（有机化学专业论文）金属钐促进的有机合成反应研究.pdf

上海大学硕士学位论文 摘要 最近，有机镧系元素在有机合成中已经得到了广泛的应用。自从k a g a n 等 人把二碘化钐引入合成中以来，它作为强单电子转移还原试剂在有机合成中已 经得到了显著的证明。同时，人们已越来越注意到直接用金属钐试剂来促进有 机合成所带来的优点，它可以避免应用对空气敏感和昂贵的二碘化钐试剂。本 论文在不经过任何活化和预处理的金属钐直接促进的有机反应方面，主要做了 以下五个方面的工作： 1 酰氯在不经过任何活化和预处理的金属钐的作用下，与各种各样的醇发 生酯化反应，反应条件温和，速度快，得率高。 2 酰氯在不经过任何活化和预处理的金属钐的作用下，与各种各样的胺作 用，高产率地得到酰胺，反应体系干净，条件温和，很具有实用价值。 3 以金属钐、醋酸、醋酸酐和硝基苯为原料，通过一锅法在还原硝基的同 时完成了其乙酰化的过程，从而得到乙酰苯胺化合物，相对以往的分两 步来合成乙酰苯胺来说，它更简单实用。 4 对甲基苯甲酰氯在金属钐和三丁基磷的作用下反应，得到了化合物对甲 基苯甲醛，没有醇的生成。此反应产率还不是很高，条件还没有成熟， 需要迸一步探索。 5 偶苯酰在金属钐的作用下反应，得到了2 一羟基l ，2 一二苯乙二酮化 合物。此反应经过条件摸索，产率能达到8 6 。这个反应只对邻二羰基 的一个羰基进行还原，而且产物非常单一，产率高，对于有机合成具有 很高的应用价值。 关键词：金属钐，有机合成，反应 v 上海大学硕士学位论文 a b s t r a c t r e c e n t l yo r g a n o l a n t h a n i d e sh a v eb e e nw i d e l ye m p l o y e da su s e f u lr e a g e n t si n o r g a n i cs y n t h e s i s s i n c et h ep i o n e e r i n gs t u d i e sb yk a g a ne t a 1 d e m o n s t r a t e dt h e e f f e c t i v e n e s so fs a m a r i u md i i o d i d ea sas t r o n go n e - e l e c t r o nt r a n s f e rr e d u c i n ga g e n t ， t h eu t i l 卸o f t h i sr e a g e n ti no r g a n i cs y n t h e s i sh a sb e e nd r a m a t i c a l l yd o c u m e n t e d t h e r ei si n c r e a s i n ga t t e n t i o nt op e r f o r m i n gs y n t h e t i ct r a n s f o r m a t i o nb yd i r e c t r e a c t i o no f m e t a l l i cs a m a r i u m t h i sr e p r e s e n t sa l la d v a n t a g e o u sa p p r o a c ht h a ta v o i d s t h eu s eo fs e n s i t i v ea n de x p e n s i v es a m a r i u md i i o d i d e w ef o c u s e do nt h eo r g n i c s y n t h e s i sb ys a m a r i u m - i n d u c e dw i t h o u ta n ya c t i v a t o ra n dp r c t r e a t m e n t t h e f o l l o w i n g sa l et h em a j o r c o n t a n t s 1 t h e a c y l a t i o n o f p r i m a r y , s e c o n d a l y , a l l y l a n d b e n z y l a l c o h o l s w i t h as e r i e s o f a c i dc h l o r i d e sp r o m o t e db ys a m a r i u mm e t a li na c e t o n i t t i l ep r o v i d e d c a r b o x y l i ce s t e r si ng o o dt oe x c e l l e n ty i e l d sa n d w a s c o m p l e t e dw i t h i naf e w m i n u t e s t h ea d v a n t a g eo f t h ep r e s e n tm e t h o do v e re x i s t i n gm e t h o d si st h e e x c e l l e n ts e l e c t i v i t y , t h er a p i dr e a c t i o n , m i l da n dn e u t r a lc o n d i t i o n s 2 a m i d eb o n df o r m a t i o nc a nb ea c c o m p l i s h e db yt h er e a c t i o no f a c i dc h l o r i d e s a n da m i n e si nt h ep r e s e n c eo f s a m a r i t a nm e t a l t h ea d v a n t a g e so f t h ep r e s e n t m e t h o di n c l u d eh i g l ly i e l d so fp r o d u c t s ，s i m p l ee x p e r i m e n t a lp r o c e d u r e ， n o n t o x i c i t yo ft h er e a g e n t ，n on e e df o rd r ys o l v e n ta n dn op r e t r e a t m e n to f m e t a lp r o m o t e r 3 a c e t a n i l i d ew a ss y n t h e s i z e df r o mn i t r o b e n z e n ei nt h ep r e s e n c eo f a c e t i c a n h y d r i d e ，a c e t i ca c i da n ds a m a r i u mb yao n e - p o tp r o c e d u r ei ng o o dy i e l d i t i sa ne f f i c i e n tr e d u c t i v en - a c y l m i o nr e a c t i o no f n i t r o b e n z e n ea c c o r d i n gw i m t h ea p p r o a c h e st h a tt h ep r e p a r a t i o no f a m i d e si n v o l v e st h er e d u c t i o no f n i t r o c o m p o u n d s t oa m i n e sf o l l o w e db yt h ea e y l a t i o no f a m i n e st ot h e c o r r e s p o n d i n ga m i d e s v i 上海丈学硬士学位论文 4 t r a n s f o r m a t i o n o f 4 一m e t h y l b e n z o y lc h l o r i d ei n t ot h ec o r r e s p o n d i n g 4 - m e t h y l b e n z a l d e h y d ei n4 5 r _ i e l dw i t h o u to v e r - r e d u c t i o nt oa l c o h o l sw a s a c h i e v e db yt h er e d u c t i o no f a c y l t r i b u t y l p h o s p h o n i u mi o n si na c e t o n i t r i l e u n d e rn i t r o g e na t m o s p h e r e 5 +b e n z i lc o u l db ee a r l yr e d u c e db ys a m a r i u mm e t a lt o2 - h y d r o x y - 1 2 d i p h e n y l e t h a n o n ew i t h 赫g o o di s o l a t e dy i e l d ( 8 6 ) u n d e l k e y w o r d s ：s a m a r i u mm e t a l ，o r g a n i cs y n t h e s i s ，r e a c t i o n w 上海失学硕士学位论文 原创性声明 本入声鞠：瑷呈交的论文是零入在导磐掺导下进行懿研究王终。 除了文中特别加以橼注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他阉志对本研究所做的 任何贡献均融在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：王亟兰日期：毫：三：! ：! 口 本论文使用授权说明 本入完全了解上海大学有关傈留、使用学位论文的规定，即： 学校蠢权傈嫠论文及送交论文复鼯箨，龛谗论文被套阕纛髅阕；学 校可以公布论文的全部或郝分内辔。 ( 保密的论文在解密艏应遵守此规定) 签名：蔓坠导烬 鞋 上海大学硕士学位论文 第1 章绪论 董。差弓l 富 钐，貔号元豢，属于镧系锫组稀土元豢，其外层电子排布为4 f 6 5 s 2 5 p 6 6 s 2 ，易 失去电子成+ 2 、+ 3 价态，其中+ 3 是稳定价态。钐是一个活泼地金属元素，其第 一离子他势必5 6 4 e v , ) s m 3 + s m = 。2 4 1 v , 每金属镆楣当( e 。m 9 2 + m g = 2 3 7 v ) ，优于金属锌( e o z n 2 + z n = o 7 1 v ) 。盒属钐柯金属光泽，在空气中较稳定， 餐予空气孛藏萋趱久爨失去金震懋泽。跫鲡钐是镶缍金j | | 蘸孛褒疫媛大逮金霾。 自从1 9 8 0 年由h b k 把s m i 。引入有机合成中以来，s m i 。作为一个中性的， 醚溶萑静侥良酌摹电子还原试裁谯有税合成中褥弱了菲常广泛静应用“。，它可 以促进一系列有机反应。但是人们在使用这种优良的试剂时，常常会遇到一 些问题铡如s m i 。对空气中的氧气十分敏感，西雨保存比较困难，一般是现用现 制：另外作为单电予转移试裁在反应中，仪仅利用了一个瞧子，灏露对予要转 移多个电予的反成，用量较大，有的多至6 - 7 当爨，这样就造成了在使用过程 中熬不经游性。 金属钐的性质促使人们直接使用金属钐或金属钐辅助试剂作为还原偶联 邵证试裁涞饯替凭迸有撬菠瘟，获磊克服在捷焉过程串懿不是，鬻嗣静钵系有 s m h g ，s m h g c l s m t i c l bs m t m s c i ，s m c p 。t i c l 。等1 。目前，应用这些体 系在有机会成领域开展酌研究十分活跃。下面就最近几年金属钐和金属钐辅助 试剡体系促进的有机反应在有机合成中的应用作讨论。 1 2 酰氯的还原聚合 馥d m f 襻溶翔，奁澄度控澍下，金簇钐缀窖荔促进务释各样豹苯磺酰氯1 化学选择憔的还原。反应温度不同，得到的还原产物也不同，在一5 一l oo c 的时候生成偶联的产物二笨二碱化合物2 ，在o l o 的时候还原巍成硫代苯磺 化产物3 ，在5 0 - - 6 0 。c 的时候还原则生成二苯基二硫醚他会物4 ( s c h e m e1 ) “。 值得注意的是在这魑反应中，当苯环上带霄酰胺基的时候，只有二硫醚化合物产 生；墨苯溪上舂硝基取钱熬鞋候煲l l 没骞二溅诧会貔产生。稼会物2 葶叠3 楚二联 海大学硕士学位论文 继续还原的产物，温度升赢会使继续还原的速度加快，所以二硫醚能以很高的 产率生成，而纯合物2 和3 的产举则相对低些。 5 一1 0 0 c 。5 h s m ( 1 e q u i v ) 4 9 - 6 1 d m f 0 - 1 0 0 c 。t h s m l e q u i v ) 8 3 8 7 5 0 一6 0 0 c ，l o m i n s m ( 1 e q u i v ) 8 6 - 9 6 s d l e r n e r 岔 晒r 岔毫一斡r 念s s 电r 1 ，4 一二羰基化合物怒构成备种天然产物的纛要的中间体1 ，它的台成且 前很少有文献报道，而且怒在非常严格酌条件下进行的。钐粉在不加催化剂也 不预处理的情况下，各种取代苯甲躐氯5 冀烯丙酸鼗6 反废以相当好的产率生成 a ，b 一二芳酰基荫酯7 。当烯丙教酯抉成n ，n 一二甲基烯丙酰胺、取代苯甲醛 或取代苯纛酸霹墩褥到霹搂鳇效豢；兰燎嚣酸蘸羧戏甲鍪爝嚣飘8 接用测不健 有碳碳双镳加成的产物9 ，而且迸有1 ，4 一加成的产物l o 生成。这个反应的机 瑾嚣蒋逐不滂楚，毽是其蠢强援谯窝极镁静溶解羧静d m f 溶裁奁稳定反藏中闼 体方面可能超着重器的作用，因为用t h f 作溶剂反l 陵就不能发生“”“”( s c h e m e 2 ) 。 89 s m ，d m f l t 1 h s m 。d m f l t 2 h 嘲 o 岔， 瞎 + 。奄二 卑 曰雠 钒。铁 上海大学硕士学位论文 在d m f 溶剂中，金属钐很容易促进芳酰氯1 2 年异戊二烯1 3 及应，立体和 区域专一地合成( 肋一8 ，y 一不饱和羰基亿合物1 4 。这个反应为单萜骨架的合 成提供了一种菲常麓便的方法。擞据实验结果，我们推测其机理w 能包撼一个 自由基的道程，首先芳酰氯在金满钐的还原作用下生成芳酰自由慕，然后立刻 遴玫冥戊二烯的l 一位置叟成中嚼体矗，舻魄矗1 稳定，在乎燕孛a 2 鬟蓑 生袋孛阗 体b ，b 二聚生成化合物1 4 ( s c h e m e3 ) “”。 纩灌a + 镂= _ s m o m f l t r 矿k 吖夕r r 硝c t 詈 r 硝c 4 i s c h e r r 嶂3 0 矿飞火，一矿 r = 掣l 0 纩飞人人夕 疑鼍；碡 b l 。3 叠氮纯合物酶还蹶 以t h f 作溶剂，在金属钐和六水合三氮化铝的作用下，叠氮化合物1 5 髓在 溢稻及中校条件下高产率蛾还原为相应的腋1 6 “8 。值得注意的是在这些反应中， 离去基匿缀常发生在n - n 键上，藤瘩素、羰基、骥酸基不娩被还骚。在这撵躲 条件下a ，0 一不饱和酰藏氮1 7 被选择饿地还原成q ，b 一不饱糯酰胺1 8 ， 碳碳双键绦持琴交；2 硝基攀囊氮1 9 还暴域2 一骥蓥苯胺2 0 ，没蠢粪萎还深熬 产物。相对s m i 。而言，金属钐试剂对叠氮化合物的还原肖更大的化学选择性 ( s c h e m e4 ) 。 上海大学硕士学位论文 r n 3 s r d 。a + i ，c i 3 6 h 2 0 r n h i _ ( n m 2 - - - - - - - - w - - - - - - - - 。 1 s t h f - f t 1 6 1 5 9 姒n s 百s m a i c l 3 6 h 2 0 1 7 鳓膨百s m a i c l 3 f 6 h 2 0 s c h e m e 4 o 9 姒 8 锡辩廖洲2 1 4 硝基纯含物的：述霖 对于胺的合成虽然已经有许多文献搬遵，健怒金属钐对硝基化合物的催化 氢化还原成胺可能是最好的方法。例如，s m h o a c 体系在离子液体( s c h e m e5 ) 中，莠磷麓诧会携2 2 被还原残提应瓣劳豢胺2 3 ( s c h e m e6 ) “”。在这静及痤条 件下，卤索、醛熬、羧基、氰基、对甲苯磺酰胺麓合烷氧基都不爨影响。这个 爱应翁最大蠡每捷纛藏是离子滚俸缀容易罐环实溪。 睇，、g 4 蚋蚓。 s c h e m e 5 r 9【b m i m + 1 8 目 8 厶0 8 2 1 r = x ，c h o ，c o o h ，c n 。n h t o s 冀k n h 2 r v r - l i s c h e m e s 在l ，卜d i o c t y l 一4 ，4 b i p y r i d i n i u md i b r o m i d e ( 2 3 ) 的作用下，钐金属对与 劳霉毪殖萋纯合褥有摄莛瓣证学逡择毪戆瞧子转移( 2 4 和2 5 生成2 6 翻2 7 ) 4 上海大学硕士学位论文 r n 3 s m f a i c l 3 6 h 2 0 k i n f - - 1 2 - r _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ 。- 。_ _ _ _ 。一 1 5 t h f ，r 1 1 8 9 姒o “。警姒o 百s n v a i c l 3 - 6 h 2 0 。搿p 嗍2 。1。-_。 t h f r tu 世l s c h e m e 4 1 4 硝基化合物的还原 对于胺的合成虽然已经有许多文献报道，但是金属钐对硝基化台物的催化 氢化还原成胺可能是最好的方法。例如，s m h o a c 体系在离子液体( s c h e m e5 ) 中，芳硝基化合物2 2 被还原成相应的芳香胺2 3 ( s c h e m e6 ) “”。在这种反应条 件下，卤素、醛基、羧基、氰基、对甲苯磺酰胺基合烷氧基都不受影响。这个 反应的最大的优点就是离子液体很容易循环实用。 h 3 c ，西飞h g - 。 s e h e m e 5， 旬 n 0 2 sm ， - i o a c b m i m + 【b f 4 】。 8 2 - 9 8 2 1 r = x ，c h o c o o h c n n h t o s 一9 洲2 s c h e m e 6 在l ，卜d i o c t y l 一4 ，4 b i p y r j d i n i u md i b r o m i d e ( 2 3 ) 的作用下，钐金属对与 芳香性硝基化食物有极佳的化学选择性的电子转移( 2 4 和2 5 生成2 6 和2 7 ) 芳香性硝基化台物有极佳的化学选择性的电子转移( 2 4 和z 5 生成2 6 和2 7 ) 4 仃g伯 上海大学硕士学位论文 ( s c h e m e7 ) “。电子转移是从金属钐转移到1 ，卜d i o c t yl 一4 ，4 b i p y r i d i n i u m d i b r o m i d e ( 2 3 ) 的吡啶环上，导致生成自由基2 8 ，事实上这个自由基才是真正 起作用的物质。 何n 0 _ 2鬲sm,meoh 何2 甜h 7 一叭庐吒“7 2 6 u g 峨 s m ，m e o h ：= = = = + c 8 h 1 7 _ 、夕飞少吒e h l 7 9 2 2 3 u g 峨 s m + c e 坩o ，一s m s + + c “，卜9 一c e 在h m p a 的作用下，金属钐能还原芳香性硝基化合物“”。例如，4 一氯硝基苯 2 9 还原生成的4 一氯氧化偶氮苯3 0 ，4 一氯偶氮苯3 2 和4 一氯氢化偶氮苯 3 1 ( s c h e m e8 ) 。 o c t 弋n q 筹芦c - 弋n c i +c f 飞扩丽赢ic i _ l 扩n - 山毡矿 + 2 9 3 0 c - t ；：二卜n = n ；：三卜c t + c - 。t ；：三卜n h n h ；! ：二卜c t j 二海大学磺士学位论文 1 5 皿胺的还原= 聚 金耩钐在串酵俸溶奔l 积穰讫量静镶存在下硪蔽还蔗各萃孛各样的囊胺3 3 成 单胺3 4 或者二胺3 5 ，媳体产物的结构怒有起始原料胺米决定的( s c h e m e9 ) 乜们。 曼型堕 、 m e o h h n 、a r 3 4 s c h e m e9 r t t r a r n h n - a r 在h e x a n e 溶液中可金属钐以使活性胺3 6 二聚生成3 7 ( s c h e m e1 0 ) 汹1 ，它 游立体绻梅是囊孛褥奎藏耱三徐钐决定豹，在爱应体系串麓入三荦蒸锻辩二聚 产物的妲体选择性会有很大的影响。 3 6 3 7 s c h e m e1 0 胺的p i n a c o l 偶联反应在s m c p 2 t i c l 2 体系中也能发生啪1 ，例如( s c h e m e a e l 忡。面s r 陇p 耐2 t i c h c l 3 8 s c h e r n e 1 f u j i w a r a 小组报道了金属钐在h m p a 作用下使各种锫样的艇胺4 0 偶联生成 忠会甥4 1 s c h e m e1 2 ) 。 艿 埝o n 3 r 上海大学硕士学位论文 ，州艮詈h r f n 。1 而一r 2 h ， 4 0 4 1 r 1 = r 2 = p h ( 3 8 ) 。r 1 = p - m e c s h 4 ，r 2 = p h ( 6 8 ) r i = p h ，r 2 = p - m e o c b h 4 ( 2 3 ) 1 6k e t i m i n e s 的还原二聚 钐金属在催化量碘存在的情况下，能够使k e t i m i n e 4 2 以片呐醇偶联的方 式二聚生成二胺4 4 ( s c h e m e1 3 ) 1 。而且它还原生成的单胺4 3 的产率是很低的。 据我们所知这是第一个成功的报道k e t i m i n e 以很高的产率还原二聚的。这个反 应的机理是很有意义的，首先钐单电子转移到碳氮双键生成一个自由基，这个 电子转移过程是跟溶剂t h f 或者甲醇是没有关系的。在催化反应中，活性试剂 ( 例如碘) 是很必要的。新生成的离子自由基可以遵循两条路线从而导致两个不 同的产物生成。第一条路线是自由基吸取一个质予和后处理过程中的质予化而 生成单胺4 3 ：第二条路线是离子自由基的偶联。 结果指出t h f 溶剂是很适合 这个自由基一自由基偶联的( s c h e m e1 4 ) 。 r ： 奄 4 2 s m 厂r h f 3 0 m i n 8 5 - 9 1 s c h e m e1 3 r 1 r 2 h n 、r 。 “ 7 鸭阜 r 2r 2 1 - 十 n r 3n r 3 上海大学硕士学位论文 肿 肿i i n 一声 a x 锣b x l a r 寸y 砖y r h n 、 h n 、， x x y = h x = a r y = h a r = p h e n y l 。x = b e n z y i y = a l k y ia n da w l x = b e n z y la n ds u b s t i t u t e db e n z y l s c h e m e1 4 1 - 7 羰基化合物的还原二聚 在甲醇溶剂中用钐碘或者钐碘四异丙醇钛可以使羰基化合物( 4 4 和4 5 ) 偶联成片呐醇( 4 6 和4 7 ) ( s c h e m e1 5 ) 佛1 。在许多例子中，尤其是芳香醛类有 许多简单的还原产物生成。 o i m eo m eo m e 妨洲。丽s m i z m 才e o h 卣洲洲洲洲由 篙筹 n c c h o h c h o h o c n 4 7 4 5 s c h e m e1 5 金属钐与1 5 一d i t h i o n i a b i c y c l o 3 ，3 ，0 o c t a n e 作用能产生一种二价的金 属钐和h i s ( t r i f l u o r o m e t h a n e s u l f o n a t e ) 络合物。这种物质应用到芳香醛4 8 和4 9 偶联成片呐醇5 0 和5 1 的反应中，会产生很高的立体选择性( d li s o m e r 是 生成的主要产物) ( s c h e m e1 6 ) 。 8 v 州x c 上海大学硕士学位论文 4 9 o t f 5 m 0 1 1 2 + s m + c h 3 c n 5 0 0 c 2 4 h c h 3 c n - 4 0 。c 9 9 a c h 3 c n - 4 0 0 c 7 3 a 1 n s m ( o t f ) 2 ( c h 3 c n ) ”) 】n 1 ，n 【s m ( o t f ) 2 ( t h f ) 训n a + c ；3 m e 口l l 慕m e d l m e s o = 9 4 ：6 5 0 r 口l 鼢r d l m e s o = 8 4 ：1 6 5 1 s c h e m e1 6 金属钐在三甲基氯硅烷的作用下也能够使芳香酮发生立体选择性的片呐 醇偶联反应，如果反应中不加入三甲基氯硅烷，那么产物( 5 3 和5 4 ) 的产率就会 很低，在加入三甲基氯硅烷的反应中用超声波引发则会得到不错的产率( 例 如：5 5 生成5 6 ) ( s c h e m e1 6 ) 踟。 s m m e 3 s i c i - - - - - t h f ，h 2 0 ，6 9 o s r n m e 3 s i c i p h 八c h 。t h f h z o , 7 5 5 5 o ho h + + rr m e 5 3 d l n e s o = 7 5 ：2 5 o ho h h 3 c h c h 3 p hp h 5 6 d l n e s o = 7 5 ：2 5 o hr a r _ 1 + a r ro h d l 5 4 s c h e m e1 7 有很多小组研究过用金属钐做g r i g n a r d 加成反应，把烯丙基加到酮上 9 审k审， r 丫。驼 a 上海大学硕士学位论文 结果发现当苯乙酮5 7 在钐粉做用下与烯丙基溴反应生成了醇的衍生物5 8 。 在粗产物中连痕量的烯丙基基团都没有检测到。实验证明：用2 5 当量的钐和 0 6 当量的烯丙基溴能够在3 h 内以7 5 的产率把苯乙酮转换成二醇 5 7 ( d l m e s o = 5 8 ：4 2 ) ( s c h e m e1 8 ) 。当以二苯甲酮5 9a 做底物的时候只以5 9 的 产率生成种产物6 0 b ：而以6 1 做底物则生成了二聚产物6 2 ( 产率为2 3 ) 和简 单的还原产物6 3 ( 产率为3 7 ) 。其它的卤代烷特别是二溴乙烷和溴代丁烷都能 得到令人满意的产率。这个反应的机理目前还不清楚。但卤代烷在这个反应中 起到了很重要的角色，因为这个反应没有卤代烷是不能反应的。 0ho， c h 3 矿c 心碲s m , a l l y l b r o m i d e 9 订3 的弋m e o h l r t ，6 9 弋”。弋 5 8 d l m e s o = 5 8 ：4 2 rr r 叩o r 粼r 踮r 5 9 a r = h 5 9 b r = c l m e o h r t 。5 9 6 0 a r = h 6 0 b r = c i 嚣+ 呼 6 2 6 3 2 3 3 7 s c h e m e1 8 有文献报道金属铟在活化试剂氯化胺的作用下能增加有些反应的速度，实 验中发现氯化胺也能够活化金属钐。金属钐在氯化胺的活化下很容易使芳香醛 ( 6 4 ) 生成相应的二聚产物6 5 和少量的简单还原产物6 6 而芳香酮和环己酮则不 能反应( s c h e m e1 9 ) 。 甲 上海j = 攀蘸士学位谚文 o h 6 4 r = a 呵l s m n h 4 c i h o ) r ? r h +r o h 6 b s c h e m e1 9 鑫属钐筑他驶体系还原蒡番酮的枫理还没有被深入研究过，酲前提出的 鼹有w 能的机理是与鑫属钐碘还原驱胺相似的机理( s c h e m e2 0 ) 。电子转移剐 不锪秘熬羰一畿双犍上生成离警囊由綦& 并鼠因建芳番慕自淑綦豹稳定性，它 蠡身锅联( a 生成瓣裁缀窖易发生了结果生成片呐醇6 黾如果离子进一步转移 溺裔国蕊上，翔会产生另一条竞绎路线囊袋黢受离- t 毪c 缀容易被警簿矮子纯 蓠生成攀酵6 6 。荜酵豹垒戒翻鑫癌基鹣袋器蠢关，嚣为送垂囊基熬控隧缀大熬 时候就会阻碍其自身的偶联反应觚而擞成单醇的产率就会大登。 o e k 护 一娘 盼，| s c h e m e2 0 b 十髓 一e s 众属钐- 乙基铝和金属钐三甲基氯硅烷碘化钠也可粥予羰綦化合物的 偶联反成中，例如酮6 7 a ( 6 y b ) 三聚囊成二酵6 8 a ( 6 7 0 ) ( s c h e m e2 1 ) 鼢3 。 秽一s m e t 2 a l ! 黼瓷 ，n +r r 鼍。龟r 阄 巳、一 c h 3 c n 4 3 k 办”弋办 6 7 a n 6 鞠 d y r n e s o # 1 ，2 ：1 尹k 9 a 冀 圭曼查鲎璺圭堂壁燕壅， q r 丽s m l m e 3 s i c i i n a l q 弟h o 森c h 3 羽 n 6 7 b6 8 b d l l m e s o = t ： s c 散e m e2 1 1 8b a r b i e r 反应 活性的胺铅金满钐傣稼藿狭裁爆蔼基浚豹佟鼹下发生b a r b i e r 烷嫠化反 应，生成胺7 0 和7 1 ( s c h e m e2 2 ) 。绝对构凄蹩和校威样品参照确定静。 s m ，i z b r c h 2 c h = c h 2 ，t h f ，8 5 s c h e m e2 2 p hi p r p h i p r 八入厶+ 八a 八 h o m e h o m ( 7 07 1 7 0 7 1 = 9 6 堪 b a r b i e r 反成骧碳键的形成在裔瓤合成审考和黧要的作用。苏t h f 律溶粼， 苯乙酮7 2 和烯两基演在金耩钐和催纯鬣豹珙黥镩爝下生残生要产物不饱释醇 7 3 ( s c h e m e2 3 ) ，分辑瓤产物盼潞螽体系，发现有1 0 片呐醇化台物生成。 溺环羞粥、苯举疆、苄基溴都能褥裂璎想静黟攀。 扩0 盖吠 l 。9h o m or e r o r m a t s k y 反应 裔文献报道镧系冗索金属和羧基化含物程漩和的条件下反应黻好的产率生 成内鼗”。2 - 漠秀羧乙酝烈帮苯五鬻7 5 农金属够豹撵月下生成y 一内酝? 6 和二醇7 7 ( 删和删鲫的混食形式) ( s c h e m e2 4 ) 。然而2 - - 碘丙鞭乙酪和苯己 戮豹反应中，￥内酸弱鲍嫩戏被完全翔摩l 健了，只生成二醇7 7 一葶中产物， 箕产率能遮到6 3 。这个及成怒个搬成功晦反斑，不需要催纯粥来活纯金属钐， 文 上海大学硕士学位论文 蔼且反应条l 牛温和。从i r ( t h f 作溶剂) 上簧，反威中闻体很可能熄钐酯离烯醇 化合物，湖为i r 在1 7 3 7 和1 6 2 1c m - 处有两个强的羰基吸收峰，低波数的羰基 吸收是嚣必整合羰基基交，裹波数羰基吸收是没蠢整合的。 8 r c 。2 e + o h o h _ 斗c h s p hp h 7 4 7 5 7 6 7 7 s c h e i n e2 4 1 1 0s i m m o n s - s m i t h 环丙烷化反应 m o l a n d e r 和其小组首次发现丁金属移能够促避环丙烷化反成。，并且同传 绞戆金属镑鹣方法镟了魄较，徽了大量豹王露。蛰跨醇7 8 在钐汞蹇羁氯谈零烷 的作用下发生环丙烷化反成生成化合物7 9 。相对fs i m m o n s s m i t h ，钐促进的 环霭烷纯菠应有受赢静j 瓣获选撵毪，爨翔8 0 玺成8 1 ( s c h e m e2 5 ) 。 、茂八 一o h 7 8 飞弋。删 m e t h f 7 8 0 ct or , t 9 8 c h ；z i c i s m ( h g ) “- - i - 了h f - 7 8 。0t ol t 7 7 s c h e m e2 5 l a u t e n s 和r e n 用三甲基甄硅烷傲众属钐的活化试粼改善了金属钐促进 的环丙烷化完应，增加了j # 对映选择性和减少了毒性。在这样的条件下，丙二 烧薅8 2 和爝秀型黪8 3 臻疆烷化生成纯会携8 4 移8 5 ( s c h e m e2 6 ) 。从反敷霹l 基 看出用三甲基氯破烷活化袅属钐米促进的坏丙烷化反应有利于主鞭的非对映体 豹黛藏，舔基瞧表爨了羟鏊基弱奁纯学选择谯窝立搭遥择魏孛超饕霪要豹谗雳。 。虬 g 瓮酣 上海大学硕士学位论文 o h 刚，c ：s c m h , m 涮e 3 s i c r 三一 s m ，m e 3 s i c i c h 2 1 2 r r h f 8 7 8 6 s c h e m e2 6 糙嗡h 精 ，半、h 嗡h ，惰h h h h 。 扣 8 48 5 8 4 徭5 = 1 7 ：1 l 。l l 嫩s e e 王1 8 n e o u s 复应 班甲醇律溶镧，金瘸钐在珙豹佟蹋下搜羟鏊保护豹释8 7 霸姊黢保护戆内激 胺8 8 去乙醚基缳妒，产物必醇8 9 器内魏胺9 0 ( s c h e m e2 7 ) 。”。 o m e o m e 卣饼一蕊s m i 2 蕊 c h 2 渊 o m e o m e 曼竺生 - 翔f f f 镰e o h 怎2 s c h e m e2 7 h 9 0 金满钐在催纯蠹静酸静作瘸下，使运二溪纯合貔孽l 葶羹9 2 袋漠生羧燎9 3 秘9 4 ( s c h e m e2 8 ) 。 潍 洲b 上海大学琰士学位论文 s c h e m e2 8 谯甲醇溶剡中，金属钐程碘豹作用下使a ，8 一不饱和羰基簸衍生物9 5 和9 6 发生1 ，4 一选撵性还原生成谗和酸衍奎裙9 7 和9 8 ( s c h e m e2 9 ) 溯。 c 0 2 e t 8 m ，1 2 j c o = e t ；= ：_ _ _ ，”一 p r fm e o h 9 2 p k 瞬h 蝴蒜s i n , t 2 瞬鳓鳅 9 6 9 8 综上掰述，金属够试剂德避的备类反遴蟛霄反旋条件溢和，中性，赫操作， 产率高的优点，蠢的还鸵谯水魍中邀纷。拽劐搠信，臆饕新灼金属钐糖助试剂 体系的不断出现，必将在有机合成中发挥越来越重簧的应用。我国是稀大国， 殿此，辑究钐试剡褒裔机会成中豹旋闱不仅其稳重要的理论意义，聪且其商黧 大的现实意义。 印 警 吊 = 海大学磺士学位埝文 第2 章金属钐促进的酰氯和醇的快速酯化反应 2 1 引言 因为酯的自身的稳定性和翁于转化的特性，它在有机合成中成为常用的中 闫落，骞着重要秘广泛螅应曩汹3 。就势，酝类物矮是酸涟，食熬，绞料，医药， 日常化工等许多工业常用的化学物质。 形成貉戆0 一烃纯反瘛鹭蔻羧酸受鬻子黯泾纯试裁避器豹亲拨取代菠瘟。嚣 前报道的酯的合成有许多方法，主要有：( 1 ) 羧酸和醇( 酸催化) 的脱水合成 赣；( 2 ) 酸酪释簿静酪纯反应。( 3 ) 酝交换反陂。( 4 ) 懿氯和辞静酯傀反应， 等等。 ( 1 ) 羧酸和醇( 酸催化) 的脱水会成酯阳3 。 h + r 。c o o h + r 2 0 h ；2 。m 2r 1 c o o r 2 + h 2 0 这种方法是制备酯的最常用的方法，但是醮化反应朔水解反应属于同一平 衡的两个部分；楚可遂反应，部髓被藤予酸催纯。催纯剩甭量对反应速度静影 响是相当大的。增加催化剂的用量，反应速度明显加快，但步能改变平衡。反 成平衡狭定于起始物旗羧酸和醇的浓度和反应产物水的浓度，所跌必 须随时除去反皮生成的水或者大囊增加黪的用爨，才熊使反应避行到底。聪水 是靠一种步溶予水，和水醇能构成最低恒沸点的，并自携带出拔多水的三元恒 浇浆麴溶裁，又簧把蠖涝混合携缀磐熬冷颦嚣才缝魄较好熬分嚣瘩层秘窍辍层。 所以这种传统的酯的合成方法最大的缺点就是不经济，也不容易操作。 ( 2 ) 酸爵耱酵蠡孽繇纯反应。 ( r i c o ) 2 0 + r 2 0 h 一r i c o o r 2 + r 1 c o o h 酸酐的活性比酸高，很容弱与醇发j 耋酯化，一般也用酸或碱性催化荆所催 纯，瞧楚蘸戆蘩要会戏蠢法，辍楚酸配猩怼来说徐密毙较寒， ( 3 ) 酯交换反应。 r i c o o r 2 + r 3 0 h 一 r t c o o r 3 +r 2 0 h 酯交换反应是一平衡反应，若加入过量的舀孳，或分溥去生成的酯或醇，均 上海大学磷士学位谂文 可使反应向产物方向移动。酯交换反应可北酸或碱性倦化剂所倦化。酯交换反 疲貔难易与醇的结构有关，一般露言， 鑫醇最易反应，其中以甲簿更为突出， 但仲醇就很难得到良好的结果。所以说酯交换反应有很大的局限性。 ( 4 ) 蘸氯霸簿懿蘸纯反应酬。 r 1 c o c i + r 2 0 h 一r i c o o r 2 + h c i 蘸氯活橙魄羧酸强，因瑟爱凌穰容器进行，麓霹蠢避免了器女纯反瘟鹣露遂 性，是广为应用的酯的念成方法，反应过程中常加入碱性试剂以吸收生成的氯 化氢，常用的碱性试剂又氢氧优钠承溶液，醇铺，氢佬铺，h 良嗡等。 羹这些方 法一般受到酰氯的水解，酝的皂化，反应时间长等等局限牲。这些年来，金属 和一些无机物促进酰氯和醇的醺化反应脊了很大的进展。例如：a 1 ，z n ，m g ，粘 主，礁胶等，楚其是金媛薅纯弱为其最处理麓攀，活牲凑，选择性好譬後点， 其促进的酰氯和醇的反成生成酯的方法混经为广大合成工作者所接受。但是这 罄金藩镶纯氇鸯缀多缺熹，藏楚戮产懿多，要求祭磐薏掰。 陵此我们实验用金属钐浓促进的酰氯和辣的酯化反应，目的是解决上述方法的 不足，可醵避免些有簿有害静试剂对身体的伤害，保护环夔，提高赢钫酶转 化率，缩短反成时间，降低能耗。 2 2 实验部分 2 。2 1 苯俸溶捐酰氯帮醇的蘸纯菠应 在氮气保护下，以笼水苯作溶剂，农金属钐豹作用下，脂肪酰氯和势酰氯 在室温下与各种各样的醇反应一定的时间，用饱和n a l t c 0 。淬灭，再用c h i c l 。萃 淑，然嚣经过于燥，过滤，减攫藤去港刿，柱滕辑褥墼| 褪应的纯净豹酝。反应 过程如网s c h e m e2 一l 腹应结聚见t a b l e 2 - 1 。 +r f 叫3 h s m ( 2 l 3 e q ) b e n z e n e 。r t r r 1 = a l k y l 。a r y i r 2 = a i k y l b e n z y l ，c i n n a m y l s c h e m e2 一l t 7 c o i 儿 r 点塑茎堂堡圭兰壁笙塞。 t a b l e 2 1 苯作溶剂金桶钐促谶的酰氯和醇的酯化反应 2 2 2 乙氰作溶剂酰氯和酵，硫酵，苯酚的酪仡反应 在氮气保轳下，戳笼窳乙鬣董筝溶裁，在金鬻钐静律燕下，l 骜貉酸氯鞠芳酝 氯在7 0 。c 下与锫种各样的醇，硫醇和苯盼反应相应的时间，用饱和n a h c o 。淬灭， 稃甭e h 。c l 。萃取，然后经过干燥，过滤，减压旋去溶嗣，柱屡轿得鹫桐应的缝 净的酯。其中部分芳醮氯与醇反应还穆到了葶申副产物酮。反应过程如图 s c h e m e2 2 和s c h e m e2 3 ，反应结聚见t a b l e 2 - 2 和t a b l e 2 - 3 。 显+ r 。一渊兰篓堡竺篓! ：， r p c t + 耻渊嚣罴冒r 1 r 1 。p r o p y l ，a - f u n a n ， o r z + r 卜r ， 吖c - 扩c | 圭堂盔堂璧主堂焦堕塞一 哎a c ，砖。c 乞n c i r 2 。n - n m y l ，i s o p r o p y l ，t - b u t y l ，b e n z y l p h e n y l s c h e m e2 2 t a b l e2 - 2 金属钐促进的酰氯和醇，苯酚的酯化反应 p r o d u c t st i m e ( m i n ) y i e l d ( ) 8y i e l d b ( ) y i e t d c ( ) 2 3 4 5 6 r i mc e h sr 2 = n - n m y l l a r 1 = c e h 5r 2 = i s o p r o p y l l b r i = c 6 h s r 2 = t - b u t y l 1 c r i mc s h sr 2 =