（有机化学专业论文）有机铜试剂与磺酰亚胺新型加成反应的研究.pdf

摘要 有机金属试剂和亚胺的加成反应是合成胺类化合物的重要方法。本文研究了 合成磺酰亚胺的不同方法，制备了一系列的磺酰亚胺，并在此基础上探索了由格 氏试剂制备的有机铜试剂和磺酰亚胺的新型加成反应。我们通过实验得到了反应 的最佳条件，取得了理想的结果。通过将两种有机铜试剂与连有不同取代基的磺 酰亚胺的反应，共合成了十一种化合物，其中三种化合物未见有文献报道，探索 了影响磺酰亚胺和有机铜试剂反应的因素。并且合成了分子内的磺酰亚胺和两种 亚胺等同体，进一步考察这一新反应的应用范围。并且通过了红外光谱、核磁共 振氢谱、核磁共振碳谱、质谱的鉴定。 本文在实验的基础上，提出了该反应的机理可能是亲核加成反应的过程。 关键词：磺酰亚胺格氏试剂有机铜试剂亲核加成 a b s t r a c t t h ea d d i t i o nr e a c t i o no fo r g a n o m e t a l l i cr e a g e n t sw i t hl m l n e sl sa n i m p o r t a n tm e t h o df o rs y n t h e s i so fa m i n e t h ed i f f e r e n ts y n t h e s i sm e t h o d s o f n - s u l f o n y l i m i n e sw e r es t u d i e d ，a n da s e r i e so fn - s u l f o n y l i m i n e sw e r e p r e p a r e d ，a n do nt h i sb a s i s ，t h en e wa d d i t i o nr e a c t i o no fo r g a n o c o p p e r r e a g e n t sd e r i v e df r o mg r i g n a r dr e a g e n t s ，c u p r o u sb r o m i d e ，a n dl i t h i u m b r o m i d ew i t hn s u l f o n y l i m i n e sw e r ee x p l o r e d t h i si san e wr e a c t i o n w e f i n dt h eb e s tr e a c t i o nc o n d i t i o n st h r o u g ht h ee x p e r i m e n t s ，a n dt h er e s u l t s w e r eb e a e r t h r o u g ht h er e a c t i o n so ft h et w oo r g a n o c o p p e rr e a g e n t sw i t h d i f f e r e n tn - s u l f o n y l i m i n e ss u b s t i t u e n to ft h er e a c t i o n ，w eo b t a i n e de l e v e n k i n d so fc o m p o u n d s ，o fw h i c ht h r e ec o m p o u n d sh a v en o tb e e nr e p o r t e di n t h el i t e r a t u r e a n d e x p l o r e d t h ee f f e c tf a c t o r so ft h er e a c t i o no f o r g a n o c o p p e rr e a g e n t s w i t hn - s u l f o n y l i m i n e s w es y n t h e s i z e dc y c l e d n - s u l f o n y l i m i n e sa n dt w ok i n d so fi m i n e - i d e n t i c a l t of u r t h e rs t u d yt h e a p p l i c a t i o nr a n g eo ft h i sn e wr e a c t i o n t h ep r o d u c t st h r o u g hi n f r a r e d s p e c t r o s c o p y ，h y d r o g e nn u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c es p e c t r o s c o p y ，c a r b o n n u c l e a r m a g n e t i c r e s o n a n c e s p e c t r o s c o p y ， m a s s s p e c t r o m e t r y i d e n t i f i c a t i o n t h er e a c t i o nm e c h a n i s mm a yb et h en u c l e o p h i l i ca d d i t i o nr e a c t i o n p r o c e s sw a sp r o p o s e db a s e do ne x p e r i m e n t s k e yw o r d s ：n - s u l f o n y l i m i n e s ，g r i g n a r dr e a g e n t s ，o r g a n o c o p p e r r e a g e n t s ，n u c l e o p h i l i ca d d i t i o n 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和取得的 研究成果，除了文中特别加以杯注和致谢之处外，论文中不包含其他入已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得丕盗盘堂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存论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：昊叔峪签字目期：少。7 年舌月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤鲞基堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丕鲞盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数掘库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 墨名骼 签字同期：鸭i 多月f 同 锄獬：伶厶劳 签字隅沙降历月7 同 天津大学硕士学位论文第一章前言 第一章前言 胺基是有机化学中的基础结构，光学纯的胺类化合物是许多具有牛物活性的 天然产物和药物中的重要组成部分。因此，近十几年，化学家们致力于立体选择 性的合成具有非对映性的和光学纯的胺类化合物，负碳离子对亚胺及其衍生物的 1 2 一不对称加成反应是合成胺的一类重要反应。能形成负碳离子的方法有很多， 其中有机金属试剂所形成的负碳离子对c = n 双键的l ，2 亲核加成反应是一种非 常有效的方法( 图1 ) 。 + r 3 m l ! ! ：垫：垫盛h n i 7 r 2 2 r 1 l r 3 7nhrlr 3 r 1 - r 3 = 烷基，芳基，烯丙基，乙烯基等 r 2 = a l k y l ，a r y l ，- s i r 3 ，- nr 2 ，- p o r 2 ，- o r ，- s ( o ) x r ，- b r 2 ，e t c m = l i ，m g ，b a ，b ，s n ，s i ，c e ，y b ，c d ，c u ，z n ，z r ，e t c 图l 有机金属试剂对亚胺及其衍生物的加成反应 1 1 有机金属试剂对c - - n 键的加成 合成胺的方法有多种，其中有机金属试剂对亚胺及其衍生物的c = n 双键的 1 ，2 亲核加成反应是一类非常重要的合成伯、仲胺的反应。但是，由于c = n 双 键上碳原子的弱亲电性和亚胺及其衍生物易于发生脱质子而形成烯胺式和亚胺 的不稳定性，大大限制了这一类加成反应的发展。1 9 6 3 年，g s t o r k 就发现， 在对由可烯醇化的醛或酮生成的亚胺进行格利雅反应时，往往会导致烯胺化而得 不到预期的加成产物。 为了解决这一问题化学家用了很多方法：( i ) 通过在n 引入吸电子基团或使 氮原子n 与l e w i sa c i d 络合活化c = n 双键，( i i ) 使用弱碱性的有机金属试剂， ( i i i ) 添加配体络合金属试剂。使得有机金属试剂对亚胺及其衍生物的加成反应 得到很大扩展。对亚胺及其衍生物的不对称加成是制备手性胺类化合物的重要方 法，其中，也可以通过加入不同的手性辅助剂来达到立体选择性合成的目的。 r h z 火 r 天津大学硕士学位论文 第一章前言 1 9 8 2 年，y a m a g u c h i 等人报道了n 一三甲基硅基亚胺与g r i g n a r dr e a g e n t s 和有 机锂试剂的反应。此方法仍不适用于脂肪醛【1 】o 1 ) r m g b r o rr l i a r h c = n s i m e 3 2 ) h 2 0 r = a l k y l ，a r y l ，a l l y l a r h c n h 2 r 3 0 9 0 1 9 8 8 年，b r o o k 实验室用三甲基硅基三氟甲磺酸酯来催化g r i g n a r d 试剂对芳 香基亚胺的加成反应，得到较好的结果。但此方法仍不适用于脂肪醛 引。 r p h ? sm j 墨o fr u 斧i 州 h i r iu 二异丁铝亚胺，与g r i g n a r d 试剂和锂试剂反应，得到了多种伯胺【3 】 r - - c - - - - n h + 旧酬一r 一尸圳吼k 等笋2 r = a l k y l ，a r y l 1 9 9 0 年s i s k o 报道了用磺酰基活化的亚胺与金属试剂的反应，得到了较好的 产率【4 1 。 t s 忏 r c h o r - a l k y l a r y l m = m g x l i 乌犬? - i 卜入 有机金属试剂对n ，n 一二烷基腙的加成反应己被广泛应用于手性胺的合成， c l a r e m o n 报道了有机锂试剂与腙的反应，得到了立体选择性较好的产物卯。 2 盯少 2 一 o s 一3 严。呷咱 n i 上 口 一 天津大学硕， j 学位论文 第章前言 ru n ( c h 3 ) 2 赢 r = c h 2 0 c h p h ，c h 2 p h ，c ( c h 3 ) 2 0 c h 3 r = c h ，p h ，t - b u ，f u r y l 口困7 3 k o i h 吖n ( c h 3 ) 2 工 r r 飞 人一，n h 2 i 虽然g r i g n a r d 试剂对腙的加成反应有些迟缓，但也得到了非常有用的结果 讲n m e 2 i b u m g b ，h 掣n m e 2 h 2 ，r a n i h 人i i 忑- b u 八yi _ n h 2 o b n 由于肟醚的亲电性比一般亚胺弱，金属试剂对肟醚的加成反应遇到了很多问 题，由于肟的n 一0 键比n - - - c 键或n n 键容易断裂，肟醚仍然是一种很好的 制备胺的原料。1 9 9 3 年，d i e t e r 研究了金属锂试剂与肟醚的反应，在反应体系中 加入三氟化硼乙醚，甲苯做溶剂，得n - 7 较好的产率【7 】o r j n o r 3 - ：乾 r jn m e 。 r l i b f 3 。e t 2 0 t o l u e n e 6 1 9 0 父r 己 r 入- n m e 。 r = m e ，i - p r ，p hr = n - b u ，t - b u ，p hd e = 2 0 8 8 硝酮化合物与其它亚胺相比，硝酮c = n 的极性最大，有利于亲核试剂的加 成反应，而且活泼氧原子有利于立体选择性的控制【8 1 。 天津大学硕t 学位论文第一章前言 oo r ii r i 三。 hr r 1 m g b r 一 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 一! i - - e t 2 0 d e = 8 0 9 0 r = p h ，m e ，e tr - = m e ，b n ，r “p h ，i - p rr 1 - m e ，p h ，e t r 使用强吸电子基团磺酰基活化c = n 双键，极大的增大了双键的亲电性，使 反应能够顺利进行。并且磺酰基比较容易离去，可以更简单的条件下制备胺。1 9 9 1 年r e e t z 研究了磺酰亚胺与格氏试剂的反应，得到了令人满意的结果【9 1 。 n _ b n 2 r 彤n 、t s r 。m g x 6 1 9 5 n _ b n 2 r 丫r i n h t s n _ b n 2 r a y r n h t s r = m e ，b n ，m e 2 c h ，m e 2 c h c h 2 a n t i ( m a j o r ) s y n ( m i n o r ) r m e ，e t ，n - b u ，p h ，a l l y l ，v i n y l 反，j 顿 9 0 10 19 8 8 年，o b r e c h te ta 1 试验了n 一酰基亚胺和g r i g n a r dr e a g e n t s 的反应，烷基 和芳基格氏试剂得到了较好的收率和d e 值( 9 0 - 9 8 ) ，烯丙基和乙烯基格氏试 剂得到的d e 值相对低一些( 5 0 - 5 7 ) 。他们认为得到较高d e 值的原因可能是： 镁离子与酰亚胺和羰基的螯合作用f l o 】。 ho b o c n i 儿r ， 口1 r 1 = p 1 ) n b s ，c c l 4 ，h v ，r t 2 ) r m g x ，e t 2 0 c h 3 5 4 7 8 ho b o c n 儿r ， n 口1 r r xc h l 4 y 天津大学硕l ：学位论文第一章前言 1 9 9 2 年，s o a i ，k 等人报道了n 一二苯基氧磷基亚胺与二烃基锌的反应。在 手性辅助剂的作用下，得到较好的d e 值( 9 0 9 1 ) 【1 。 r 2 z n ( 3 e q ) 尹弋 n 卅删p o h hm f aa r = p hr = e t m e n - b u ba r 2 2 - n a p h t y lc 2 4 - m e c 6 h 4 h x 告 a r 八r ， n h 2 i a r 飞： 1 9 9 2 年，g i a n f r a n c oc a i n e l l i 等人研究了金属化合物( 镁，锂，铜) 与手性 的n 一三甲基硅基q 羟基亚胺的反应，其中由g r i g n a r dr e a g e n t s 制得的有机铜三 氟化硼试剂，得到较好的d e 值【12 1 。 o r l h m e 3 s o - r 1 o r r 姒r + r u = o i 雨h 2 品h 2 r 1 ，3 一氧氮杂环戊烷可以看作是一种潜在的亚胺，p r i d g e n 等人研究了金属试剂 与此亚胺的反应，得到了较好的d e 值9 0 - 9 8 。他们给出了可能的机理：金属离 子与氧原子和亚胺的氮原子的螯合形成了高度有序的过渡态 1 3 】。 3e q r m t h f r m ( t e m p ) = r m g c l ( r e f l u x ) ；m e l i ( - 7 8 瘀) a r = p h ，p - m e o p h ，p - b r p h ；r = m e ，e t ，b u ，b n h p h h 、n u h a r r 1 9 9 9 年，t i z i a n a 报道了乙烯基镁化合物和炔基锂与铲酰胺基烷基砜的反应， 产率都在7 0 以上。磺酰基作为一个好的离去基团，”酰胺基烷基砜可以看作是 n 一酰基亚胺的前体，并且铲酰胺基烷基砜的制备方法简侧1 4 1 。 p w a p叶 时 h 即， ， 、n 人 、 一 叭 旷 h 即： n ，j 、 v 少 天津大学硕l ：学位论文第章前言 r 。g _ , s o r 2 p h 二兰坚ro j - n j - o z i l l n m 辱- 2 r ， r。hr ，i 2h 3 0 r h r ， h h r = b o c ，c b zr 1 = a l k y l ，a r y l r 3 = v i n y l ，1 - a l k y n y l n a r a s a k a 报道了格氏试剂与磺酰肟的胺化作用，芳基和烷基格氏试剂都得到 的相应的胺，产率较高，除了叔丁基格氏试剂0 15 1 。 f 3 c 蛩toluene r t 3 ，父， ， o m i n 义 1 ) h 3 0 + 不2b 赢z c ie t 3 n r n h b z )， 一 ：9 8 r = p h ：9 6 r = e t ：8 7 r = t - b u ：3 5 在活化c = n 双键的同时，化学家们也在尝试使用不同的有机金属试剂来扩 大反应的适用范围。有机铜、锌、铟、铋、锡、铯、钡、铁、铝等试剂先后被应 用于与亚胺的加成反应中。 1 9 8 4 年，a k i b a 做出了重大的突破，他使用弱碱性的有机铜三氟化硼试剂与 亚胺发生络合作用，起到活化亚胺的作用，同时也使得加成反应成为可能。 艮一n r 2 + r c u b f 3 一吣h 彦r 2 。国l r ，o 忡： 艮量国r 民百川 他们还指出加入三氟化硼是必须的，并且比有机锂试剂的产率有较大提高。 未加三氟化硼的铜试剂没有得到期望的产物1 1 6 1 。 6 天津大学硕士学位论文第章前言 p h n b u 8 + b u m 。- 9 b u m g x b u c u b u l i b u c u b f 32 e q b u p h n h b u 1 0 0 o 5 4 7 8 同年，l m a m o t o 由有机镁和锂试剂制备了有机铯试剂，发现它可以很好的和 羰基化合物反应，由于它的碱性比格氏试剂小，很快就被应用到和腙的反应中， 直到1 9 9 0 年有机铯试剂才被应用到与亚胺的反应中 1 7 】。 b n b n + 3 b n h n 长 o b n n 二r 1 9 9 2 年，s a n d h u 用烯丙基镉在b u 4 n b r 的催化下，与亚胺发生加成反应，得 到很高的产率。其中，b u 4 n b r 起着很重要的作用，没有它的存在，加成反应就 不会发生。 i j p h 氏厕+ 夕，b r 型型塑h 人n ，p hp h 少沁，p h +分b r 二_ 二l h 入n 7 m 3 1 3 2 3 3 k u m a r a - s w a m y 报道了二烯丙基锡二溴试剂在没有l e w i s 酸催化下可以非常 好的与邻羟基芳亚胺反应，并且羟基对反应没有影响1 18 1 。 1 ) ( a l l y l ) 2 s n b r 2 ( o 5 e q ) 2 ) n a o h8 天津大学硕士学何论文第一幸前言 在b a r b i e r 反应条件下，烯丙基溴和亚胺反应得到了高产率的加成产物，该 方法适于醛和酮。但是，当( s 卜或( r 卜l 一苯基乙胺制得手性亚胺反应时，立体选 择性并不好【1 9 】。 + b r 1 ) m ，t h f _ - 2 ) n a h c 0 3 占 m 2m g ，z n 7 7 - 9 9 有机金属试剂和手性醛酮的加成反应已经被广泛的研究，而对手性亚胺的加 成反应只是在近段时间才引起化学家的兴趣。手性亚胺可以由( 1 ) 手性醛和非手 性胺( 2 ) 非手性醛和手性胺( 3 ) 手性醛和手性胺制得。y a m a m o t o 首先研究了二丁基 铜锂三氟化硼化合物和手性亚胺的反应，得到了较好的选择性，反式产物符合 c r a m 规则【2 0 】。 p hp h p h y h鼬2 钆u 昨3 y 勖+ 夕v b u 玛、p ，i 子菇_ 一 舌 p r 。乏h p ， g i u s e p p e 试验了多种烯丙基金属试剂与由铲氨基酸脂制备的亚胺的反应， 只是立体选择性不耐2 1 1 。 “叫e 笙爵孓 0 2 m e + 毋k旷笙旷科时舾e a l l y l m e t a lr e a g e n t s ( e q u i v ) 2 a u y l c u m g i c l ( 1 5 ) a l l y l z n b r ( 2 ) a l l y l ( 1 1 ) ，z n ( 1 5 ) a l l y l p b m g b r c l ( 1 11 a l l y l b r ( 1 1 ) ，a i ( 1 5 ) ，p b b r 2 ( 1 1 ) a l l y l s n c l 3 ( i ) m e 天津大学硕士学位论文 第章前言 1 2 关于有机铜试剂的介绍 在众多的金属试剂中有机铜试剂是在有机合成中应用最广和有力的工具，一 般认为有机铜化学开始于1 9 2 3 年，r e i c h 分离出了由苯基格氏试剂和碘化亚铜制 备的铜试剂1 2 引。1 9 3 6 年，g i l m a n 在铜试剂方面做出了突出贡献，通过转金属化 作用由有机锂试剂和铜盐制得有机铜试剂，并应用于有机反应中【2 3 1 。有机铜试剂 可以和大多数亲电试剂发生反应，如：1 ，4 _ 加成、1 ，2 一加成、取代反应、偶联反 应掣2 “3 1 。随着有机铜试剂在有机合成中应用的越来越广泛【删，为了克服有机铜 试剂的缺点，例如：二烃摹铜锂试剂在反应中只有一个烃基转移到有机结构中， 不符合原子经济的要求，化学家们想出了很多解决方法，发现了很多新型铜试剂， r ( y ) c u m ( y = a l k y n y l ，h a l i d e ，a m i d o ，a l k o x i d e ，t h i o l a t o ，p h o s p h i d o ；m = l io rm g ) ， 使得铜试剂的应用有了大范围的扩展。 1 2 1 二烃铜锂试剂的的应用 在众多类型有机铜试剂中，二烃铜锂试剂的应用范围最广，最常见的是： r 2 c u l i ，r c u ( c n ) l i ，r 2 c u ( c n ) l i 2 。这些试剂有不同的活性，使用时根据需要 选择。它们现制现用并不分离纯化。 有机铜试剂最广泛的应用是在共轭加成中的应用【4 5 , 4 6 , 4 7 】。 m e 2 c u l i 卜 1 0 0 d r = 9 1 ：9 萨。 。c u 。 通常情况下6 甲基烯醇化物和二烷基铜锂的反应是没有选择性的，引入 o - d p p b 作为定向基团，得到了较好的产率和对映选择性【4 8 】。 r = m en - b uv i n y l r 2 c u l i ，e t 2 0 - 7 8 0 c 0 2 e t 6 1 9 3 d r 8 0 ：2 0 - 9 5 ：5 c 0 2 e t 叔丁基磺酰基亚胺作为手性可离去的定位基团被成功应用，和铲p 不饱和 醛、酮缩合得到仅一1 3 不饱和亚胺，亚胺和铜试剂反应得到高产率和选择性的共轭 加成产物【4 9 】。 9 天津大学硕士学位论文第章前言 b u 2 c u c n b f 3 。o e t 2 - - - o rm e 2 c u l i r 1 = m ep hr 2 = b um e 酰氯能迅速和有机铜试剂反应得到酮。反应对于酰氯是化学选择性的，有 机铜试剂并不与酮、酯或腈进行加成。例如，- - t 基铜锂和酰氯反应得到酬5 0 1 。 m e 0 2 c 熹etm e o z c l 鼬 v y 2 0 ，7 8 。c 8 通常情况下，环氧化合物的开环最好用有机铜试剂进行。尽管在碘化亚铜为 催化剂的条件下用格氏试剂反应也非常有效，但用g i l m a n 试剂和“高级”的铜试 剂反应效果更佳。受亲核试剂进攻位的碳原子发生构型翻转，对于不对称的环氧 化合物，进攻的是空间位阻较小的碳原子。因此，环氧化物开环后得到的是醇。 n p r 2 c u ( c n ) l i 2 。彳再石一 近几年，1 ，nl ，卜1 ，l o - ，1 ，1 2 一加成反应和l ，5 一多重不饱和物( 通常含有一 个三键) 的取代反应大大扩展了有机铜化学的范围。n a f e t a l 。报道了2 , 4 - 戊二烯酸 乙酯和( z 卜二一l 一庚烯铜锂的1 ，6 - 加成反剧5 2 1 。 c 叩竖垫 l o 专纵专纵 9 秽 天津大学硕l - 学位论文第一章前言 有机铜试剂和共轭烯炔进行的1 ，5 一取代反应，得到乙烯基丙二烯，区域选择 性也比较好f 5 3 】。 o a c r ，姒r 2 兰r 2 r r 1 = r m e ，r 3 _ n b u 9 0 ( 2 = 6 7 ：3 3 ) r 1 = 仃b u ，r 2 = t - b u ，r 3 = m e 9 2 ( e z = 9 9 ： 1 ) 有机铜试剂和在烯丙基位有离去基团的烯丙基物反应会得到s n 2 和s n 2 产 物。离去基团可以是h a l ，o c o r , o r , o c o n h r ，o s 0 2 r 等【5 4 】。 c 一6 + 文e 5 0 6 e a n t i - s n 2 a n t i s n 2 m e 2 c u l i 5 0 3 ：4 9 7 m e c u ( c n ) l i 9 6 ：4 共轭加成是有机铜化学最重要和有用的反应，经常用于合成天然产物的关键 步聚中。早在1 9 7 7 年有机铜试剂就用于合成腺苷酸环化酶激活剂的关键步聚中 【5 5 】 0 t b d p s t b d p s d i e l s - a i d e r j _ 啼 m e c u b f 3 e t 2 0 t b d p s t b d p s 有机铜试剂进行的s n 2 取代反应是一种非常有效的合成3 取代的链烯烃的 方法。在研究合成二磷酸法呢基相似物的实验中，经常用于三氟磺酸基乙烯偶联 反应的s t i l l er e a c t i o n 和s u z u k ir e a c t i o n 都不能顺利的进行。t - b u c u ( c n ) l i 和三氟 磺酸基乙烯反应- - d , 时，得到了期望的产物，产率6 8 1 5 6 1 。 天津大学硕士学位论文第一章前言 il 曰 冒 r 訾。 日 在蛋白磷酸酶c d c 2 5 a 的抑制剂d y s i d i o l i d e 的全合成中，用到的乙烯基铜在 s p 3 碳上的取代反应，产率高达9 7 t 5 7 1 。 t b d p s 2 - b r o m o p r o p e n e ，t - b u l i ，c u l e t 2 0 3 m0 ，3 0 m i n 9 7 t b d p s 有机铜试剂能迅速的和烯丙基化合物进行s n 2 反应【5 8 】。 p m c c 0 2 t - b u r c u ( c n ) m g c i ，t h f - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 8 3 0m i n 2 f 弓u p m c = 2 , 2 ，5 ，7 ，8 - p e n t a m e t h y l - 6 - c h r o m a n s u l f o n y l r2i s o b u t y l ，i s o p e n t y 1 2 天津大学硕士学位论文第一章前言 1 2 2 新型有机铜试剂的合成与应用 有机铜试剂通常由镁试剂和锂试剂与铜盐制备【5 9 】。高度的反应活性和化学 选择性，使得它们成为独特的中间体。然而这种方法只能制备非官能团化的有 机铜试剂。 2r m g x x 1 百- r 2 c u ( m g x ) o r ( l 。) r m +c u x r c u m x m = b ，a i ，z n ，s n ，p b ， r e ，t i ，m n ，z ro rs m r c u m x 兰 r m x 近年来，由官能团化的有机金属试剂制备有机铜试剂有了实质性进剧6 0 j ， 所有电负性比铜小和电负性差不多而碳一金属键弱的有机金属试剂都有可能通过 转金属化作用制备有机铜试剂。通过转金属化作用由有机硼、铝、锌、锡、铅 、碲、钛、锰、锆、钐化合物成功制备了有机铜试剂。 很多官能团与有机锂试剂不兼容，但是在低温下可以制备功能化的烯基和 芳基锂试剂，接着通过转金属化作用合成相应的铜试剂。1 9 8 8 年，n e g i s h i 在一1 0 0 下用正丁基锂处理对溴苯甲腈，得到芳基锂试剂，接着用c u c n 2 l i c i 的t h f 溶液处理，可得到铜试剂，在t m s c i 存在下，可与2 一环已烯酮反应，得到m i c h a e l 产物，产率9 3 。 6 兰警 可皂n c 硼髋nn c 火 一般情况下，合成官能团化的锂试剂是比较困难的。有机镁试剂的活性比锂 试剂小，能够兼容更多的官能团，实验证明，卤一镁交换是合成官能团化镁试剂 的非常有效方法。官能团化镁试剂通过转金属化作用可以制得铜试剂，此方法也 适合杂环碘代物。 天津大学硕士学位论文 第一章前言 ，e t 1 i p r m g b r l 卜 t h f ，- 3 5 0 5 h 2 c u c n 2 l i c l m e m e 值得注意的是卤镁交换可以扩展到芳基和杂芳基溴、氯。 f 。反2 嚣3 威u 3 m e p h 卤一镁交换可以扩展到固相反应中，连接在王树脂上的溴代噻吩采用同样的 方法可以制得铜试剂。 o b ，! ：竺竺! ! ： 2 c u c n 2 l i c i c 0 2 e t 。爿。研 ，h 2 c f 3 c 0 2 h o t o c u m g x 2 官能化的有机铜试剂，同样进行l ，4 _ 加成反应、烷基化反应。 1 4 e 链 等 詈 天津大学硕士学位论文第。章前言 豢审c um g x 2 罴 c 0 2 m e 0 2 e t 与锂试剂、镁试剂相比制备有机锌试剂的条件简单了很多，并且有机锌试剂 可以兼容更多的官能团。有机锌试剂可以通过转金属化作用制备一系列的金属有 机化合物，其中有机铜是非常重要的。k n o c h e l 等人在1 9 8 8 年由有机锌碘制备了 锌铜试剂，并且试验了与酰氯的反应，得到较好的收率。 驯型坠9n c c u ( c n ) z n i 竺马n c 0 1 0m i n 有机硼化合物也可以制备有机铜试剂，但由于硼和铜的电负性相近，只能制 备烯基和非官能团化的铜试剂。通常情况下，将有机硼化合物转化为有机锌化合 物，再制备有机铜锌化合物， c l 0 2 e t 1 t 2 b h , e t h e r e t 2 b h e t h e r i 1 e t o z m 磊磊b 。 有机铜锌化合物也可以进行l 、2 一加成、 p h , 1 v 3 h o i - - - 一 b f 3 e t 2 0 o p i v 人，c u ( 硼、铝、锡、碲、钛、钐等金属试剂也可以通过转金属化作用制备有机铜试 剂。考虑到实验的可行性与实验成本问题，应用性不是很好。 随着有机铜试剂的发展，杂原子有机铜试剂，如硅基、锡基铜酸盐，也得到 了发展。并且反应适用范围也比较广，为有机铜化学开辟了另一片天地。硅基铜 试剂和锡基铜试剂可以进行g i l m a n 试剂可以发生的大多数反应。 h o j 天津大学硕士学位论文第章前言 1 p h 忒c 0 2 m e 2 。 p h 2 s p 吖叫e 8 9 ( 9 3 ：7 ) 锡基铜试剂也可以进行同样的反应，得到相应的锡基化合物。 1 3 关于磺酰基亚胺的合成 近十几年，关于磺酰基亚胺的合成的研究倍受关注，这主要是因为磺酰基亚 胺在空气中很稳定，相对于普通亚胺便于存放，从而使许多反应可以顺利进行。 其次，由于磺酰基的拉电子作用，使c = n 双键上碳的正电性增加，更容易受到 亲核试剂的进攻。正因为如此，磺酰亚胺成为一类重要的化工原料，在有机合成 中有着特殊的用途，前景十分广阔。 1 9 8 8 年，j e n n i n g s 等人用芳香醛与芳香磷酰胺和芳香磺酰胺在t i c l 4 的催化 下，发生亲核加成反应。其中，加入l e w i s 酸是为了活化羰基上的碳原子，增加 其正电性，使亲核反应易于发生。 r 叫+ r o 丛t i c l 4 e t 3 n s n h o 卜 c h 2 c i o 1 22 r = h ，p - - c i ，p - c h 3 0r = h p - c h 3 1 6 o r i = n 1 i i 天津大学硕士学位论文第一章前言 1 9 9 1 年b a r r ym t r o s t 等人研究了在金属碲存在下，氯胺- t 和醛反应制备磺 酰亚胺的方法，此方法适用面广，可用于芳香醛和脂肪醛，收率在9 0 以上，只 是要用到金属碲，使用受到限制。 2 r c h o + 2 t s n ( c i ) n a 十e 2 r c h = n t s + 2 n a c i 十t e 0 2 1 9 8 9 年j o s e p hs i s k o 报道了n - 亚磺酰基苯磺酰胺和醛缩合制得磺酰亚胺的 反应，此方法适用范围广，可以制得大分子的亚胺。 r 丫+ h r = a l k y la r y 一滓n j o sl u i sg a r c ar u a n o 等人在钛酸四乙酯的催化下由醛或酮和亚磺酰胺缩合 制得亚磺酰胺，进一步氧化得到磺酰亚胺，此方法适用范围广，是由酮制备亚 胺的好方法。 儿詈r 3 刚詈r 3 r r 1 - p - t o l ，t - b ur 2 = h ，a r 。a 吲r 3 - a r ，a k y l ，v i n y l 用l e w i s 酸催化合成磺酰亚胺成为一种普遍使用的方法，以后的不少改进也 是在这一基础上进行的。2 0 0 3 年，s t a l i c k 等人用苯代替无水二氯甲烷，将t i c l 4 溶于无水四氢呋喃滴加到反应体系中，与w b r i a nj e n n i n g s 等人的方法不同，他 是在加热回流的条件下进行反应。他又| 一时比较的做了不加入t i c h ，直接在甲 苯中加热回流的反应，可以看出加入t i c h 方法的优越性，反应时间缩短，产率 提高。遗憾的是，这种方法仅仅局限于芳香醛制备磺酰亚胺。 1 7 天津大学硕士学位论文第一章前言 0 t f a a n h t s 一旷小 k i m 等人在2 0 0 3 年报道了在强酸c f 3 c o o h 的催化下加热回流来合成磺酰 亚胺。以芳香醛为原料时得到了较好的实验结果，产率均达到了8 0 以上。 但当用带有仪h 的脂肪族醛在这一体系下进行反应时，出现的却是另一种 结果。一部分醛生成了烯胺，而己醛的产物更为特殊，作者认为是在生成c = n 双键后继续发生了羟醛缩合的反应。 1 9 9 9 年，c h e m l a 等人报道了分两步制取磺酰亚胺的方法。首先加入对甲基 苯磺酸钠，以甲酸作为溶剂，反应十二个小时后，所得的反应物中间体再在饱和 碳酸氢钠或碳酸钠溶液中搅拌两个小时。此方法适用于芳香醛和一部分脂肪族的 醛。但文中提到，由于脂肪族的醛反应生成的磺酰亚胺很不稳定，分解较快，使 产率也较低。 r c h o ，二h c o o hn ih s 0 2 a r堂竺q ， s h 0 2 a r 矿。，2 瓦芦r 人s 0 2 洲h 2 0 ，c h 2 c 云r - u , h a r s h 0 2 n h 2 2 0 0 8 年，r e n h u af a n 和d o n g m i n gp u 将b a r b i e r 反应应用到制备亚胺的反应 中，报道了一种简便有效的合成n 磺酰基亚胺和n 亚磺酰基亚胺的方法，该方 法适用于芳香醛，a ，p 不饱和醛，脂肪醛。若在第一步中加入过量锌粉，反应混 合物可以不分离，加入烯丙基溴，便可以一锅合成烯丙基胺类化合物，产率均在 7 0 以上。 r 2 n h 2 + p h c h 2 z n b r ，r 2 n h - z n b r 呈：! 竺2 - - p h c h 3 lr ，磷l 一蔓竽鼍败 天津大学硕士学位论文 第一章前言 1 4 磺酰基亚胺的应用 碳的电正性增加，使得亲核试剂更易于进攻。近年来，关于磺酰亚胺参与反应的 族的醛反应得到的磺酰亚胺，与g r i g n a r d 试剂或有机锂试剂进行的亲核加成反 刚。菩c h 2 c i 防一川一犬s 2 【- 广oj r 、r h o s o m i 在2 0 0 0 年研究了在水和催化量的l e w i s 碱的作用下，酮在二甲基硅 烷的保护下形成的烯醇式与磺酰亚胺发生m a n n i c h 反应得到p 氨基酮。其中所 用的碱是二异丙基胺，并且作者还将烯醇式的酮、醛与对甲苯磺酰胺放到一锅中 反应，只加入二异丙基胺作为催化剂，不用再加入水，因为醛和对甲苯磺酰胺形 成亚胺后就能生成水，这种一锅进行还得到较好的产率，并且没有羟醛缩合的产 物。 o s i h m e 2 r 冬 + r d 7 3 兰2 r o nhpthsdmf 3 _ _ ，、 “ i 。 r d + p h c h o + t s n h 2 d m f 2 0 0 1 年c h a n g t a oq i a n 和f e i f e n gg a o 报道了磺酰亚胺的硝基一曼尼奇反应， 在这一反应中使用l e w i sa c i ds c ( o p r ) 4 ，y b ( o p r ) 3 ，l a ( 0 1 p r ) 3 做催化剂都得到的较 好的收率6 0 - 1 0 0 。 1 9 尽n ap 天津大学硕i ：学位论文第一章前言 n i i - - t s c a t l e w sa d d t s p p h 八h + c h a n 0 2 弋丽_ p h 人t - i n n 0 2 c a t l e w i sa c i d = s c ( o p r ) 4 ，y b ( o p r ) 3 ，l a ( o 。p r ) 3 磺酰亚胺不仅被应用到m a n n i c h 反应中，还被应用到自由基加成反应中。 2 0 0 0 年，日本科学家n a t i o 研究了磺酰亚胺与卤代烷烃在室温下进行自由基加成 反应。反应是在e t 3 b 的作用下，异丙基碘、已基碘和戊基碘都能与磺酰亚胺发 生自由基加成，得到较高的产率。他还指出在相同条件下肪醚就不发生反应。 p h 几号署p 定 在2 0 0 4 年，又一位日本科学家t o m o i k a 也研究了磺酞亚胺参加的自由基加 成反应。不过他所研究的反应是在二甲基锌的作用下，磺酞亚胺与l ，3 一二氧戊环 系列化合物发生的自由基加成反应。反应产率都在8 0 以上。得到的加成产物在 酸的作用下，又可以开环生成二醇。 甜小+ k p h j i + 心 m e 2 z n ( 3 e q u i v ) 鼋竺 2 0 0 4 年，m u k a i y a m a 也研究了在无水或者含有水的d m f 中，磺酰基亚胺与 三甲基硅烷保护的酯和酮进行的m a n n i c h 反应。他在这个体系中使用了醋酸锂这 种l e w i s 碱作为催化剂。反应产率普遍在7 7 以上。 o t m s 。l + 、入o m e i 7 5 警三a ，”n hodmfr tme is 、 - _ a r ，、y 、一、m a j i 同年，r a b a t e y 研究了在三氟化硼乙醚溶液中， 硼钾的反应，得到了令人满意产率。 7 6 磺酰亚胺与烯丙基j 氟化 h t 洲、一h x 州 r 尽n凡肿 天津人学硕士学位论文第一章前言 r ：k r l 嗡k + + 父n t r ：k 嗡心+ ，八 b f 3 e t 2 0 r 3 n h t s 近几年，随着绿色化学的发展，越来越多的金属有机反应被应用到水相中。 尽管亚胺在有水存在下会很容易的发生水解反应，但是由于磺酰亚胺相对