（有机化学专业论文）有机锌试剂参与的烃基酯的合成.pdf

摘要 有机锌试剂是最早发现的有机金属试剂之一，它与羰基化合物的反应在有机 合成中是形成碳一碳键的一种重要的方法。有机锌由于反应活性较低，唷很好的 官能团携带能力，较高的化学反应选择性和立体选择性，所以是构建多官能团复 杂化合物的一类理想试剂趣i 也正是由于活性低，限制了它在有机合成中的应用。 近年来研究发现，无溶剂条件下有机锌的活性能够得到提高，且减少了环境污染， 降低了成本。我们研究组也对有机锌的无溶剂反应做了一些探索和尝试。 本论文从环境友好的角度出发，对r e f o r m a t s k y 反应和b a r b i e r 反应做了拓 展，在我们实验室以前研究工作的基础上，通过有机锌与羰基化合物的反应，得 到了几种不同类型的酯。 本论文共分四章： 第一章：带官能团的有机锌试剂在有机合成中的研究进展 首先对带官能团的有机锌试剂的发展作了简要的介绍，然后主要就带官能团 的有机锌试剂的制备及其在有机合成中的应用选择了一些有实际应用价值的和 在理论上有重要意义的制备方法和反应类型作了详细的综述。 第二章：无溶剂非催化高烯丙基酯的合成 该部分在b a r b i 色r 反应的基础上，首次以烯丙基溴化锌、醛、酸酐为原料， 非催化、无溶剂下合成了1 4 个高烯丙基酯。反应中没有用到催化剂，减少了对 环境的污染，实现了环境友好合成。 第三章微波促进非催化合成双酯的研究 本文在r e f o r m a t s k y 反应的基础上，首次以r e f o r m a t s k y 试剂、醛、乙酸酐 为原料在微波促进下中等产率地合成了双酯。探讨了微波辐射功率、辐射时间等 对反应的影响。微波辐射下反应时间短，效果较好，节约能源，降低成本，是一 种环境友好的合成方法。 i i 第四章：锌粉促进无溶剂下酸酐的双烷化反应 本章研究了无溶剂无催化剂下锌粉促进的烯丙基溴、炔丙基溴与酸酐的双烷 化反应。优化了反应条件，提供了一种合成二烯丙基酯的绿色化学方法。合成了 六个酯类化合物。 i l l a b s t r a c t o r g a n o z i n cr e a g e n ti s o n eo ft h ee a r l i e s t p r e p a r e do r g a n o m e t a l l i c s i ti s i m p o r t a n tf o rt h ef o r m a t i o no fc cb o n d s av a r i e t yo ff o u n c t i o n a lg r o u p sm a yb e t o l e r a t e di nt h e s eo r g a n o m e t a l l i cr e a g e n t sb e c a u s eo ft h e i rm o d e r a t er e a c t i v i t y b u t ， j u s tf o rt h e i rl o wr e a c t i v i t y , t h ea p p l i c a t i o n so fo r g a o z i n cr e a g e n ti no r g a n i cs y n t h e s i s h a v eb e e nl i m i t e df o ral o n gt i m e r e c e n tr e s e a r c hs h o w e dt h a tt h er e a c t i v i t yo f o r g a n o z i n cr e a g e n th a db e e ni m p r o v e du n d e rt h es o l v e n t f r e ec o n d i t i o n s i nt h es a m e t i m e ，t h es o l v e n t l e s sr e a c t i o na v o i d et h eu s e o fv o l a t i l e ，t o x i ca n df l a m m a b l es o l v e n t s ， b e i n gl e s sd a m a g et ot h ee n v i r o n m e n t f r o mt h ev i e wo fe n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l y , t h i st h e s i sa c h i e v e dt h es o l v e n t f r e e s y n t h e s i so fs e v e r a lk i n do fe s t e r s t h r o u g ho r g a n o z i n cr e a g e n t t h e s et h e s i si n c l u d e sf o u rc h a p t e r s c h a p t e ro n e ：t h ed e v e l o p m e n to fp o l y f o u c t i o n a lo r g a n o z i n cr e a g e n ti n o r g a n i cs y n t h e s i s i nt h i s s e c t i o n ，ab r i e fi n t r o d u c t i o n o f t h ed e v e l o p m e n to fp o l y f o u c t i o n a l o r g a n o z i n cr e a g e n ti no r g a n i cs y n t h e s i sw a sg i v e n ，a n dt h e nr e v i e w e di nd e t a i lo nt h e p r e p a r a t i o na n dr e a c t i o no fp o l y f o u c t i o n a lo r g a n o z i n cr e a g e n t ，w h i c hw e r eo ft h e m o s ti m p o r t a n c eb o t ho na p p l i c a t i o na n dt h e o r y c h a p t e rt w o ：s y n t h e s i sm e t h o do fh o m o a l l y l e s t e r sw i t h o u tc a t a l y s tu n d e rt h e s o l v e n t - f r e ec o n d i t i o n s i nt h i s s e c t i o n ，w eu s e da l d e h y d e s ，a n h y d r i d e sa n da l l y lb r o m i d e z i n ca s s u b s t r a t e s ，f o u r t e e nc o m p o u n d so fh o m o a l l y l e s t e r sw e r es y n t h e s i z e du n d e rt h e s o l v e n t f r e ec o n d i t i o n s f u r t h e r m o r e ，n oc a t a l y s tw a su s e di nt h i sr e a c t i o n t h u s ，t h e g r e e ns y n t h e s i sw a sa c h i e v e d c h a p t e rt h e r e ：s y n t h e s i sm e t h o do fd i e s t e r su n d e rm i c r o w a v ei r r a d i a t i o n i nt h i sc h a p t e r , w eu s e da l d e h y d e s ，a n h y d r i d e sa n d r e f o r m a t s k yr e a g e n ta sr a w m a t e r i a l e l e v e n c o m p o u n d s o fd i e s t e r sw e r e s y n t h e s i z e d u n d e rm i c r o w a v e i r r a d i a t i o n w ed i s c u s s e dr a d i a n tp o w e ra n dr a d i a t e dt i m e 。 c h a p t e rf o u r ：z i n cd u s ta s s i s t e dt h ed i a l k y l a t i o nr e a c t i o no fa n h y d f i d e s u n d e rt h es o l v e n t - f r e ec o n d i t i o n s i n t h i sc h a p t e r , w es t u d i e dt h ed i a l k y l a t i o nr e a c t i o no fa n h y d r i d e sw i t ha l l y l b r o m i d eo rp r o p a r g y lb r o m i d eu n d e rt h es o l v e n t f r e ec o n d i t i o n s t h er e a c t i o n c o n d i t i o n sw e r ed i s c u s s e d i nt h i ss e c t i o n ，w ep r o v i d e dag r e e ns y n t h e s i sm e t h o df o r d i a l l y l e s t e r , f i v ee s t e r sa n d 0 1 3 0a l c o h o lw e r eo b t a i n e d v 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得西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己在论文中作了明确 的说明并表示了谢意。 签名： 至亟 日期：塑笸： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以 公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保 存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：扯导师签名：堇圭堑缍日期：兰旦必 西北师范大学硕士学位论文 第一章带官能团的有机锌试剂在有机合成中的研究进展 1 1 引言 带官能团的有机金属试剂是一类重要的亲核试剂，它能与带官能团的亲电试 剂发生反应来合成多官能团化合物f l 】。在进行多步反应的重要分子的全合成中是离 不开金属试剂的【“，它是现代有机合成中不可缺少的一部分。因此，导向有机合成 的金属有机化学已成为现代合成化学中很多新反应的源泉，也是实现有机合成中 高选择性、高原子经济性及温和条件的重要手段。 尽管有机锌试剂早在1 8 4 9 年就已被制得i3 1 ，然而，由于其化学反应性不高， 长期以来，在有机合成中并没有得到应有的重视，仅在一些特殊的反应如环丙基 化反应【4 j 和r e f o n n a t s k y 反应【5 】中应用。很快，这类金属有机试剂就被反应性高、 在有机合成中应用范围广的有机镁和有机锂试剂等有机金属试剂历代替【6 i 。然而， 反应性较高的有机金属试剂也有一些不足，由于这类有机金属试剂的碳一金属键的 化学反应性较高，它们的化学选择性相应地就比较差，使活性官能团不能存在于 这类试剂中，因而在制备有机金属化合物之前官能团必须要先予以保护再反应， 最后再去掉保护基，如此便延长了反应路线，降低了合成效率，产物的收率也随 之大幅降低，极大地限制了这类有机金属试剂在有机合成中的应用【。随着有机合 成化学的发展，人们的兴趣又逐渐转向低活性的有机锌试剂，因为它们具有较好 的官能团相容性和化学反应选择性，而且可以与许多过渡金属在温和的条件下进 行金属交换反应，得到具有具有优良的反应性能的有机过渡金属试剂【“”，这就很 好地解决了试剂的活性与试剂的宫能团相容佳这一矛盾。 第一个带有官能团的有机锌试剂是h u n s d i c k e r l l 0 1 于1 9 3 6 年制得。他通过直 接插入金属的方法由带有酯基的碘代烃制得了相应的有机锌试剂 r 0 2 c ( c h 2 ) n z n i 。三十多年以后，w i u i g 和j a u t e l a t 又报道了苯甲酰氧甲基碘化锌 p h c 0 2 c h 2 z n i 及3 一苯甲酰氧基丙基碘化锌p h c 0 2 ( c h 2 ) 3 z n i 的制各【1 1 】。在这些报 道中对这些金属试剂的反应性并没有作进一步的研究。p h c 0 2 c h 2 z n i 和i c h 2 z n i 被用作环丙基化反应中卡宾的前体【”。此后，有机锌试剂的优越性才被人们逐渐 认识。直到1 9 7 8 年m u k a i y a m a ”】等人首次报道了在口氨基醇的存在下e h z n 可 与苯甲醛顺利地发生加成反应生成7 6 的1 ，2 - 力口成产物。这说明口氨基醇可以 催化二乙基锌与醛的1 ，2 - 加成反应。但随后人们发现反应中起催化作用的不是 第一章带官能团的有机锌试剂在有机合成中的研究进展 氨基醇而是由有机锌与氨基醇生成的盐1 1 4 】。从此以后，人们对有机锌在有机合成 中的应用作了大量的研究。有机锌试剂的这种低反应性主要是因为碳一锌键的共 价性质较高，不易断裂【1 5 】，另外z n 2 + 的l e w i s 酸性也不足以活化羰基而进行加成 反应。 r z n x 【r - z n 。) q s c h e m e 1 1 然而，z n 的空的4 p 轨道却可使有机锌试剂与其他金属盐，特别是与过渡金 属盐发生金属交换反应，而有机过渡金属化合物可与许多有机试剂发生反应。在 1 9 8 0 年，n c g i s h i 首次实现了在p d 络合物催化下有机锌试剂与卤化物或酰氯等的 交叉偶联反应【1 6 】。 伊 x r 1 x 旦! 生+ r l 乩_ r z r l y l 。z n x y s c h e m e1 2 同样，用铜盐可将其转变为有机铜试剂，如用c u b r s m c 2 【17 ，1 8 城c u c n 1 9 1 都 可将有机锌试剂转变为有机铜试嗣后进行其它反应。1 9 8 8 年，ek n o c h e l 用可溶 于t h f 的铜盐c u c n 2 l i c i 将r z n x 很容易地转变为有机铜试剂而与酰氯发生 偶联反应或与c i ，b 一不饱和醛、酮发生1 , 4 。加成反应，而且在反应中有机卤化锌 试剂所带的官能团( 羰基、卤素及酯基) 等能够被保留四1 。目前，有机卤化锌试 剂已被成功地应用于与酰卤、卤代烃、一氧化碳等的偶联反应、与醛酮的l ，2 - 及 1 , 4 加成反应【1 】以及与醛酮的加成取代、加成一消去反应中 2 0 o f g r z n ) ( _ j 星旦! 二卜f g r c l t 三二if g r c u - e f g r e c u + f g = f u n c t i o n a lg r o u p s c h e m e1 3 1 2 带官能团的有机锌试剂的制备 1 2 ，1 单质锌的直接氧化插入法制备有机锌试剂 单质锌与卤代烃可进行氧化加成反应将锌直接插入到卤代烃中的c - x 键中 一 。= 8 5 第一章带官能团的有机锌试剂在有机合成中的研究进展 1 ，在哪中可以转化为相应的有机锌试剂【4 5 】。 c o r i n n eg o s m i n i 报道了芳基溴和杂芳基溴与锌粉在溴化钴、溴化锌以及质子 酸存在下，乙腈或d m f 和吡啶混合物( 体积比为9 ：1 ) 作为溶剂情况下的插入 反应，条件温和，产率较高【4 6 1 。他们在研究中也发现邻位取代的芳基溴的产率高 于问位及对位取代的芳基溴，吸电子基团有利于反应的发生。 心酊 c o b r 2 ( 0 1 e q ) ，z n b r 2 ( 0 1 e q ) z n ( 3 e q ) ，h + ，c h 3 c n心砷 s c h e m e1 5 r y oi k e g a m i 等报道了芳基碘代烃与锌粉在三甲基氯硅烷存在下的插入反应 4 7 1 。他们研究吸电子基团有利于反应的发生，取代基在邻位比对位及间位更有利 于反应的发生。升高温度可缩短反应时间，同时可提高低活性碘代芳烃的反应活 性。但若温度过高，产率会有所下降，这与芳基碘化锌试剂的热稳定性有关。 r 铲 + z n 3 m 0 1 m e 3 s i c i e t h e r e a ls o l v e n tr g 办i r = b r 。c | ，c n ，c o o c h 3 ，c f 3 c h 3 ，o c h 3 s c h e m e1 6 1 9 7 3 年，r i e k e 报道了一种用金属钾还原无水氯化锌制各高活性锌( r i e k e z n ) 的方法【档】。在1 9 9 1 年又报道了一种用萘锂试剂来还原无水氯化锌制备更高活性 锌的方法【4 9 】。此后，这一方法又被进一步地完善和拓展【4 9 】。 矾酱肿尝肚 e p e n t a n e , - 3 0 0 c m e s c h e m e1 7 各种缺电子的芳杂环碘化物也可与r i e k e z n 发生氧化加成反应生成芳杂环碘 化锌试剂( 2 5 * c ，几小时) 川。 4 西北师范大学硕士学位论文 - _ iz n 面* 囝了 s c h e m e1 8 s h o u q u a nh u o 报道了在单质碘存在下，锌不用活化，直接就可与溴代和氯代 烷烃反应，产率均大于9 0 5 0 l 。 rbr+znc a t 1 2 ( 1 - 5 m 0 1 ) r z n b r s o l v e n t r = a l k y to rf u n c t i o n a l i z e da l k y i s c h e m e1 9 反应机理被认为是：( 1 ) 1 2 在锌粉表面发生电子交换形成i ；( 2 ) i 。与溴代或氯 代烷烃反应生成活性更高的碘代烷烃与锌粉反应。 有人报道了微波促进下用插锌法制备了有机锌，并且制得的有机锌在微波 下，以p d 为催化剂，和卤代芳烃发生偶联反应1 5 ”。 硒9 x 一旨。9 洲赢a r - c i，。9 m w 。s o l v e n l l 0 i i i l 1 7 5 0 c s c h e m e1 1 0 最近，m a nc h u ni j a w 报道了在室温离子液体【b p y 】【b f 4 】中，锌与碘代烷烃的 反应 5 2 3 。 艮+ z n 篇 r = e t ，n b ux = b r ，c i s c h e m e1 1 1 r z n x 在这一反应中， b p y i - x 的加入起了很重要的作用。卤离子x 帮助 金属锌溶解在离子液体中形成电子，从而促进了接下来与碘代烷烃的反应。 如果在链烃卤化物的a 一或b 一位带有极性基团就能提高锌单质的插入速 率。如，8 氰基碘代烃在2 5 3 0 c 下即可顺利地发生插锌反应，而碘代正丁烷 只有在4 0 * c 才能进行这样的反应9 6 , 5 0 l 。但是，带有硝基和叠氮基团的卤化物 则完全禁阻锌单质的插入反应【5 3 1 。这种锌粉的直接插入法在制备丝氨酸的锌 第一章带官能团的有机锌试剂在有机合成中的研究进展 酸酯时十分有用，它已成为合成各种具有光学活性的纯氨基酸的实用试剂之 一1 5 4 】。 n h b o t h f j 0 2 b 。百i 苔 s c h e m e 1 1 2 含氟有机锌试剂也可以用直接插入锌单质的方法来制备，在二氧六环或t h f 中多氟碘代烃完全转化为相应的有机锌试剂1 5 ”。这些化合物的反应性很低，经转 化为相应的铜试剂后它们的反应性可以得到提高郾l 。如果使用二氟二卤甲烷 ( c f 2 c 1 2 ，c f 2 b r d 来进行锌金属化反应时，反应较复杂，生成双( 三氟甲基) 锌 和三氟甲基卤化锌的混合物【5 7 鄙i 。 z n c uc o u p l e c 4 f 9 1 i 面忑面产+ c 4 f 9 一z n i 2 5 0 c ，3 0 m i n 7 0 s c h e m e1 1 3 a l c x e yo m i l l e r 等人首次报道了在超声波和金属盐( s n c l 2 ，c u c l 2 ，盈b r 2 ) 共同 作用下，z i i 直接插入c f 键，生成了全氟芳香有机锌试剂巧蚰。 f z n y r y = a t ，c i f s c h e m e1 1 4 此外，还可以用电化学方法【印】或锌蒸汽法【6 1 l 制各含氟有机锌试剂。 1 2 2 用二烷基锌来制各有机锌试剂 在过渡金属( p d ，n i ，m n ) 1 6 2 - 6 7 】的催化下，有机卤化物锌试剂也可以通过二乙 黑萼f 叱 鱼 r f 西北师范大学硕士学位论文 基锌来制各。 e t 9 z n t h f 0 c t i = _ l +0 c t z n i 2 5 。c ，2 h s c h e m e1 1 5 在这种情况下，锌的插入是通过形成p d 的络和物中间体的形式经过金属交 换得到有机卤化锌。 e t - ) z n + h 2 c = c h 2 + r 1 3 c - c h 3 s c h e m e1 1 6 钯的插入被认为是一个离子基的环化插入过程。这类反应被用于制各杂环有 机卤化锌蝉, 6 7 1 ，甚至是天然产物的合成 6 5 , 6 6 1 。 双i 器 9 0 s c h e m e1 1 9 s t e p h a nv e t t e l 等人报道了在无溶剂条件下，在n i ( a c a c ) 2 催化下，由二乙基锌 制备带官能团的有机锌试剂3 。 e t 2 z n ( 2e q u i v ) f g - r c h 2 b r f g - r c h s c l 型! 塑! 呈望! 堡竺竺! 兰! j n e a t 5 0 6 0 c s c h e m e1 2 0 f g r c h 2 z n x ( x = b r ，c i ) 1 2 3 锌锂交换法制备有机锌试剂 金属有机试剂的反应性并不仅仅取决于碳一金属键的极性，与金属相连的碳的 杂化形式及结构也对这类金属有机试剂的化学活性有着很大的影响。烯基和芳基 锂试剂要比相应的烷基锂试剂的活性差一些。一些亲电官能团可以存在于这类有 机锂试剂中川( 如卤素、砜，甚至在芳基和炔基锂试剂中，酯基、硝基和氰基都可 以存在) 。然而，大多数这类有机试剂不稳定，只能与少数几种亲电试剂反应。用 锌盐处理以后，这类有机锂试剂的稳定性可以得到极大的提高。s a u v e t r e 和 n o r m a n t 将很不稳定的1 , 2 ，2 - = 氟乙烯基锂( 一个很不稳定的卡宾体，仅在1 0 0 。c 以下稳定) 用卤化锌处理得到了很稳定的锌试剂【6 9 7 0 】。类似地，2 氢五氟丙烯也可 以被转化为相应的多官能团有机锌化合物r 7 1 】。 e 2 c = c f c i 些号萼咝轴f 2 c = c f l i 言f z c = c f z n 。c x i o & c 1 0 0c s t a b l ea t2 5 - 。 一 ” 。c s c h e m e1 2 1 b c 匕案【b c f j 等： = c e s c h e m e1 2 2 锌锂交换法也可用于制备一些烯基卤化锌和芳基卤化锌试剂【6 9 7 2 1 西北师范大学硕士学位论文 k t - t - b u l il o 陇k 磷 s c h e m e1 2 3 此法还适用于一些无法用直接插锌法制备的带官能团的有机烷基锌试剂。例 如分子中存在硝基和叠氮基团的卤代烃均使得单质锌不可能直接插入c x 键，但 用碘一锂交换反应却可在不饱和的叠氮化物或硝基芳香化合物上进行，得到的有机 锂试剂可完全转化为相应的有机锌试剂1 7 3 】。 n 厂l 岽慕n 厂洲l i s c h e m e1 2 4 氨基甲酸乙烯酯用s - b u l l 锂化后再经z n b r z 锌化得到带官能团的烯基锌试剂 可以和各种芳基或杂芳基溴化物在温和的条件下发生交叉偶联反_ 应【7 4 1 。 一人o1)s生-b盟ulj,tkhfg b p l 殄扒n e l 。型2 ) z 骂n b r 2 b 州 , - 0 x p 盐阳 n e t 2 刑鼢n 1 2 4 用i z n c h 2 i 插入法由有机铜制各有机铜锌试剂 锌单质与卤代烃的氧化加成反应是制备有机锌试剂最常应用的方法。最近又 有了利用i z n c h 2 i 与有机铜试剂n u c l l ( i ) 反应来制备比原来有机铜中r 基多一个 碳的有机铜锌试剂n u c h 2 c u z n h 。反应的历程被认为是亲核试剂由铜到碳的l ，2 - 迁移的同时自动脱去碘离子的1 7 5 - 7 8 1 。 m 啦s j 笋m 缈s 以沙z 。贮s 。几 刚x 人r i z n c h 2 i n 人阶酬罗掣从 s c h e m e1 2 7 这类反应的意义在于，烯基和炔基铜试剂可以被完全转化为相应的烯丙基和 第一章带官如团的有机锌试剂在有机合成中的研究进展 炔丙基铜锌试剂，得到的活泼的烯丙基和炔丙基铜锌试剂，如果没有别的反应物 存在时可继续与i c h 2 z n i 反应。然而如果有醛、酮、亚胺或甲酸酯等亲电试剂在 i c h 2 z n i 之前加入，中间体烯丙基铜锌试剂就会被这些亲电试剂捕获得到高烯丙 醇类化合物。炔基铜试剂也有类似的反应，炔丙基铜一锌中间体和醛或酹反应得到 丙二烯或高炔丙醇【例。 - c ii i c h 2 z n 1 - fr l c _ - - c c hcrlc-=c r u h 2 u u l n 1 2 1 c u i 蠕吒岫，- c 粼 s c h e m el - 2 8 与有机铜试剂形成鲜明对照的是，格氏试剂、有机锌试剂和有机锂试剂并不 能完全形成亚甲基同系物【8 0 l 。 1 2 5 硼锌交换法制备有机锌试剂 最近，e i k e h u p e 报道了用硼锌交换法制各宫能团化的手性烷基锌试剂。制 备手性有机铝和有机镁试剂时需要在a 位螯合杂原子，或者需要在低温下进行， 而有机锌试剂的结构在很大的温度范围内都很稳定，且不需要杂原子螯合。另外， 这类有机锌试剂具有较好的官能团相容性嗯”。 鼍双；一必水 相同的催化剂的催化下发生偶联反应【8 2 1 。 妒删岳铲献蒺l 眵 s c h e m e1 3 0 最近，n o b u h i t ok u r o n o 等人用含有芘的d m a 做溶剂，铂做阴极，锌做阳极来 进行电解，从而获得高活性的锌，进而与溴代烷烃反应制成有机锌试剂陷扪。 1 0 西北师范大学硕士学位论文 p t 阴极z n 阳极 0 1 mb a 4 n c i a ，d m f 0 c ，6 m a c m 2 p y r e n g e g z n p y r e n e h 腿出】r t i n o4 s c h e m e1 3 l 1 3 带官能团的有机锌试剂的反应 有机锌试剂( r z n x 或r 2 z n ) 其反应活性都很低，烷基卤化锌与二烷基锌相比 其活性更低。因此要使有机锌试剂与其它亲电试剂反应，通常要通过金属交换反 应转变成活性更高的其它有机金属试剂，或在过渡金属络合物的催化下进行。 1 3 1 偶联反应 1 i3 1 1 与羧酸衍生物的偶联 有机锌试剂与羧酸衍生物的偶联反应是合成多官能团酮的一种重要的方法， 在天然产物的合成中应用很广。硫代酸酯与有机锌的反应就是其中一种【洲。 o m 。p 从铂憾z 。兰l d m f 。( 4 9 e i 沁) 2 0 。c ， m o 酰氯与烷基卤化锌的反应很慢，而且大部分为z a 0 0 催化下酰氯与溶剂t h f 的开环反应但若用c u c n 2 l i c l 将r z n - x 转变为有机铜一锌试剂或在p d ( 0 ) 络 合物催化下，可与酰氯发生偶联得到高产率的酮，而且反应中可以允许多种官能 团存在啊，2 9 3 4 3 8 ，4 4 ，矧，如羰基、酯基、炔基、氰基、磷酸酯基等。芳香基( s c h e m e 1 3 2 ) ，烷基( s c h e m e1 3 3 ) 、苄基( s c h e m e1 3 4 ) 铜一锌试剂都可应用于该偶联反应。 - z n a - 矛m m s c h e m e1 3 2 1 】o j c n - 2 l i c i 办l 2 ) p h c 0 4 口 o o c , 1 2 h 8 0 * 0 第一章带官能团的有机锌试剂在有机合成中的研究进展 s c h e m e1 - 3 3 s c h e m e1 - 3 4 如果采用高活性的r i e k ez n 来制备有机锌试剂，就可以与酰氯反应得到一些 具有特殊结构的酮【8 7 1 。 。二1 s c h e m e1 3 5 在p d 催化下有机卤化锌与酰氯可顺利偶联成酮【鲫。 口“ c 0 2 e t 0 。孚心_ s c h e m e1 - 3 6 近年来，人们广泛研究了其他过渡金属催化的有机锌与酰氯的交叉偶联反应 8 9 b 。 p e r 警 c i nr t ，c h 3 c n c o b r zc a t a z n b r c h 3 c o c i f g s c h e m e1 - 3 7 除酰氯外，酰基氟化物也能在n i 催化下发生此类偶联反应【8 9 a 】。 0 l 【+ e t 2 z n p h f 1 o m 0 1 n i ( a c a c ) 2 1 2 m 0 1 p y p h o s 2 0 m 0 1 4 f l u o r o s t y r e n e t h f ，2 3 0 c ，5 m i n s c h e m e1 3 8 酸酐可与有机卤化锌试剂进行偶联反应【8 9 6 , 9 0 , 9 1 】。 o 撕拇 9 阢 西北师范大学硕士学住论文 r r 0 r ，八。 o r 1 n i ( c o d ) 2 ( 5 t 0 0 1 ) 坠趔垒业! 婴， e t 2 z n ( 1 2 e q u i v ) 4 一f s t y ( 1 0 m 0 1 ) t h f ，0 0 c ，3 1 2 h s c h e m e1 3 9 o p d ( o ) - r 2 z b x r x c o o n a + r 2 z n i + c 1 c 0 2 e t p d ( 0 牛) r 1 s c h e m e1 4 0 最近，c h r i s t i a nf i s c h e r l 9 2 1 报道了n 砸一p 0 一p y b o x 催化的二级a 一溴代酰胺与有机 锌试剂的偶联反应。 0 队f i r 埘z 警卧 0 三氟甲基磺酸酯也可与有机卤化锌试剂进行偶联反应【9 3 1 。 h n b o e 0 2 c c 霄动 a r - o t f , l i c l ( 3 e q u i v ) p d 2 ( d b a ) 3 ，( o t 0 1 ) 3 p _ | 卜 d m f , r t r s c h e m e1 4 2 1 3 1 2 与卤代芳烃或卤代杂芳烃的偶联反应 p d 或n i 催化的有机金属试剂和有机卤化物的交叉偶联反应是制备多官能团 分子的种重要的方法。其中芳基碘化物和烷基有机金属试剂间的偶联尤为重要。 。= 8 0 ) r - z n c i + r 1 - c i 2 p d ( p ( t - b u ) 3 。) 2 r - r 1 r = a r y lr 1 = a r y l t h l 0 0 f n 。m c p a i k y lh e t e r o a r y l 。 v i n y l p d 催化的交叉偶联反应是形成碳一碳键的一种重要的方法。但通常都是 c s p c s p 2 和c s p 2 一c s p 2 问的偶联，但是涉及到c s p 3 的偶联比较少。最近有人报道了 这类反应 1 0 7 1 0 8 + 1 0 9 3 。 9 弋熹9 叮、 y = f ：x ；1 0 r y = x = c l x h s c h e m e1 5 2 h e x x + p h z n b r ， 5 m o l p d l 皿 y = f 0 1 y = ( = l xp h 吣p hh 啬q 。e 动鼍笋8 1 7 0 r 1 第一章带官能团的有机锌试剂在有机合成中的研究进展 s c h e m e1 5 4 炔基锌试剂能在p d 催化下与烯基卤化物发生偶联，甚至带有吸电子基团的炔 基衍生物的锌试剂也能发生该反应 1 1 0 。 一z 怫认c 日丽c a t p d ( p p h 3 ) 4 1 4 4 0 0 认。d 1 幅“k 八c 日而互而- ；认一篙三， ( 8 9 ) l z n b r 长e f j 詈卧n 啪l z n b ；疹c o o e t i8 r 八。7v 气八n n f 。(12 e q u i v ) ( 8 6 ，；9 8 e ，e ) 自从n e g i s h i 发现了p d 催化下与烷基锌试剂的交叉偶联反应后，过渡金属催 化的不饱和卤化物与有机锌的交叉偶联反应得到了广泛的研究。钴、铷是除p d 外较好的催化剂【1 1 l 1 1 2 。 畋r 令x 鼍竽鼍2 尉凡 r - ：z no i r ，z n x + r ，v x t i t ，v n = z ，jr 。 5 5 0 c 4 - 8 h p h 。c | 限“絮碧z m 0 1 卿p n 9 “纱v c | 竺竺 c h 2 = c h c h 2 z n b r ( 2 0 e q ) t i i f s c h e m e1 5 7 与芳基和烯基亲电试剂相比，烷基亲电试剂的活性较低，因此对其交叉偶联 反应报道较少。1 9 9 2 年，s u z u k i 首先报道了p d ( p p h 3 ) 4 催化的一级烷基卤化物与9 一 b b n i 拘交叉偶联反应i “h 1 。后来，人们又对这一类反应的催化剂及反应条件做了进 一步的探讨驯。 西北师范大学硕士学位论文 a r x + 1 ，3 r c h 2 - x + r 1 - z n b r x = i b r c l o t s 1 3 1 6 e q u i v r 1 = a l k y l 2 p d 2 ( d b a ) 3 8 p c y p ， 1 2 n m i r r 1 2 ：1t h f ，n m p 8 0 0 c ，1 4 h a l k e n y l a r y l s c h e m e1 5 8 p d ( d p p f ) c 1 2 z n l i 5 0 。c , 6 h , t h f 5 n h c i 3 o s c h e m e1 5 9 1 3 1 a 与其它化合物的偶联反应 a s h l e ym b e r l a n 报道了c u 催化下二有机锌试剂的亲电胺化反应1 1 ”。 r n 垫堕垒竺- r n n o id m f n i r 1 r 1 o 孙c u o ) o r 竺i ) c a t ，r n 带 c u ( i r 2 2 z n ，n 瑶，i ti r 1 ( r 1 = h o ra l k y l ) s c h e m e1 6 0 m i g u e lj d a b d o u b 等人用p d o a p h 3 ) 4 c u i 作为催化剂，在i f ，d m f 进行了炔基锌 和有机碲化合物的交叉偶联】。 r g 三c b r 十h c - - - - c c ( o h ) ( c h 3 ) 21 ) c r o s s - c o u p l 警 r c 兰三c c 兰c h h y d r o t e l l u r a t 妇n 2 1 d e p r o t e c t i o n c 4 h 9 t e r hh 1 9 k 一一 富 叫 叫 r丫h， r ，； 2一一0蒜 第一章带官能团的有机锌试剂在有机合成中的研究进展 s c h e m e1 6 1 t a k u oh a m a 报道了在z l l f ! 存在下，p d 催化的甲硅烷基乙烯酮与溴代芳烃的偶 联【“6 1 。 0 o r 2 二有机锌用于n 一烷化的反应很少见报道。c e d r i cb r i e l l e s 等人用一种温和、 有效的方法实现的芳胺的n 一烷化，即将3 倍量的二有机锌、三倍量的c u “与芳胺在 c h 2 c 1 2 中反应。经过比较，发现c u ( a c a c ) 2 的效果最佳【1 ”。 加一n h ， +z n e t ，三! 二，a r n h e t c h 2 a 2 1 3 2 与醛酮的1 ，2 - 加成反应 醛、酮可以与有机锌、有机镁、有机锂、有机钛等多种金属化合物发生亲核 加成，形成光学活性的醇。其中，醛、酮与有机锌的不对称加成是当前有机合成中 最为前沿和活跃的研究课题之一。在醛的不对称加成反应中，有机锌试剂大多采用 二烷基锌，同时需引入含杂手性配体，如b 一氨基醇类【1 1 8 1 、手性氨基酚类【1 1 9 1 、手 性磷试剂【1 2 0 l 、手性方酰胺1 2 ”。普遍认为二乙基锌和手性配体与醛的加成反应是 通过双核过渡态的反应机理来进行的h 扬3 。r z z n 中锌原子与手性配体中的杂原子 配位后采取弯曲构型，锌原子的杂化状态由s p 转化为含更多p 成份的不饱和杂化 状态，此时锌原子具有较强的受电子特性，而烷基则具有较强的给电子性能，从而 对羰基加成表现出活性【1 2 2 b 。 r ，几r 2 + 邺n 等h r o ，父、p h 晔 赶：m e ， 西北师范大学硕士学位论文 r o o 。r 2 + p 。一h i ! ! i ! ! ；! 塑! ：， +p h 三三三卜h 二二二i 卜 7 0 0 c , 4 8 h o o h o 刚d i 恻- b u ( 2 2 m 0 1 ) s c h e m e1 6 5 h m e 2 z n ( 3 e q u i v ) 兰三三一t m s l ( 3 c q ”) l i g a n d ( 1 0 m 0 1 ) t o l u e n e 4 0 c ， t m s 祭，舀 蝌 v l i g a n d ：、f 簿1e l o 獬l 獬 s c h e m e1 6 6 除了常见到的以上提到的几种配体，还可以将手性配体与金属络合，形成手性 金属络合物如p i e rc i o r g i oc o z z i 1 2 3 1 用二乙基锌加成醛时用到了一种新的配体一手 性c r n ，n 一【双( 二羟苯基) 亚甲基1 ，2 一e , - - 胺】) 金属络合物。 ( m = c r ) s c h e m e1 6 7 k a l i n ak o s t o v a 1 2 4 j 等通过轴手性联萘酚衍生物与t i ( o i pr ) 4 形成t i 酚盐，有 效地催化二乙基锌与醛的不对称加成。 2 1 第一章带官能团的有机锌试科在有机合成中的研究进展 只 + 兰 t i ( o - i - p r ，z ，t t c 。一i p r h e t 2 z n ，一 吐g a n d = 矾吼 r 火0 刚吾r 够h o p h k a z u y u k is a t o l l 2 6 1 报道了溴代二氟乙酸乙酯与羰基化合物i 攀j r e f o r m a t s k y 反 r 几r 1 + 眦唧。粤h 唧o e t s c h e m e1 7 0 1 3 3 与亚胺的加成 有机金属试剂与亚胺的不对称加成反应是合成手性胺的简便方法之一，研究该 反应既有重要应用价值，又有理论意义1 捌。