（有机化学专业论文）铟试剂在有机合成中的应用.pdf

旦型堕些王塑坠竺盛塑旦 ! 壅塑墨 铟试剂在有机合成中的应用 中文摘要 本论文报道了两种简便的合成支链高烯丙基醇和直链高烯丙基醇的方法：通过 铟促进下醛与首次合成的2 一苯基4 溴之一丁烯在水相中经烯丙基化反应合成系列的 支链高烯丙基醇，产率较高，反应条件温和：同时也报道了醛与首次合成的6 一甲基 6 - 苯基- 7 - 烯一l ，5 - 辛二醇通过烯丙基转移反应来合成一系列的直链高烯丙基醇，反应 选择性好，产率较高。 此外，本论文还研究了己合成的支链高烯丙基醇和直链高烯丙基醇与不同的醛 在三氟甲基磺酸铟催化作用下发生环化反应，结果发现，直链高烯丙基醇与醛进行 的分子内氧嗡离予- e r l _ e 环化反应立体选择性好，产率很高，然后分别以b 型直链高 烯丙基醇和z 型直链高烯丙基醇为反应底物，研究其与醛进行分子内氧嗡离子e n e 环化的反应机理和立体选择性。 关键词：高烯丙基醇，铟促进，烯丙基转移，分子内氧嗡离子e n e 环化 作者；胡丽华 指导老师：纪顺俊，罗德平 镏试剂在有机合成中的应用 a p p l i c a t i o n o fi n d i u m r e a g e n t s i no r g a n i c s y n t h e s i s a b s t r a c t t h i st h e s i sd e s c r i b e dt w o e a s y a c c e s s e st o s y n t h e s i z e b r a n c h e da n dl i n e a r h o m o a l l y l i ca l c o h o l s b r a n c h e dh o m o a l l y l i ca l c o h o l sw e r eo b t a i n e di nm o d e r a t et og o o d y i e l d su s i n gi n d i u m - m e d i a t e da l l y l a t i o nr e a c t i o n sw i t l l2 - p h e n y l 一4 一b r o m o 一2 一b u t e n ei nm i l d c o n d i t i o n o nt h eo t h e rh a n d ，l i n e a r h o m o a l l y l i ca l c o h o l s w e r eo b t a i n e du s i n ga i l y l i c t r a n s f e rr e a c t i o n sw i t he x c e l l e n td i a s t e r e o s e l e c t i v i t i e sa n d g o o dy i e l d s i n a d d i t i o n ，b o t h t h e a - h o m o a l l y l i c a l c o h o la n d t - h o m o a u y l i c a l c o h o lw e r e e m p l o y e d t or e a c tw i ma l d e h y d e s t h er e s u l t ss h o w e dt h a t o n l y t h er e a c t i o no fa h o m o a l l y l i c a l c o h o le x h i b i t e dg o o ds e l e c t i v i t i e s t h e nb o t ht h ee t y p e 伐一h o m o a l l y l i c a l c o h o la n dzt y p ec 【- h o m o a u y l i ca l c o h o lw e r ee m p l o y e dt o i n v e s t i g a t et h es c o p ea n d m e c h a n i s mo ft h ei n t r a m o l e c u l a ro x o n i u m - e r i ec y c l i z a t i o nr e a c t i o n t h ep r o d u c t se x h i b i t e d e x c e l l e n ty i e l d sw i t hm o d e r a t et og o o ds e l e c t i v i t i e s k e y w o r d s ：h o m o a l l y l i ca l c o h o l ，i n d i u m - m e d i a t e d ，a l l y l i ct r a n s f e r ，i n t r a m o l e c u l a r o x o n i u l t i e n ec y c l i z a t i o n w r i t t e nb y ：l i - h u ah u s u p e r v i s e db y ：s h u n - j u n j i t e e k - p e n g l o h i i 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生签名：型l 塑，：绛 日期： 竺暨：! ：! ! 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的 全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：型j 麴笙 曰 别醴辄轺嗽日 期：砌妒，歹f 期：迦笙：! ! 生 铟试剂在有机合成中的应用第一章文献综述 第一章文献综述 众所周知，有机硼化学为有机合成提供了许多很有特色的新反应，其中高选择 性反应和手性试剂在工业上已获应用。而与硼属于同一族的铟在有机合成中的应用 在近十年来_ 才愈来愈引起人们的极大兴趣。 属铟成功的进行了醛( 酮) 的烯丙基化反应。 1 9 8 8 年同本的a r a k i 等人首次利用金 利用金属铟直接与有机试剂进行反应，因 其毒性小、操作简单等许多优点而越来越受到化学家的重视。铟的许多性质与锌和 锡相似，因而也可适用于锌和锡能够进行的反应中。与它们相比，铟诱导的反应不 需酸，热或超声波等作为促进剂或辅助手段；反应在室温条件下能平稳的进行。此 外，在该反应中不会得到片呐醇等一些在使用锌、锡进行时常会出现的副产物；一 些活泼基团如羰基等不需要进行保护等优点而引起有机化学家的重视。 近年来，水作为有机反应的溶剂，具有显著的经济、安全、高效和环保优势， 且人们已熟知生物体内酶催化的反应都是在水介质中高效进行的，早在1 9 0 5 年人们 就发现可在水中制备芳基氯化汞【2 1 ，六十年代发现可在水中大量制备三苯基氯化锡 1 3 1 ，尤其是七十年代末，发现可在9 5 z - - 醇中进行羰基的烯丙基化反应【4 】，这说明了 有些金属有机化合物对水是相当稳定的，也显示了在极性质子溶剂( 包括水) 中进行有 机金属反应的可能性。金属直接与有机试剂在水相中反应具有以下优点口】：( 1 ) 操作 简单，对环境污染小，不需对一些易燃的有机溶剂进行无水处理；( 2 ) 不需对如羟 基、羰基等一些基团进行保护：( 3 ) 水溶性的化合物，尤其是糖类，不需进行衍生化 即可进行反应；( 4 ) 某些在有机相中表现的区域和立体选择性也可以在水相中显示。 水相反应化学是铟试剂的另一热点，在已研究的可以进行水相反应的有机金属试剂 中，锢试剂因其反应不需要活化，反应条件温和，选择性强，副产物少而显示了其 独特的优势6 1 。1 9 9 1 年，l i 和c h a n 报道了第一个铟诱导在水中进行的b a r b i e r g r i g n a r d 反应 ，揭开了铟试剂在有机合成中应用的新篇章。l o l l 及其课题组对于铟 试剂促进下的反应。尤其是在水相中的反应做了大量的研究【”。此外，铟试剂水相反 应在仿生合成中也有特殊的用途，具有很广阔的应用前景p ”j 。 1 1 金属铟促进的烯丙基化反应 铟试剂在有机台成中的应用第一章文献综述 在水相中，铟试剂作用下可以发生一系列的反应。在许多有机金属铟试剂中， 应用最为广泛的是烯丙基铟，在有机介质和水相介质中都可以对含羰基或者其它缺 电子基团的体系进行加成，被称为烯丙基化反应( b a r b i e r t y p e 反应) 。在有机合成 中，b a r b i e r t y p e 反应是一种有效的形成碳碳键的方法。烯丙基溴和烯丙基碘是最普 遍的烯丙基卤化物，同样在反应中酯基，羰基，酰胺基，氰基，邻苯二甲酰亚胺 基，缩醛，磷酸酯，羟基等基团都不受影响，这些基团可以在底物分子中，也可在 烯丙卤分子中】。烯丙基氯和烯丙基磷酸盐也能进行铟的烯丙基化反应，但是反应 活泼性和产率不尽如意。对于铟试剂所参与的烯丙基化反应，起初认为反应是通过 s e t ( s i n g l ee l e c t r o nt r a n s f e r ) 过程进行的如s c h e m el ： s e t + 1 一 二x 、a r x 。 o n 后来，w h i t e s i d e s 课题组【1 2 ”和c h a n 课题组1 2 认为水相中铟试剂的烯丙基化反应与 在有机溶剂中很相似，先形成铟( i ) 中间体。这与铟的第一电离势相对较低而第二和 第三电离势较高相一致。如s c h e m e2 所示。 r p x + r 儿o h 旦 、，一， r i lr 1 l 介f “i l 女2 j 0 r 儿h r s e h e i n e2 尽管烯丙基化反应是合成高烯丙基醇的有效方法之一，但在许多实际应用中常 常遇到选择性问题。 1 1 1 区域选择性 2 列2 r 争挚 钢试剂在有机合成中的应用第一章文献综述 l i 和c h a n 及其课题组对于水相中的烯丙基化反应的区域选择性进行了大量的 研究。铟诱导的取代烯丙卤的b a r b i e r g r i n a r d 反应具有以下的区域选择眭结果【1 3 】。 ( 1 ) 一般来讲，反应发生在烯丙基卤代物的y 位上进行形成c c 键。如苯甲醛与 1 一溴丁一2 一烯反应，只得到产物( i ) 。 p h c h o + b ，半p n 沁+ p 民 + 丫精时i “。i v + p n 埘 i 不产生 ( 2 ) 区域选择性与取代基的体积有关而与取代基的多少无关。大的取代基如叔丁 基、硅基等，反应发生在原位上( 即卤索取代的碳原子上) ；而小取代基则发生y 位 上。如以下几个反应。 i c h o i l 、c h o i , - t - - - c h o + 十一b ，竺lp + m e 3 s i 夕一一b r p c h 。+ k b ，旦p n 、r ( 、多多 ( 3 ) 区域选择性不受取代基共轭双键的影响。例如，b 肉桂基溴和4 - 溴正巴豆酸 脂与异丁醛反应，都得到去共轭的产物。 人一一射堂人勋 l c h 。+ b 卜飞脚：m 。型垄少够c o z m e o h ( 4 ) 区域选择性和双键的构型无关。无论e 或z _ 肉桂基溴，与异丁醛反应的产物产 率都一样。 协 塑苎型垄塑垫鱼盛主竺查旦 塑二兰苎堕堡垄 ( 5 ) 区域选择性与取代基在双键上的起始位置无关。例如，1 ，3 - 二溴丙烯在铟的水 相体系中反应，中间态产物i i 中溴在n 一位上，但进一步反应却专一地生成1 ，1 - 双 烯丙基化产物( i i i ) 。 p h c h o + 队夕，b r 上竺 i i i i i 1 1 2 非对映立体选择性 有机铟试剂的水相反应的立体化学( 选择性问题) 一直是从事铟试剂研究的化学家 所关心的问题。这方面的工作尤以p a a u e t t e 及其课题组的工作较为出色6 ，1 4 - 1 5 他 们对各种类型的a 或1 3 取代醛( 酮) 的铟试剂水相反应进行了研究，发现当取代基不 同时其选择性是不同的。 立体选择性可以用两种情况来说明，如s c h e m e3 ：在a 中类型中，产物以反 式为主，例如( s c h e m e4 ) 所示，l i 和c h a n 用z i m m e r m a n - t r a x e rt y p e 过渡态理论解 释了这一现象( f i g u r e1 ) 。 r 3 c h o + y 妙x r y c + x y y r 3 人夕 o h o h 艮人， i y s c h e m e3 t w o t y p e so f d i a s t e r e o s e l e c t i v i t y p h c h o + b r v 八c 0 2 m e 4 t y p e a t y p e b 黪州 器 夕 r p + 帅夕 憾 0 c工h) _ o p 锢试剂在有机合成中的应用 第一章文献综述 r 、办，x 生一r 办，i n l 2 ； o r l 八h 、一k i n l 2 a n t i s y n n 但是，当羰基的邻近位置上存在杂原子时( 如二羟乙酸和2 - 毗啶甲醛) ，产物以顺 式为主。对于b 种类型，顺、反选择性由d 取代基的性质决定【1 4 ，17 1 。如果y 为 强的配位基团如r o ，r s ，r z n 一等，具有螯合性，产物一般以顺式为主，但如果是 非螯合性基团即中性基团或弱配位基团，如甲基，产物以反式为主。在下面的反应 r o ph 瓦i n h 2 0r o + r o a y n a n t i 当p = h 时，由于铟与羟基之间存在着络合作用，从而使反- c r a m 规则的产物 ( 顺式) 占多数。当r 是甲基时，其加成产物s y n t r a n s = 7 5 ：1 ；r 是环己基时为9 8 ： 5 r 嶷 删l世f：|1 人 c r o 太fl r 时 也 伊 峨 辛 铟试剂在有机合成中的应用 第一章文献综述 h 三舜( ：一翼 印h 、少。，1 节。h 而当p 较大如t b s 、b n 时，其阻碍了铟与a 位上氧的络合作用，而使遵循 c r a m 规则的反式产物占多数，而且这时其产率一般也较低。当t 3 位被羟基取代进 行这类反应时，同样也存在着象上面提到的强的络合作用，使反式产物占多数。 鼍、b r 宁h 旱h9 h 9 h i 7 瓜+ 入入瓜 l nh 2 0 7v 。 、 l l i h 。 h d 7b “1 兰 姚 h 一劁 h a n t i 当b 位上的氧与较大的基团如c h 2 p h 、s i m e 2 、t - b u 取代时，络合作用减弱或 消失，其选择住有所降低。他们还研究了当a 位被氮和硫等取代时醛的铟- 中间体烯 丙基化反应，发现当氮取代时也存在着象氧一样的络合作用，而硫取代时则该作用 减弱，使遵循c r a m 规则的产物占主导。在其研究这发现，这类反应一般在纯水或 水有机混合溶剂较在无水t h f 中要有所提高，这可能是由于在水溶液这存在较强的 溶剂化作用的原因。 此外，水相中不同类型的缺电子烯与醛( 酮) b a r b i e r 反应，也表现出好的选择性 【1 8 。l9 1 o l p r c h o r 丫卧i i r k r 刚 i i o h “ o h 当r 为c h 3 、c h ( c h 3 ) 2 时，其l ，4 ，朋产物比例是很高的，同样反应中存在着 较强的络合作用而形成了一个六圆环的过渡态。他们还研究了其它的烯丙基型卤代 6 姒 钢试剂在有机合成中的应用 第一章文献综述 物【2 0 j 和一些其它的羰基化合物经铟的中间体水相反应而进行的b a r b i e r 反应【2 l 】，得到 了不同立体选择性的产物。 1 1 _ 3 对映选择性 对于铟试剂催化作用下的水相烯丙基化反应的对映选择性的研究，l o b 及其课 题组在这方面的工作较为出色，分别在水相和无水溶剂中对烯丙基反应的对映选择 性进行了研究，反应具有较高的产率和对映选择性。结果如s c h e m e5 和s c h e m e6 所 示【2 2 。 r 从r 町詈r 瓢c h i r a l l i g e n d = r 氐飞r 面磊、一蕊弋h ft ：h e x a n e ( 3 ：1 ) n r = m e ，r 。p h ，9 0 e e ( r ) y i e l d9 9 s c h e m e5 f i r s te n a n t i o s e l e c t i v ei n d i u m - m e d i a t e d a l l y l a t i o ni na n h y d r o u ss o l v e n t 分一b r + p h c h o c h i r a l i n d i u m c h d a ll i g a n d c e ( o t f ) 4 p h ： 夕 l 0 h e t o h ：h 2 0 ( 1 ：1 ) 9 2 e e ( r ) s c h e m e6 f i r s te n a n t i o s e l e c t i v ei n d i u m - m e d i a t e da l l y l a t i o ni na q u e o u sm e d i u m 1 1 4 铟促进下的烯丙基化反应在合成方面的应用 糖类化合物经铟中间体的水相反应可以得到各种类型的糖类衍生物，其中有些 是生命活动所必须的。l o h 研究了人工合成a n t i l l a t o x i n 的方法( s c h e m e7 ) 2 3 1 ，在其 合成反应中间体的过程中运用了铟的水相b a r b i e r 反应，取得了较好的实验结果。同 样，l o h 课题组也合成了d y s i h e r b a i n e ( s c h e m e8 ) 2 4 1 。 7 铟试剂在有机合成中的应用第一章文献综述 c o , m e b h + 咚kkj m e o 筘拶 ( s y n ：a n t i = 9 7 ：3 ) n l a ( o t f ) 3 s o n i c a t i o n s a t n h 4 c i 1 6 h ，2 3 0 c，。 添1 。 h “7 - 泖岫k 哪“哪b ”恤r 一m 删州州撕”珊“b 盯删”帅咖 。k c 嘶密p j n ，c 晰i 介r 。 搬：m 等m p e h o 2 c 、枞n 7 g 子诲3f 乒y o ；l c 0 2 m e 。悯：c 人八c 。：m 忑：i 一 一。o o c d y s i h e r b a i n e s c h e m e 8 此外，l i 将b a r b i e r - t y p e 反应运用于碳环的扩大【2 5 l ，可以将五、六、七员环等 分别扩大至七、八、九员环的衍生物( s c h e m e9 ) 。 n h 2 0 e w g d b u s c h e m e 9 r i n ge n l a r g e m e n t r e a c t i o n 1 2 铟的化合物在有机合成上的应用 铟试剂在有机合成中的应用 第一章文献综述 铟( i i i ) 盐是一种有效的l e w i s 酸，广泛的用于有机合成【2 4 6 ，2 6 1 。l o h 及其课题组 研究了铟( i i i ) 盐促进下的反应，尤其是对三氯化铟的研究，更为突出，它可以用来催 化一系列的反应，如m u k a i y a m aa l d o l 反应2 6 。，g2 ，d i e l s a i d e r 环加成反应【2 6 n ， m i c h a e l 加成反应，m a n n i c h 反应2 删以及d i r e c ta l d o l 反应，同样，i n ( o t f ) 3 也是 一种有效的l e w i s 酬3 叭。l o h 的课题组也曾经研究其在有机合成反应的应用【3 l l 。 1 2 1 三氯化铟催化下的金属转移反应 l o h 课题组发现醛和烯丙基溴在s n 和i n c l 3 的催化体系中，能有效的进行烯丙 基化反应，这个过程可以用金属转移作用来解释( s c h c m e1 0 ) 3 2 1 。 n 洲o + e 1 0 2 c v b r s n i n c l 3 h 2 0 6 5 a n t i js y n = 9 9 ：1 s c h e m e1 0 t r a n s m e t a l l a t i o ni nw a t e r 这个反应同样也说明了i n c l 3 是一种耐水的l e w i s 酸，接着l o h 的课题组对于在 i n c l 3 催化下水相介质中的一系列反应进行了研究。 1 2 2 m u k a i y a m a - a l d o l 反应 i n c l 3 可以有效地催化烯醇硅醚与醛在水中进行的m u k a i y a m a - a l d o t 反应【2 4 “2 曲 2 7 a l 。这种反应可以应用于葡萄糖衍生物碳链的延长。此外，i n ( o t f ) 3 催化这类反应也 起到了很好的效果【3 3 ( s c h e m e1 1 ) 。 r 2 i n c l 3 ( 2 0m 0 1 ) r 1 c h o ，h 2 0 2 3 0 c r 10 ( 8 5 9 6 1 s c h e m e1 1 m u k a i y a m a - a l d o lr e a c t i o n 1 2 3 m a n n i c h t y p e 反应 9 廿 铟试剂在有机合成中的应用 第一章文献综述 烯醇硅醚与亚胺在水中的m a n n i c h 加成反应可以在i n c l 3 催化下进行( s c h e m e 1 2 1 【2 扑i ，而且催化剂可以重复使用多次，对产率却没有明显影响【3 ”。 r 1 c h o + r 2 n h 2 + n c l 3 ( 2 0m 0 1 ) h 2 0 r t s c h e m e1 2 m a r m i c h - t y p er e a c t i o n n h r 2 0 r ，j o m 。 1 2 4d i e l s a l d e r 反应 i n c l 3 在水中也能有效的催化d i e l s a l d e rn 应( s c h e m et 3 ) 2 6 n 。近来，f r o s t 及 其课题组报道了i n ( o t f ) 3 用于催化h e t e r o d i e l s a l d e r 反应 2 6 m 1 ( s c h e m e1 4 ) 。 + 夕景 p h c h o4 - c h 0 s c h e m e1 3 d i e l s - a l d e rr e a c t i o n 。妒 r e n d o e x o = 9 1 10m 0 1 i n ( o t f ) 3 c h 3 c n s c h e m e1 4 h e t e r o - d i e l s - a l d e rr e a c t i o n 、o p h 1 2 5 p r i n s t y p e 反应 l i 课题组报道了i n c l 3 能用来催化高烯丙基醇和醛问的p r i n s - t y p e 反应，高产率 地生成四氢吡喃衍生物，且立体选择性很好( s d l c m e1 5 ) 【2 6 1 1 3 5 1 。可用于制备四氢吡喃 衍生物。 c l 1 2 6 其它反应 0 h 上、r i n c l 3 r c h o ，c h 2 c 1 2 。r t r s c h e m e1 5 p r i n s - t y p er e a c t i o n l o r 铟试剂枉有机合成中的应用第一章文献综述 i n ( i i i ) j 啦也可以用于催化其它类型的反应，如环氧化物的重排圳1 ，m i c h a e l 加 成1 2 8 6 】和酰化反应i 2 钿l ( s c h e m e1 6 ) 。 环氧化物的重排反应 m i c h a e l 加成反应 酰化反应 a 业 鲁t h fr t 毒铲r 2 一 ) rk 一 古3 i n c l 3 弘踟2 洲+ 夕c n h 意r t 廿州2 c n，o 。 。 l h 0 h a c 2 0 i n ( o t f ) 3 ( o 1t 0 0 1 ) m e c n ，r t s c h e m e1 6 m i s c e l l a n e o u sr e a c t i o n sc a t a l y z e db yi n d i u m ( 1 l i ) l e w i sa c i d s 近年来，由于铟试剂在水相中反应，不需使用易燃无水的有机溶剂为操作带来 方便，而且对官能团上特定的酸性氢的保护和脱保护可得到简化，提高了整个合成 的效率等优点，受到了化学家们的普遍重视。 1 3本论文研究的目的和意义 本论文共分三个部分：第一部分主要报道支链高烯丙基醇的合成；第二部分主 要报道直链高烯丙基醇的合成；第三部分主要研究了支链高烯丙基醇和直链高烯丙 基醇分别与醛在路易斯酸催化下发生环化反应生成一系列的四氢呋哺衍生物，并对 其反应机理和立体化学进行了探讨。 众所周知，四氢呋喃衍生物大量存在于生物体内，许多糖类，包括抗肿瘤和抗 病毒试剂的稳定形式都含有环醚。几乎所有的离子螯合剂都是由五员环醚或六员环 醚组成。此外，许多混杂的生物活性物质都是以四氢呋喃衍生物为其主要框架。由 于四氢呋喃衍生物具有如此潜在的多样生物活性，一直以来受到有机化学家的广泛 重视。现在随着分子合成从结构研究向功能研究转变，我们必须不断研究找出有效 铟试剂在有机合成中的应用第一章文献综述 的方法来获得各种所需的具有一定功能的分子。醛和醇( 如高烯丙基醇) 具有链烯的作 用，是两种较易得到的原料。它们容易形成氧嗡离子，然后被链烯官能团进攻，经 分子内o x o n i u m e n e 环化从而形成环醚。用易得的原料醛和醇经过一步反应就可以得 到复杂的具有一定价值的产物。因此，本论文提供了简便的方法合成了一系列的支 链高烯丙基醇和直链高烯丙基醇，然后以此作为反应底物与不同的醛在路易斯酸催 化下发生环化反应，从而得到一系列的四氢呋喃衍生物。 1 2 钢试剂在有机合成中的应用 引言 第二章引言 铟化学在这十几年内因其反应条件温和，毒性小，操作简单，选择性好等特点 取得突飞猛进的发展。这鼓舞我们在这一领域内继续进行研究，从而发现更多的与 铟相关的反应，将之运用于生物活性分子的合成。 l o h 课题组曾经报道了在i n ( o t f ) 3 催化下高烯丙基醇与不同醛的o x o n i u m e n e 反应【3 1 ，36 1 ，为了进一步研究分子内o x o n i u m e n e 反应的机理和其立体化学，我们首先 需要合成一系列的y 支链高烯丙基醇1 和n 线性高烯丙基醇2 ( s c h e m e1 7 ) 。这两类 化合物的合成尚未见报道。 s c h e m e1 7 高烯丙基醇是有机合成的一种重要的合成中间体，以烯丙基金属试剂与羰基化 合物加成反应为其主要合成方法，传统的合成方法必须在严格的无水条件下进行， 反应条件比较苛刻。自1 9 9 1 年，c h a n 和l i 报道了在铟促进下的b a r b i e r g r i n a r d - t y p e 反应可以在室温下水介质中温和地进行，不需要使用任何其它的促进剂，使得 铟试剂在水相中的反应得到了广泛的应用。本文报道了在铟粉促进下t h f h 2 0 中， 将首次合成的溴化物3 与醛反应合成了一系列的支链高烯丙基醇1 。但在合成y 一支 链高烯丙基醇1 的研究过程中，没有发现a - 直链高烯丙基醇生成。本文报道了以6 - 甲基6 一苯基1 ，5 辛二醇7 与醛之间进行烯丙基转移反应，来合成a - 直链高烯丙基 醇。 在合成了支链高烯丙基醇1 和直链高烯丙基醇2 后，我们就进一步考察其与醛 进行分子内环化反应，并探讨了反应机理和立体化学。 铟试剂在有机合成中的应用 第三章实验部分 第三章实验部分 3 1 主要试剂 除了所使用的溶剂正已烷、二氯甲烷、乙酸乙酯使用前蒸馏外，其它的化学试剂 都直接使用。所使用的试剂为a c r o s 有机试剂。 3 2 仪器和设备 一般常用玻璃磨口仪器，砂心漏斗，循环水真空泵，油泵，冰箱，调压变压器 磁力搅拌器，电动搅拌器，紫外灯，层析柱，干燥器，红外光谱仪，气相色谱仪 核磁共振谱仪，质谱仪 3 3 实验表征 ( 1 ) 红外光谱采用b i o r a df t s1 6 5f t i r 型红外光谱仪检钡u ( k b r 和n a c l ) 产物的 特征基团。 ( 2 ) 核磁采用b r u k e r a v a r i c e d p x3 0 0 和b r u k e r a m x5 0 0 核磁共振仪，测定产物 的氢谱和碳谱，检测产物的结构。 ( 3 ) 质谱采用v g7 0 3 5 质谱仪检测产物的裂分峰，从而测出产物的分子式。 ( 4 ) 紫外采用s p e c t r o l i n em o d e le n f 2 4 0 6 1 f2 5 4 l n a 紫外仪，检测反应点板情 况。 ( 5 ) 薄层色谱( t l c ) 采用m e r c k 6 0f 2 5 4 ( 0 2m m t h i c k n e s s ) 的t l c 板，检测反应进 行的程度。 ( 6 ) 层析柱采用m e r c k6 0 硅胶，对产物进行分离提纯。 3 4 实验步骤 3 4 1 2 - 苯基一3 一烯一2 一丁醇( 3 ) 的制备 1 4 镏试剂在有机合成中的应用 第三章实验部分 p a 毗号! p 彩 夕b r i 将镁粉( 7 2 9 9 ，o 3 t o o l ，3 e q u i v 和少量的晶体碘放入已用火烘烤过的干燥的圆底烧 瓶内。往其中加入2 0m l 干燥的t h f ，然后往混合物中慢慢滴入少许的乙烯溴。在反 应被引发后，剩余的乙烯溴( 2 6 7 4 9 ，0 2 5 m o l ，2 5 e q u i v 慢慢滴加。滴加完毕后，反应 混合物在室温下继续搅拌2 小时，直至大部分镁粉反应为止。然后反应液用冰水冷 却至0 0 c 。在不断搅拌下滴加苯乙酮( 1 2 3 3 9 ，o 1 m o l ，1 e q u i v ) 和8 0m l 干燥的t h f 的 混合溶液，待全部加入后，将混合物再搅拌过夜，然后滴加饱和的氯化铵溶液，析 出白色沉淀。通过旋转蒸发仪除去t h f 后，混合液用乙酸乙酯萃取( 1 0 0 m l 3 ) 。合 并有机相，用1 0 0 m l 饱和食盐水洗后，经无水m g s 0 4 干燥两小时，乙酸乙酯于旋转 蒸发仪除去。残余物经层析柱分离提纯，产物为淡黄色油状液体( 1 1 8 5 9 ，7 8 3 4 2 2 - 苯基- 4 - 溴- 2 - 丁烯( 4 ) 的制备 o i h p b r 3 p i h p h 个；i i ；b v “b r 0 0 c 4 将p b r 3 ( 3 6 5 9 ，0 0 1 3 5 m o l ，l e q u i v ) 慢慢滴加到2 - 苯基- 3 - 烯一2 丁醇( 2 9 ，0 0 1 3 5 m o l ， 1 e q u i v 1 和2 0m l 乙醚的混合液中，用冰水浴冷却至o o c 。滴加完毕后，继续于0 0 c 搅拌3 小时。然后，饱和的n a h c 0 3 滴加到反应混合液中，直至没有气泡生成。混 合液用乙醚萃取( 2 0 m l 3 ) ，合并有机层，经饱和食盐水洗后，用无水m g s 0 4 干 燥。三十分钟后，旋转蒸发掉乙醚。产物( 2 9 ，y i e l d7 0 ) 无须经过提纯，直接使用a 3 4 3 支链高烯丙基醇( 1 ) 的合成 r 儿oh + p 弋八卧r 儿h + p 吣b r 4 1 5 n t h f i h 2 0 ( i ：i ) 铟试剂在有机合成中的应用 第三章实验部分 2 - 苯基一4 - 溴一2 一丁烯4 ( o 7 5 m m o l ，1 5 e q u i v ) 于o o c 慢慢滴加到醛溶液( o ，5 m m o l ， l e q u i v ) 和铟( 1 m m o l ，2 e q u i v ) 的1 ：lt h f h 2 0 ( 2 m l 2 m l ) 的混合溶液中，反应混合液慢 慢恢复至室温，继续搅拌2 4 小时。然后，1mh c l 加入至反应液，直至白色悬浮物 变澄清。反应混合液用乙酸乙酯萃取，合并有机相，经饱和食盐水洗涤后，用无水 m g s 0 4 干燥。旋转蒸发掉乙酸乙酯。残余物经柱层析提纯后( h e x a n e ：e t h y la c e t a t e = 1 0 0 ：1 ) ，得到所需产物。 3 4 4 3 - 苄氧基1 一丙醇( 5 ) 的制备 o h o h u a g z o b n b r c h 2 c 1 2 o o c r t ，5 h 5 在o 。c ，往1 ，3 丙二醇( o 7 2 m l ，1 0 m m 0 1 ) 的二氯甲烷溶液中，加入a 9 2 0 ( 3 4 7 6 1 9 ， 1 5 m m 0 1 ) ，接着苄溴f 1 3 1 m l ，1 l m m 0 1 ) 慢慢滴加到溶液中。滴加完毕后，反应混合液 慢慢恢复到室温，继续搅拌5 小时。然后用3 0m l 水猝灭反应，接着用乙酸乙酯萃 取三次，合并有机相，经饱和食盐水洗涤后，用无水m g s 0 4 干燥。旋转蒸发掉乙酸 乙酯。产物经柱层析提纯后0 a e x a n e ：e t h y la c e t a t e = 1 0 ：1 ) ，得到无色液体( 产率为 7 5 、。 3 4 5p c c 氧化剂的制备 + c 旧旦0 c 州 l | l 将c r 0 3 ( 1 m o l ，l e q u i v ) 加入到h c l ( 6 m ，l m 0 1 ) 溶、液 ，搅拌5 分钟后，将混合液 冷却至o 。c 。然后吡啶( 1 m 0 1 ) 逐渐滴加到混合液中，滴加完毕后于o o c 继续搅拌4 5 分钟，直至橘黄色晶体出现。晶体用乙醚洗涤数次，晾干后可直接使用。 3 4 6 3 一苄氧基丙醛( 6 ) 的制备 o u b n0 h 赢磊p c c 磊o b n 0 l v , a l hu 磊忑磊 1 6 铟试剂在有机合成中的应用 第三章实验部分 在装有l og4 a 分子筛的5 0 0m l 园底烧瓶中，于o o c 加入p c c ( 1 3 9 0 3 0 9 6 4 5 0 m m 0 1 ) 矛1 q = 燥的c h 2 c 1 2 ( 1 5 0 m l ) 。然后3 苄氧基1 一丙醇( 2 5 2 5 0 9 ，5 1 9 m m 0 1 ) 慢慢 加入到反应混合液中，反应混合液慢慢恢复到室温，继续搅拌6 小时后，混合液通 过装有硅胶的玻璃漏斗，用c h 2 c 1 2 不断的洗涤，直至洗涤液没有产物为止。合并洗 涤液，经无水m g s 0 4 干燥后，蒸去溶剂，所需产物经柱层析分离提纯而得。产率为 8 4 ，反应物为无色液体。 3 4 76 - 甲基- 6 一苯基一7 一烯一1 ，5 - 辛二醇( 7 ) 的制备 0 而t h f n 0 o h + p a b ，l 7 将3 , 4 一d i h y d r o - 2 h p y r a n ( d i - n ) ( o 7 4 9 ，o 0 0 8 8 m m o l ，l e q u i v ) 加入到1 mh c i ，饱 和n h 4 c 1 溶液以及t h f ( 1 mh c i ：n h a c i ：t h f = 1 8 m l ：9 n l l ：9 m e ) 的混合溶液中。反 应混合物于室温下搅拌约3 小时。然后，反应液用冰水冷却到0 0 c ，往其中加入锌粉 ( 1 1 5 9 ，o 0 1 7 8 m o l ，2 e q u i v ) ，接着慢慢滴加2 - 苯基- 4 - 溴- 2 一丁烯( 2 4 2 9 ，o 0 1 1 5 m o l ， 1 2 e q u i v ) 。反应混合液慢慢冷却到室温，继续搅拌4 8 小时。用旋转蒸发仪将t h f 除去，将2 0m l 乙酸乙酯加入到剩余水溶液中，然后lmh c l 加入至反应液直至溶 液变澄清，接着用乙酸乙酯萃取混合液，合并有机相，分别用1 0m l 饱和n a h c 0 3 溶液，饱和食盐水洗涤，经无水m g s 0 4 干燥两小时后，蒸去溶剂，反应混合物经柱 层析提纯后( h e x a n e ：e t h y la c e t a t e = 4 ：1 ) ，得到所需产物，为无色粘稠状液体( 1 3 7 9 ， 6 6 y i e l d 、。 3 4 8 直链高烯丙基醇( 2 ) 的合成 o r 儿h + i n ( o t f ) s 7 2 d e = 7 0 ：3 0 在室温下，醛溶液( o 5 m m o l ，l e q u i v ) 慢慢滴加到i n ( o t f ) 3 ( o 0 5 m m o l ，o 1 e q u i v ) 的 甲苯( 1 m l ) 溶液中，然后再慢慢加入含有6 一甲基一6 一苯基一7 - 烯一1 ，5 - 辛二醇( 1 m m o l ， 1 7 脚 r 铟试剂在有机合成中的应用 第三章实验部分 2 e q u i v ) 的甲苯溶液。反应于室温下搅拌3 天后，往反应液中加入4m l 甲醇，继续 搅拌4 小时。然后用5m l 乙醚稀释溶液，接着用5m l 饱和n a h c 0 3 和饱和n a c i 的 混合溶液( 1 ：1 ) 洗涤，经无水m g s 0 4 干燥后，溶剂经旋转蒸发后，残余物经柱层析 ( h e x a n e ：e t h e r = 3 0 ：1 ) 分离提纯后得到所需产物。 3 4 9 i n ( o t f ) 3 催化下支链高烯丙基醇与醛进行环化反应 o h 令+ r 。几oh 7 p h in(otf)3 r ：n - - - - - - - - - - + 、， c h 2 c 1 2 ，0 0 c 丫尸h 在氮气保护下，i n ( o t f ) 3 ( 1 l m g ，o 0 1 9 6 m m o l ，o 1 e q u i v ) 溶于lm l 干燥的 c h 2 c 1 2 ，反应置于0 。c 。然后溶于2m lc h 2 c 1 2 中的高烯丙基醇和醛用针筒慢慢地滴 入到i n ( o t f ) 3 的悬浮液中。滴完后，温度自然回升到室温，继续反应一天。反应完 全后，往反应液中加入lmh c i ( 1 0 m l ) ，接着用c h 2 c 1 2 萃取三次。合并有机相，用 食盐水洗，固体无水硫酸镁干燥，滤去干燥剂，减压蒸馏，残余物经柱层析后得所 需产物。 3 4 1 0i n ( o t f ) 3 催化下直链高烯丙基醇与醛进行( 3 ，5 ) o x o n i u m - e n e 反应 o i h o r 人v 卧+ r 2 l h i 实验步骤同3 4 9 1 8 一i n ( o t t ) 3 n + 、， c h 2 c 呸0 。c l 。，p h 铟试剂在有机合成中的应用 第四章结果与讨论 第四章结果与讨论 4 1 支链高烯丙基醇的合成 4 1 1 引言 高烯丙基醇是有机合成中的一类非常重要的中间体，被广泛地用做合成予和结 构单元，也可用于大环内酯、聚羟基化天然产物、聚醚抗生素等的合成t 3 7 j 。以烯丙 基金属试剂与羰基化合物加成反应为其主要合成方法【3 8 】，常用的金属烯丙基化合物 有烯丙基锂( 锌【3 9 1 、铟、锡4 0 】) 等。传统的合成方法必须在严格的无水条件下进行。 1 9 9 1 年，c h a n 和l i 报道了在铟促进下的b a r b i e r - g r i n a r d - t y p e 反应可以在室温下水介质 中温和地进行，不需要任何其它的促进剂，而使用锌或锡等金属通常需要酸做催化 剂，加热或超声照射，此外许多复杂的保护去保护过程可以避免h ”，可以直接使用 耐水的物质。为了制备所需要的支链高烯丙基醇1 ，我们研究了在t h f - 2 0 ( i