t u d i e dt h e s y n t h e t i ca p p l i c a t i o n o f c o m p o u n d1 一【1 ，3 d i t h i a n - 2 一y l i d e n e 一1 一n i t r o p r o p a n 一2 一o n e ( 6 ) s o m eo fi t s r e a c t i o n sw i t hd i a m i n e sa n dh y d r a z i n e sw e r e d i s c u s s e d u - n i t r o n ，n k e t e n ea c e t a l sw e r eo b t a i n e db yt r e a t i n g c o m p o u n d6w i t hd i a m i n e sa n d s u b s t i t u t e d p y r a z o l e s w e r eo b t a i n e d b yr e a c t i n gc o m p o u n d 6w i t h h y d r a z i n e s t h e r e a c t i o nm e c h a n i s mw a sd i s c u s s e d t h ev i s t af o rt h e f u t h e rw o r ka b o u td i t h i o o r t h o e s t e r sa n dc 【 b u n s a t u r a t e dt h i o le s t e r sw a sb a s e do n c o r r e l a t i v ed o c u m e n t s t h i sp a p e rr e p o r t sf o r t yn e wc o m p o u n d st h a tw e r ec o n f i r m e db yi r ， 1 h n m ra n dm s t h ec o n f i g u r a t i o no fc o m p o u n d7 aw a sc o n f i r m e db y x r a yd i f f a c t i o n k e y w o r d s ：q o x ok e t e n e d i t h i o a c e t a l ，r e d u c t i o n ，d i t h o o r t h o e s t e r , 3 - u n s a t u r a t e dt h i o le s t e r , p y r a z o l e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得东北师范大学或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：至皇日期竺! 塾! a 兰! 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位 论文的规定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机 构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权东北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：圣! 一指导教师签名：! ! ! ：! 翌一 日 期：鬯! 车1 8 1 目日 期：乏! ! 墨空圭! 1 9 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 电话 邮编 前言 o 羰基二硫缩烯酮( s c h e m e1 ) 是一类多官能团有机化合物，其 官能团的多样性这一结构特点赋予了这类化合物化学反应的多样性。自 1 9 1 0 年被首次合成以来，逐渐引起人们的重视，许多化学家涉足a 一羰 基二硫缩烯酮化学这一领域的研究，使其成为近二十年来有机合成中的 一个研究热点。d i e t e r ”，j u n j a p p a 2 1 ，k o l b l 3 1 和y o k o y a m a 4 1 等均曾对 这一领域的工作写过综述，可见其在有机合成中的重要地位。 ( ：斧丈r s c h e m e l 从1 的结构可看出，碳碳双键因受推( r s ) 一拉( r 2 c o ) 电子作用而被 极化，a 一和y 一位为亲电中心，b 一位为亲核中心。从软硬酸碱角度来 考察亲电中心的软硬度，则a 一位可以看作较硬的亲电中心，b 一位可以 看作较软的亲电中一i ：d 5 , 6 】。而且由于烷硫基的不同及其连接方式的差异 ( 环与非环、体积的大小等) ，r 1 ( 有时乃至r 2 ) 的体积及类型( 芳基、 烷基、氢等) 均对c s p 2 - s r 间的p - n 共轭程度产生影响( 有时对c = o 和 c = c 间的共轭也产生影响) 。也许正是由于这些影响因素的存在，影响 着1 类化合物的反应活性，以至不同的烷硫基结构对反应有不同的影响， 导致产物的不同。我们的研究方向就是致力于烷硫基对反应的调控作用 的研究。本文主要内容是有关。一羰基二硫缩烯酮的还原反应及1 ，3 羰 基转移反应，前言的主要内容分三部分：a 一羰基二硫缩烯酮的还原反 应，a 一羰基二硫缩烯酮的1 ，3 一羰基转移反应和二硫缩烯酮在有机合成 中的最新应用进展。 1 a 羰基二硫缩烯酮的还原反应 a 一羰基二硫缩烯酮可被视为在y 一碳原子上连有两个烷硫基的 a ，0 一不饱和羰基化合物。在还原反应中，因还原程度和位置的不同可 得多种类型的产物。有些还原产物在合成中非常有用。在这些还原反应 中，选择性的还原尤为重要 1 - 4 , 7 l 。 1 1 1 用n a b h 4 作为还原剂进行的反应 最早是s a q u e t 和t h u i l l i e r 利用n a b h 4 还原二甲硫缩烯酮2 ，得到 高产率1 ，2 还原产物，再加入对甲基苯磺酸时得到低产率的化合物3 和 4 t “。进一步的研究表明，当加入h c i 或c f 3 c o o h 时，得到的主要产 物为4 【9 1 ( s c h e m e2 ) 。 s c h e m e2 之后，d i e t e r 等人开始了关于n a b l 4 4 还原二甲硫缩烯酮类化合物的 研究工作。利用n a b h 4 可将化台物5 高产率还原得到a 一羰基二甲硫缩 烯酮6 ，再经过各种特殊的反应体系，可将化合物6 转化为d ，b 一不饱 和酸8 ，甲基酯9 或者甲硫酯7 9 - 1 1 1 ( s c h e m e3 ) 。 r r 1 弋。o o “ f 。 r 。8 r 1 。2 。h 3 i 酽9 s c h e m e3 j l m j a p p a 等人在9 0 年代初期也开始关于a 羰基二硫缩烯酮与 n a b h 4 进行还原反应的研究，探讨在不同条件下，反应的区域选择性以 及在有机合成中的应用问题。并根据软硬酸碱理论，对还原反应进行了 深入的研究1 6 l 。j u n j a p p a 等人发现利用n a b h 4 n i c l 2 作为还原剂还原化 合物5 得化合物1 0 1 2 1 ( s c h e m e4 ) 。 。，j 岭：。! ! ! ! 。! ! ! g 。，4 、1 ；办。 z 。 s c h e m e4 队“蛰蚨 。 e 越 用n a b i v a c o h 将5 还原，得到1 ，4 一还原产物1 1 ；用n a b h 3 c n a c o h 还原，则得1 ，4 一还原、消除产物1 2 。同样条件下1 3 能被还原为 1 4 ，而1 5 则不反应【6 1 ( s c h e m e5 ) 。 ip r 1 ，、f 八s c h 3 if c h 3 1 、丫s c h 3 r l l 。，j 、疹。 i r 1 2 ，。v 箍鼍，。印 n a b r h 还原的产物是一种重要的有机合成中间体，可利用其制各环 8常h 0 s m e 溉警一w h o h s m e 誉 s m e s m es m e 猷6 h r l j , , 、o h r ! 一n s b h 4 ”拇：一：娘： 1 2 金属化合物作为还原剂进行的反应 用z r d z n c l 2 - t m e d a ( 四甲基乙二胺) 还原化合物5 i 可以通过控 制还原剂的量，控制所得产物的种类。随着z n z n c l 2 t m e d a 量的增加， 还原程度逐渐加深，分别得到化合物2 6 ，2 7 ，2 8 0 6 1 ( s c h e m e7 ) 。 e 。，儿p 塑坦o 1 s - - - - 一8 ? 8 廷 苫00 苫00 书n - - x 1 3 其他还原剂进行的反应 g a m m i l l 等人利用l 认l h 4 还原q 一羰基二硫缩烯酮3 8 时，将c = o 及c 2 c 同时还原得到y 一羟基二硫缩烯酮3 9 。利用l i a l d 4 分析出这类 还原反应是具有立体选择性的f 1 9 】( s c h e m e1 0 ) 。 ， 。、 浴一 s c h e m e1 0 通过控制反应的温度，可得到只还原c = o 的产物1 2 0 】( s c h e m e11 ) 。 s c h e m e1 1 利用过渡金属化合物将二甲硫缩烯酮中的碳硫键( c 。2 s ) 选择性 的断裂具有特殊的意义。r l a j o 等在这方面做了开拓性的工作。 用二碘化钐可将a 乙氧羰基二硫缩烯酮4 3 立体选择性的还原，还 原所得中间产物4 4 可与多种亲电试剂反应。如水解得4 5 ，与烯丙基溴 反应得4 6 ，与醛加成的得不饱和y 一内酯4 7 | 2 l j ( s c h e m e1 2 ) 。 父告e 卜 s c h e m e1 2 这一反应的重要性不但在于用其合成重要的有机化合物( 如不饱和 y 一内酯) ，更重要的是合成方法学上的意义。以往有关n 一羰基二硫缩 烯酮化学的研究中，和硫相连的碳原子一直被用做亲电中心( 可用式4 8 表示) ，而如上反应却相当于4 8 的极性翻转中间体4 9 1 2 ”，有机铜试剂 也可得出类似的结果【2 2 i ( s c h e m e1 3 ) 。 融 文 尽。吖 蒎 苣一 峪。 飞黼器 ；止卜 5 0 5 11 1 1 出! ! ! 4 7 s c h e m e1 3 二硫代缩烯酮的a 一位连一比乙氧羰基体积小的氰基化合物5 2 在 有机铜试剂作用下，立体选择性的生成e 构型的亲核中间体5 3 ，5 3 与 亲电试剂反应得相应产物5 4 ，5 5 和5 6 t 2 3 1 ( s c h e m e1 4 ) 。 邺x ，器叫 r c n 0 5 4 h s c h ， 1 “；， s c h 3 r c n o 。，s e s c h e m e1 4 利用d i b a l t e a 、9 - b b n 或儿茶酚硼烷同样可以还原一羰基二 硫缩烯酮类化合物，分别得到不同的还原产物1 2 4 1 ( s c h e m e1 5 ) 。 r 5 7 s c h e m e1 5 j u n j a p p a 根据软硬酸碱理论对还原反应做了简要的规律总结。如有 6 i 鹕 r 3 出一 耳。 拍r 舯 v 匡 一 。 ￥， 机锂、有机镁、氢化锂铝和硼氢化钠类硬的亲核试剂在同a 一羰基二硫 缩烯酮反应时，主要进行1 , 2 还原反应；而如果是较软的亲核试剂，如 有机铜试剂或亲电还原试剂( 如9 - b b n ，d i b a l 等) 则发生1 ，4 一还原 反应。如果在反应过程能生成离域的正离子，则主要发生1 ，4 一还原反应 ( 如n a b h 4 a c o h 条件下) 1 6 1 ( s c h e m e1 6 ) 。 一l l y 人。蚪r 1 ，k ，人。当。，j l 、人。 ： 。： s c h e m e1 6 2 a 羰基二硫缩烯酮的1 ，3 - 羰基转移反应 羰基二硫缩烯酮的重要的反应与应用领域之一是l ，3 羰基转移 反应，这种羰基转移反应是合成n ，b 一不饱和羰基化合物的重要方法 2 ，2 5 1 ( s c h e m e1 7 ) 。 i n t e r m o l e c u l a ra n di n t m m o l e c u l a r1 3 c a r b o n y lt - r a n s p o s i t i o n s c h e m e1 7 早在1 9 6 1 年，l r e l e n d 和m a r s h a l l 就首先认识到烷硫基在l ，3 羰基 转移中的调控作用1 2 6 ”l 。t h u i l l i e r 等人的进一步研究，得到了主要为 a ，b 一不饱和硫代酯的产物。7 0 年代中期，t r o s t l 2 5 1 等人系统研究并提 出了合成n ，一不饱和羰基化合物的烃基化1 ，3 一羰基转移反应。内容包 括：( 1 ) 羰基化合物与乙烯基( 或取代乙烯基) 金属有机试剂加成产生的 分子间1 ，3 一羰基转移反应；( 2 ) f i t ，b 一不饱和羰基化合物与烃基金属有机 试剂加成发生的分子内l ，3 一羰基转移反应( s c h e m e1 7 ) 。 8 0 年代，d i e t e r 等人率先对。一羰基二甲硫缩烯酮的烃基化1 ，3 一 羰基转移反应进行了系统研究，在此基础上提出了1 ，3 一羰基转移方法 廿 一一 酽产 。k t 一 坠 一r 学。 2 1 与有机金属试剂加成实现的l ，3 羰基转移 d i e t e r 将化合物5 与有机锂加成，在氟硼酸的催化下，反应得到甲 硫酯5 9 ，而用其他无机酸催化剂时产率很低。当5 为环酮类化合物时， 得到构型确定的硫酯；而链酮类化合物得到顺一反异构的混合硫酯 ( s c h e m e1 8 ) 。 口 c 卜b。9 “ o h 3 ro v ：。h 骂r r 斗二。瓢。，o 。h 酽酽 女2 5 5 8 5 9 s c h e m e1 8 他们通过实验，研究了这种1 ，3 一羰基转移反应在有机合成中的特殊 贡献1 1 1 2 8 ，2 9 1 ( s t h e m e1 9 ) 。在合成6 2 的方案中，如果先进行羰基转移， 再进行取代，以较好产率得到了目标化合物6 2 ；如果先进行取代反应得 到硫醚，然后再进行加成反应，不能得到化合物6 2 。 棼一臣 s c h e m e1 9 在取代酚类6 7 的合成中，设计先1 ，3 羰基转移，然后分子内环合 芳构化。选择氟硼化甲硫基二甲酯作催化剂，最终得到了预想的化合物 6 7 ( s c h e m e 2 0 ) 。他们在有机锂试剂方面的有效工作，使最初的概念发 展成为1 , 3 一羰基转移方法学2 8 2 9 1 。 淤。脊毋s 9 c “h 3 3 s c h e m e2 0 j u n j a p p a 等人f 2 9 _ 3 2 】成功的将甲基碘化镁等g r i g n a r d 试剂用于1 ，3 一羰 & 。 挚 基转移反应中，合成了多种化合物( s c h e m e 2 1 a 2 1 d ) 。 从五元环和六元环环酮底物出发，与甲基碘化镁加成，在两种环境 催化下，得到两类环烯酯7 0 和7 l 2 9 1 ( s c h e m e 2 1 a ) 。 g s c i d 3 m 。，坐 ? 、一0 0 8 0 “3 7 0 ) 士v c o 占 s c h e m e2 l a 通过对底物和实验条件的选择，合成了芳并环酮7 3 和7 5 【3 0 ( s c h e m e2 1 b ) 。 m 一 酽，j 瑞。s 入s m e 、矿 l 高。儿。 擀3e 1 2 0 r ：e 盘7 3 ； 雠笋7 5 s c h e m e2 1 b 用苯基溴化镁，从环酮底物7 6 出发通过羰基转移和取代，合成了 另一类环烯基酮7 8 1 3 1 1 ( s c h e m e2 1 c ) 。 舭剿糕j 逝裕：掣舭一 6 l 。 o 击；8 s c h e m e2 l c 以炔丙基溴化镁为加成试剂，通过羰基转移，成功的制备了烯炔酯 8 1 和8 4 3 2 1 ( s c h e m e 2 l d ) 。 冰。一“龊一 一弘一 9 j t m j a p p a 等人将r e f o r m a t s k y 试剂 3 3 佣于与8 5 的反应中，通过分子 内1 ，3 - 羰基转移，合成了羧酸酯8 7 ( s c h e m e 2 2 ) 。 。l 砖。匠b r z n o h 8 6 s c h e m e2 2 坠! 蠼“3 c 。c 、人r f c o o c h 3 d i e t e r 等人3 5 1 应用1 ，3 一羰基转移反应合成了a 一吡喃酮类化合物 9 1 ，9 3 ，9 5 ，进而拓宽了q 一羰基二硫缩烯酮化合物的应用( s c h e m e2 3 ) 。 牟带 ，。矽 ( a j ( r 3 c u s p h ) l i ；( b ) l i c h 2 c 0 2 t - b u ：( c ) r 3 c o c h 2 l i ；( d ) r j c ( = n n m e 2 ) c h 2 l i ； ( e ) e s t e rh y d r o l y i s i sa n de n o ll a c t o n i z a t i o n s c h e m e2 3 2 2 通过还原反应完成1 , 3 羰基转移 由第1 节有关a 羰基二硫缩烯酮的还原反应( s c h e m e3 ) 产物， 观察到由还原反应同样可发生1 ，3 羰基转移反应，可生成a ，b 一不饱和 酯，q ，b 一不饱和硫酯以及o ，0 一不饱和羧酸 9 - 1 1 1 。 还原转移反应在合成多烯酯9 7 方面也取得了成功【3 6 ，3 7 1 ( s c h e m e 2 4 ) 。 氏￥兰，堞器。，0 。 r 9 7 自 s c h e m e2 4 文献还报导了经还原、i ，3 - 羰基转移后合成环酮类重排产物1 0 0 和 。州：一博孰器 鬻。 9 0 年代前期，j t m j a p p a 等人用二甲硫缩烯酮1 0 2 与n a b h 4 或甲基 拶os c h 一3 ；嚣拶r 2 o h s c h s 吼3 s c h e m e2 6 2 3 其他反应及试剂导致的1 , 3 - 羰基转移 1 9 8 8 年，j u n j a p p a 等用b f 3e t 2 0 催化，用h g c l 2 脱硫，合成了5 一 芳基3 一羰基4 一戊烯酸甲酯，通过1 h n m r ，观察到存在于甲醇溶液中的 两种异构体的互变平衡4 0 1 ( s c h e m e2 7 ) 。 一，赉一。罾带心。 s c h e m e2 7 a 一羰基二硫缩烯酮的l ，3 一羰基转移反应的主要生成产物是各种酯 及硫代酯类化合物，是合成n ，b 一不饱和酯( 硫酯) 的重要方法之一。 3 二硫缩烯酮在有机合成中的最新应用进展 二硫缩烯酮在近几年的有机合成领域中发展仍然很快，仍有大量文 献报道了二硫缩烯酮作为有机合成中间体的应用研究，我们课题组在这 方面也做了大量工作。现就近几年( 1 9 9 8 一目前) 的工作做一简要的概 括，主要有以下三个方面的内容： 3 1n 羰基二硫缩烯酮的环合芳构化反应 一 萨懈 器 母 一 关于。一羰基二硫缩烯酮的环合芳构化反应从上个世纪8 0 年代就有 大量文献对此类反应进行了报道1 4 1 , 4 2 】。由于此类反应是一种有效的由链 状化合物合成取代苯系芳烃及杂环化合物的方法，近几年仍有较多关于 这方面的文献报道。 由h j u n j a p p a 带领的研究小组一直致力于a 羰基二硫缩烯酮的芳 构化反应研究。最近几年发表的成果主要是关于合成多取代萘、多取代 苯并杂环化合物的合成，这类化合物在天然产物合成中有重要作用，许 多具有生物活性的物质均有这样的结构单元。应用化合物1 0 7 与多种具 有取代烷氧基的苯基格氏试剂反应后，进行环合芳构化合成具有烷氧基 的萘类化合物，在天然产物木酚素、萘喹啉和蒽类化合物中都有这种类 似结构( s c h e m e2 8 ) 1 4 3 。 。l ”a “q 。x 。e 1 2 0 t 。， c 擎：m 啄o m e ( 潮 ( ：翟8 沁s m e1 1 2 s c h e m e2 8 利用带有杂环的a 一羰基二硫缩烯酮与格氏试剂反应，再经环合芳 构化可合成菲啶1 1 7 4 3 1 和吲哚类化合物1 2 0 1 2 2 1 4 4 l ( s c h e m e2 9 ) 。 一颦n 吣坚e t 2 0 t h fs e 嘏警髓艘s m o1 1 5 时 x = s m e - ；h 一r a n e y n i e t o h lb f 3 e t 2 0 lc b h 6 + h 髓9 竺时 ：、 r 盹 l m a c i e c 2 0 i ) m g a 2 ) b f 3 e t 2 0c 8 h 6 化合物1 2 1 还可与氨基锂反应，再经环合芳构化得吡啶并吲哚化合 物1 2 3 1 4 5 1 ( s c h e m e 3 0 ) 。 够首 噶。卜节：“ 带“尝簿m 一电 篷耋叠r 1 ( a 。赫m e 1 2 9 。众 禽”+ 霹一警 三欺3 7。 一翼 叠莓弼。嚷 j|玲。r跫。警 a 一羰基二硫缩烯酮1 3 5 与2 ( 3 ) 乙氰基噻吩进行【3 c + 3 c 加成反 应再环合得化合物1 3 7 a 和1 3 7 b 1 4 8 1 ( s c h e m e 3 3 ) 。 s c h e m e3 3 o k r a mb a r u n 等人最近又发现一应用q 羰基二硫缩烯酮进行的芳 构化的新型反应。在此之前的芳构化反应主要是 3 c + 3 c 的环合芳构化 反应，而这种新的环合芳构化反应是应用n 一羰基二甲硫缩烯酮底物与 亚甲基酮化合物进行 4 c + 2 c 的环合芳构化反应，合成取代酚类化合物 1 3 9 和1 4 0 4 9 i ( s c h e m e3 4 ) 。 3 2 二硫缩烯酮与亲核体反应合成杂环化合物的最新进展 二硫缩烯酮可与多种亲核体进行反应，为合成杂环化合物提供了一 条便捷的途径。近几年在合成具有天然产物特殊结构单元的杂环化合物 方面有较多的相关报道。 e l g e m e i e 等人应用氰基取代的二硫缩烯酮1 4 1 与酰肼类化合物反 应，合成了n 一取代毗啶酮类化合物1 4 2 ，1 4 3 ，1 4 4 ，1 4 5 1 5 0 1 ( s c h e m e3 5 ) 。 了m 了m 。众：窀 畋_ i 瞄 星。萨 静 静 了 ) 。9 m p 一弗嚣冷 畋 咐 | 薹 一 刚协 弧o l 匪 了m l h n n h r 1 4 2 ：日 s e n n h n ：麓幽n c 难：竺m “挺y n 7 妊o y n 2 0 y 人n 7 b o “2 措i c 1 艟。”1 4 3 s c h e m e3 5 化合物1 4 6 与氨基吡唑反应可合成吡唑并嘧啶化合物1 4 9 和 1 5 1 5 1 1 ，此类化合物属于嘌呤类化合物，因此在生物分子及药物分子合 成中有重要意义( s c h e m e3 6 ) 。 n 。c 汉。s c h 3 + 。r n ：尉1 6 7 昔k n c 刮n h 2 c n n c 、= ，n v n 心 a r h n 人n 一”丫， c “ 1 4 8 6 c h 3 每b m 型坚“。1 2 = r “丫“2 a r h n 人n ，n 、f 人c n1 4 9 氍锚知基：z “( c 2 “5 ) 3 i ，n 7 n ，“丫， c “ 化合物1 5 2 和1 5 6 与吡唑啉酮1 5 3 反应合成吡啶并吡唑啉酮化合物 1 5 5 和1 5 8 5 2 】( s c h e m e3 7 ) 。 麓x ) ) = s c o h 3h2啊n襻oi二徽邺。s延nc02c h瞄x ； 2 5 3 h 扣6 h 3o 屯 “、h 2 。n 碍o ，黑：h 。3 c sr ”。丽0 h ；c s l s c h，。措 。h 3 c 儿p p h 五1 ：n 、产c 水n i 、p h 瓷芸 1 5 6 1 5 弘 女1 5 7 h 3 。c h 3 h 3 c s 、r h 每广妒o n 要i 酣h p h 1 s 8 j u n j a p p a l 5 3 和王梅祥等人应用a 一羰基二硫缩烯酮与亲核体反 应，合成咪哗并毗啶类化合物1 6 2 和喹诺酮类化合物1 6 6 和1 6 8 ( s c h e m e 1 5 担 延嚣 l ； 3 8 ) 。 g 一必 。6 一一釜6 2 一lll s c h e m e3 8 利用二硫缩烯酮1 6 9 同n 一芳基亚胺1 7 0 进行a z a - d i e l s a l d e r 反应 可合成四氢喹啉1 7 2 和喹啉酮类化合物1 7 3 ，1 7 4 5 引( s c h e m e3 9 ) 。 s c h e m e3 9 a 羰基二硫缩烯酮化合物在碱催化下可以与芳醛缩合得到一系列 a 肉桂酰基二硫缩烯酮化合物1 7 5 ，a 一肉桂酰基二硫缩烯酮具有麦克 尔体系在合适的条件下能发生麦克尔加成，合成杂环化合物。赵梅欣在 这方面作了大量工作，合成了咪哗并吡啶类化合物1 7 6 5 6 i ( s c h e m e4 0 ) 。 s c h e m e4 0 黄坤林实施了化合物1 7 7 在路易斯酸条件下重排分子内麦克尔加成 反应，合成了毗喃酮类化合物1 7 8 5 7 1 ( s c h e m e4 1 ) 。 1 6 呲 嘟 领。 +啪 。众。 q m哆 雌 瓮 够 书o h0 。4 欣 鹫骐： s c h e m e4 1 3 3a 羰基二硫缩烯酮的a 官能化反应 对a 一羰基二硫缩烯酮的研究主要集中在其羰碳和1 3 一碳发生的反 应，而对其a 碳的反应研究较少。前人的工作，主要是由j u n j a p p a l 5 w 等人进行的利用n b s 与n 一芳甲酰基二硫缩烯酮的n 一碳的反应。最近 王芒口9 j 偶然得到了a 一肉桂酰基a 羧基二硫缩烯酮的碘( 溴) 代脱羧 产物1 8 0 ( s c h e m e4 2 ) 。 1 1 9n iz jh u s c h e m e4 2 由此实验结果的启发，我们课题组提出并实施了n 一官能化反应， 对二硫缩烯酮的a 一位碳进行了修饰，合成了1 8 2 ，1 8 4 和1 8 6 类化合物， 使n 一羰基二硫缩烯酮作为有机合成中间体有了更广阔的应用前景6 0 ( s c h e m e 4 3 ) 冬：纂8 叁y & ；，k 汹j 刚& ! ：” 0 1 艇 8 3 1 8 4 敦：o c 一，x ” s 火s + “n 坩c 0 ，s 火8 三8 5 。1 8 6 “x = b r l 1 一 s c h e m e4 3 对n 一羰基二硫缩烯酮化合物n 一位的修饰使其在性质上呈现多样 性。如在a 一位引入卤原子实现了a 碳的极性翻转，由原来的亲核中 心变为亲电中心，可被其他亲核试剂取代，引入如含氮原子的亲核试剂， 为合成多样性的杂环化合物提供前体；在a 一位引入偶氮基，可能使a 一 羰基二硫缩醛类化合物具有特殊而重要的光电性质。 3 4 二硫缩烯酮在其他反应中的应用 b a r r yb s n i d e r 等人应用二硫缩烯酮1 8 7 在硝酸铵高铈( c a n ) 的 作用下，经氧化环合过程合成二环内酯1 8 8 6 1 1 ( s c h e m e4 4 ) 。 “吼c a n mecnh202h 2 5 c t 鞋4 吣 1 ， s c h e m e4 4 应用二硫缩烯酮1 8 9 和1 9 1 进行阳极氧化反应可合成四氢呋喃类化 合物1 9 0 和桥环类化合物1 9 2 1 6 2 i ( s c h e m e4 5 ) 。 一。m s 、坠曼堕! r 1 s j e f 4 n o t s ，8 m a c s 。黾j 。朵 s c h e m e4 5 肉桂酰基二硫缩烯酮1 9 3 进行光环合反应可进行分子内 2 + 2 】环合 反应，合成化合物1 9 4 6 3 1 ( s c h e m e4 6 ) 。 邻o 去琳 s c h e m e4 6 以上是最近几年二硫缩烯酮的简要总结。由此可见，二硫缩烯酮类 化合物在众多有机反应中得到了应用，在合成芳环、杂环、小环等方面 都有文献报道，所以二硫缩烯酮作为有机合成中间体在有机合成领域中 具有重要地位，有远大的发展前景。 毋? 延嘏伽 论文题目的选择 1 a 一羰基二硫缩烯酮的还原反应 关于n 一羰基二硫缩烯酮的还原反应的研究已经有了许多文献报 导，在前言中的第1 部分已经做了较为全面的总结。a 一羰基二硫缩烯 酮i 的a ，y 一位为亲电中心，p 一位为亲核中心。从软硬酸碱理论来考 虑亲电中心的软硬度，则a 一位可看作是较硬的亲电中心，y 一位可以看 作是较软的亲电中心。还原剂可分为亲核还原试剂和亲电还原试剂，亲 核还原试剂可分为硬的亲核试剂和软的亲核试剂，因此用不同的还原试 剂还原1 类化合物，将在不同的反应点进行反应，即反应存在区域选择 性。如用有机锂、硼氢化钠等硬的亲核试剂反应时，主要生成1 ，2 还原 产物；如用较软的亲核还原试剂( 如有机铜试剂) ，则生成1 , 4 一还原产 物；如用亲电还原试剂( 如9 - b b n ，d i b a l ) 还原，得1 ，4 一还原产物 ( s c h e m e l ) 。 s c h e m e l 对。一羰5 - - 硫缩烯酮2 和3 类化合物的还原反应研究的较少。近 年来的研究主要集中在c = c 的还原上，即生成1 , 4 一还原产物1 1 8 1 。 r 1 0 2 3 为了进一步探讨还原剂对n 一羰基二硫缩烯酮的区域选择性问题， 我们选择硼氢化纳作为还原剂进行还原反应，选择性的进行1 , 2 一还原反 应，制得二醇类化合物4 。而且进一步探讨了还原产物在有机合成中的 应用，利用草酸在不同反应体系中分别得到了二硫代原酸酯类化合物5 ， 0 0 译攀卢弋c 由1 , 3 一羰基转移反应制得的n ，0 一不饱和硫代羧酸酯6 及脱水生成 3 一( 二甲硫基) 一1 ，4 一戊二烯7 ( s c h e m e2 ) 。并希望从反应的结果进一步验证 烷硫基在反应中的调控作用。 v 螂v a as a s c h e m e 2 2 a 硝基二硫缩烯酮的应用研究 a 一硝基二硫缩烯酮9 是博士研究生赵玉龙由n 一羰基二硫缩烯酮8 与混酸反应而得到的产物，将硝基引入a 一羰基二硫代缩烯酮，同时由 于。一羰基二硫代缩烯酮的碳碳双键受推( r s ) 一拉( r 1 c o ) 电子作用 而被极化，a ，y 一位为亲电中心，可与多种杂原子亲核体反应( s c h e m e 3 ) 。 s c h e m e3 j u n j a p p a ，d i e t e r 等人已相继报导了许多关于。一羰基二硫代缩烯酮 与肼，羟胺，胍和脒等的反应畔4 ”，合成多取代的五、六元环杂环化合 物。其中二硫缩烯酮与肼的反应可合成多取代吡唑，在吡唑环上引入烷 硫基、芳基及芳磺酰基等取代基1 6 4 l ( s c h e m e4 ) 。多取代的吡唑类化合物 由于其特殊的结构，有较高的生物活性【6 “，在药物化学中具有重要的地 位，文献报导了许多关于合成多取代吡哗的合成方法。如果能将烷硫基 和硝基同时引入吡哗环，可能合成出有较高生物活性的特殊分子。 a 焉。z 咒岛冀忑 。艾u。 紫 娑u 。 arnzh4etoh 1 。 k 入。 由此启发化合物9 可与亲核试剂反应，制得带有硝基的杂环化合物。 我们实施了化合物9 与肼、苯肼及二胺类化合物的反应，制得了多取代 的吡唑，以及a 一硝基一n ，n 一缩烯酮类化合物，并对反应的区域选择性 进行了初步的探讨，共合成了四十个未见文献报导的化合物。 甜 i 页 。|l b 。 蛙 。迁 一 | 窒 仪器与试剂 1 仪器 b r u e k e r a c 一8 0 型核磁共振仪( 内标t m s ，溶剂c d c l 3 和d 6 一d m s o ) f x 4 0 0 型核磁共振仪( 内标t m s ，溶剂c d c l 3 和d 6 一d m s o ) n i c o l e tm a g n a i r 型红外光谱