（有机化学专业论文）稀土化合物催化的biginellitype缩合反应和mannich反应的研究.pdf

稀土化合物催化的b i g i n e l l i - t ，p e 缩合反应年m a n n i c h 反应的研究 j ，文摘要 中文摘要 本论文主要研究了稀土化合物催化下合成含氮有机化合物的反应。上作主要 由三部分组成： 第一部分考察了三氯化镱催化。f 醛、脲( 硫脲) 和环戊酮的b i g i n e l l i - t y p e 缩 合反应，得到一系列的苯亚甲基稠环嘧啶酮类化合物，产率中等剑高。反应条件 温和，无需溶剂，无需惰性气体保护。 初步研究了j 氯化镱催化下芳醛、氰基乙酰胺和环戊酮的缩合反应，考察了 不同加料方式、各个反应条件对反应的影响，得到新型的苯亚甲基稠环吡啶酮类 化合物。反应可以在空气条件下进行。 第二部分考察了添加剂k i 在y b c l 3 催化的有机反应中的应用，反应包括： 邻苯二胺与丙酮合成苯并二氮杂卓的反应；苯甲醛、苯胺和亚磷酸二乙酯合成俚 氨基膦酸酯的反应：苯甲醛、苯胺和苯乙酮的m a n n i c h 反应。结果表明，在催化 剂y b c l 3 中按一定比例添加k i 所得到的混合催化体系可有效提高单一y b c l 3 的催 化活性。探索了添加剂k i 在y b c l 3 催化的有机反应中的作用机理。 第三部分初步研究了三氟甲磺酸镱催化苯甲醛、苯胺和环戊酮的m a n n i c h 反 应，考察了配位环境对反应活性的影响。 关键词：三氯化镱，三氟甲磺酸镱，催化，合成，b i g i n e l l i t y p e 反应，m a n n i c h 反 应，添加剂，苯亚甲基稠环嘧啶酮，苯亚甲基稠环吡啶酮 作者：张慧慧 指导教师：徐凡 稀土化合物催化的b i g i n e l l i t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 英文摘要 s t u d yo nt h eb i g i n e l l i - - t y p ec o n d e n s a t i o nr e a c t i o n a n dm a n n i c hr e a c t i o nc a t a l y z e db y l a n t h a n i d ec o m p o u n d s a b s t r a c t t h el a n t h a n i d ec o m p o u n d sc a t a l y z e ds y n t h e s e so fs e v e r a lk i n d so fa z a c o m p o u n d a r es t u d i e di nt h i st h e s i s ，w h i c hi sc o m p o s e dw i t ht h r e ep a n sa sf o l l o w s ： 1 t h eb i g i n e l l i t y p ec o n d e n s a t i o no fa r o m a t i ca l d e h y d e ，u r e ao rt h i o u r e aw i t h c y c l o p e n t a n o n ei se f f e c t i v e l yc a t a l y z e db yy t t e r b i u mc h l o r i d ea f f o r d i n gb e n z y l i d e n e h e t e r o b i c y c l i cp y r i m i d i n e 一2 - o n ei nm o d e r a t et oe x c e l l e n ty i e l d s t h er e a c t i o np r o c e e d s s m o o t h l yu n d e rs o l v e n t - f r e ec o n d i t i o nw i t h o u tr i g o r o u se x c l u s i o no fo x y g e na n d m o i s t u r e t h ey b c l 3c a t a l y z e dc o n d e n s a t i o no fa r o m a t i ca l d e h y d e ，c y a n o a c e t a m i d ea n d c y c l o p e n t a n o n e ，w h i c hg i v e san e wt y p eo fb e n z y l i d e n eh e t e r o b i c y c l i cp y r i d i n e - 2 - o n e ， i se x p l o r e d t h ee f f e c to fr e a c t i o nc o n d i t i o n su p o nt h i sr e a c t i o ni si n v e s t i g a t e d 2 t h ea p p li c a t i o no fk ia sa d d i t i v ef o ry t t e r b i u mc h l o r i d ec a t a l y z e dr e a c t i o n s ， i n c l u d i n gt h es y n t h e s i so f1 ，5 - b e n z o d i a z e p i n e ，s y n t h e s i so fi f , 一a m i n op h o s p h o n a t ea n d m a n n i c hr e a c t i o no fb e n z a l d e h y d e ，a n ili n ea n da c e t o p h e n o n e ，i se x p l o r e d i tc a nb e c o n c l u d e dt h a tt h ea c t i v i t yo fy b c l 3i s i m p r o v e d i nt h ep r e s e n c eo fk ia n dt h e m e c h a n i s mi sd i s c u s s e db a s i n go na na c t i v ei n t e r m e d i a t ei s o l a t e df r o mt h ey b c i f l k i m i x t u r e 3 t h em a n n i c hr e a c t i o no fa r o m a t i ca l d e h y d e ，a r o m a t i ca m i n ea n dc y c l o p e n t a n o n e c a t a l y z e db yy b ( o t f ) 3i se x p l o r e d t h ee f f e c to fv a r i o u ss o l v e n t sa n dl i g a n d su p o nt h i s r e a c t i o ni se x a m i n e d k e y w o r d s ：y t t e r b i u mc h l o r i d e ，y t t e r b i u mt r i f l a t e ，c a t a l y s i s ，s y n t h e s i s ，b i g i n e l l i t y p e r e a c t i o n ，m a n n i c hr e a c t i o n ，a d d i t i v e ，b e n z y l i d e n eh e t e r o b i c y c l i cp y r i m i d i n e 2 一o n e ， l i 稀土化合物 _ i l i t f l ：jb i g i n e l l i - t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 英文摘要 b e n z y l i d e n eh e t e r o b i c y c l i cp y r i d i n e 2 - o r l e l l i w r i t t e n b y ：z h a n gh u i h u i s u p e r v i s e db y ：x uf a n 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 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；旌釜鳖 日期； 丝全：兰：璺 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j 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：线望笙日期：2 翌望：呈：竖 导师签毋洫日期：趔 稀土化合物催化的b i g i n e l l i - t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 前言 l - j l 刖吾 稀土化合物作为新型路易斯酸催化剂在有机合成中的应用是稀土化学和有机 合成领域中的研究热点之一。稀土金属离子具有较高的配位数和较强的l e w i s 酸 性，这使得它们存有机反应中表现出独特的催化行为，而通过对稀土金属离子配 位环境的调整，又使得稀土催化剂在有机反应中的活性和选择性可以在很大的空 间内得以优化。k o b a y a s h i l l l 、s h i b a s a k i t 2 1 、m a r k s l 3 1 等小组对稀土化合物在催化有 机合成反应方而所具有的应用价值已经作了深入的研究。尽管如此，稀上化合物 作为催化剂或预催化剂在有机合成中的应用仍有很大的开发空间，也有一些问题 需要解决。如，多数稀土金属化合物对空气和潮气敏感，导致反应条件苛刻、操 作困难；一些反应所需的催化剂用量较大，催化反应活性还有待提高，等等。因 此，针对上述这些问题对稀土催化剂进行进- 一步的系统、深入的研究是很有意义 的。 具有各种生理活性化合物的合成是当前有机合成化学研究的热点之一。含氮 杂环化合物是许多生理活性物质的重要结构组成，如嘧啶酮、吡啶酮等，但它们 的合成方法很多还停留在需要通过剂量的强酸或强碱促进的多步骤反应来完成的 阶段，这与当今倡导的合成化学的绿色发展趋势是大相径庭的。因此，发展针对 于特定杂环化合物的新的、催化的、高活性的合成方法是值得我们努力的日标。 近几年米，文献报道了一些在稀土化合物中加入助催化剂组成的混合催化体 系，它们在降低稀土催化剂用量的同时可大大提高反应的活性。本课题组也曾发 展了新型的混合催化体系g d c l 3 k i 并应用于i m i n od i e l s a l d e r 反应中，但并未对 该体系的适用范围进行探索，对其作用机理的了解也远不够深入。我们希望对这 一体系作进一步的深入研究，拓宽其适用范围，认识其协同作用从而提高催化活 性的本质，从而得到一些提高稀土催化剂活性的线索，为开发新的高活性稀土催 化体系提供指导。 本论文在本课题组已有的对稀土卤化物催化的碳氧、碳氮重键反应的研究工 作基础上，将研究三氯化稀上催化的芳醛、环戊酮、尿素或氰基乙酰胺的 b i g i n e l l i - t y p e 缩合反应，t 探索y b c l 3 k i 体系高效催化的有机反应，并对k i 在反应 稀土化合物能化的b i g i n e l l i t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 前言 中的作用机理进行进一步探讨。另外，本文还将对镱化合物催化的苯甲醛、苯胺 和环戊酮的m a n n i c h 反应进行初步的探索。 参考文献： 【1 】k o b a y a s h i ，s ；s u g i u r a ，m ；k i t a g a w a ，h ；l a m ，w w l c h e m r e v 2 0 0 2 ，1 0 2 ， 2 2 2 7 【2 】s h i b a s a k i ，m ；y o s h i k a w a ，n c h e m r e v 2 0 0 2 ，1 0 2 ，2 18 7 【3 】( a ) r y u ，j s ；m a r k s ，t j ；m c d o n a l d ，f e o r g l e t t 2 0 0 1 ，3 ，3 0 91 ；( b ) h o n g ，s ； k a w a o k a ，a m ；m a r k s ，t j 2 1 a m c h e m s o c 2 0 0 3 ，1 2 5 ，15 8 7 8 ；( c ) h o n g ，s ； m a r k s ，t j a c c c h e m r e s 2 0 0 4 ，3 7 ，6 7 3 ；( d ) y u ，x ；m a r k s ，t j o r g a n o m e t a l l i c s2 0 0 7 ，2 6 ，3 6 5 ；( d ) s e o ，s ；m a r k s ，t j o r g l e t t 2 0 0 8 ，1 0 , 317 2 稀土化合物佻化的b i g i n e i l i t ) ，l e 缩合反应和m a n n i c h 反应n q 研究 文献综述 第一章文献综述 稀土金属l e w i s 酸催化剂及其催化的有机反应是当今有机合成方法学和绿色 化学研究领域的热点之一。利用稀土金属离子的强l e w i s 酸性，稀土化合物在催 化包括官能团转化、碳一碳键形成和多组分串联反应( m c r ) 在内的多类有机反应 中显示了良好的活性，而利用稀土原子的高配位数，又可使不同配位环境下的稀 土配合物在反应中表现出彳i 同的选择性。尽管如此，稀土化合物作为催化剂或预 催化剂在有机合成中的应用仍有很大的开发空间，也有一些问题亟待解决。如， 一些反应所需的催化剂用量较大，催化反应活性还有待提高；多数稀土金属化合 物对空气和潮气敏感，导致反应条件苛刻、操作困难；很多有意义的反应的选择 性( 包括化学选择性和立体选择性) 还没有很好的控制于段，等等。 另一方面，添加剂作为可改变反应性的重要试剂而在有机合成中的应用近年 来越来越受到人们的广泛重视。许多加入了添加剂的催化体系与单组分催化剂相 比在有机反应中表现出一些共同的显著特点：使用的添加剂一般成本较低；在降 低催化剂用量的同时可提高反应的活性；能够提高反应的区域选择性和立体选择 性；使反应条件趋于温和等等。 在稀土化合物促进或催化的有机反应中相关添加剂的应用已有大量报道。常 见的添加剂包括一些无机盐( c e c l y n h 2 0 n a l 、l n c l 3 l i c i t 2 1 、s c ( o t f ) 3 n a 2 s 0 4 【3 1 、 s m c l 3 k i t 4 1 ) 和有机小分子( s m l 2 i - p r s h t 5 1 、y b ( o t f ) 3 t m s c i t 6 1 、s m l 2 h m p a 7 】) 等。其q j ，碱金属卤化物作为添加剂的应用尤为突出。 本文将对近年来出现的碱金属卤化物作为添加剂在稀土卤化物促进或催化的 有机反应中的应用进行小结。 一、c e c l 3 n h 2 0 n a i 体系 1 羰基化合物的亲核反应 1 1 醛的烯丙基化反应 醛的烯丙基化反应是形成烯丙醇的重要方法，已经受到化学家的广泛关注。 2 0 0 4 年b a r t o l i 小组f 8 1 报道了在乙腈溶剂中c e c i y 7 h 2 0 n a l 可以有效地促进醛、 稀土化合物催化的b i g i n e l l i - t y p e 缩合反j , e , l lm a n n i c h 反应的研究 文献综述 烯内皋锡化物1 的反应牛成相应的烯丙醇( 图1 - 1 1 ) 。他们对n a l 的用量、水的 效应、不同碘化物添加剂的影响进行了考察，发现反应具有明显的电子效应，有 吸电子取代基的芳醛比供电子取代基的芳醛的反应速度快，这与t i c l 4 ，b f 3 e t 2 0 作为催化剂所表现的电子效应不同。 分s n b u 3 1 c e c l 3 7 h 2 0 ( 1 e q ) n a l ( 10m 0 1 ) c h a c n 图1 - 1 1 o h l r 在已有的报道中，多数路易斯酸催化的烯丙基锡化物与醛的烯丙基化反应得 到的是丫加成物，几乎没有e t 加成物生成。2 0 0 5 年b a r t o l i 小组1 9 】研究发现 c e c l 3 7 h 2 0 n a l 可以有效地促进醛、烯丙基锡化物l 的烯丙基化反应( 图 1 - 1 2 ) ，通过条件的改变可以选择性地得到丫力口成物或伍- 力口成物：将c e c l 3 7 h 2 0 n a l 固载到中性氧化铝上，无溶剂条件下可以高产率地得到1 ，- 力口成物：用乙腈作为溶剂 时可以得到仅- 力口成物，且高立体选择性地得n z 型产物。 o r 八h 1 2m i c h a e l 加成反应 c e c l 3 。7 h 2 0 n a l c h a c n 图1 - 1 2 o h i r + ( 3 1 a d du c t o h r 1 a y - a d d u e t m i c h a e l 加成反应在合成化学中有广泛的应用。传统的m i c h a e l 加成反应一 般是在强碱条件下完成的，不可避免有大量的副产物生成，如果使用l e w i s 酸实 现m i c h a e l 加成则有可能使这一情况有所改观。 c e c l 3 7 h 2 0 n a l 作为高效的催化体系已得到人们的广泛应用。19 9 9 年b a r t o l i 小组【l o 】报道了在回流的c h 3 c n 中c e c l r 7 h 2 0 n a i 可以催化1 ，3 - - 羰基化合物 与q ，1 3 - 不饱和羰基化合物的m i c h a e l 加成。当有一个或两个底物为液体时反应甚 4 h 稀土化合物俄化的b i g i n e l l i - t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究文献综述 至可以在室温无溶剂条件下顺利进行。在该反应中催化剂可以回收使用而活性没 有明显的降低。 将催化剂固载到一定的载体上时催化体系的催化活性可能会有较大的改变。 2 0 0 1 年b a r t o l i 小组】发现仅c e c i 【y 7 h 2 0 n a l 不能很好地促进胺与仅，3 - 不饱和 羰基化合物的m i c h a e l 加成反应，当将该催化体系固载到硅胶上时，仲胺的 m i c h a e l 加成反应可以在无溶剂条件下进行，伯胺则通常发生双加成反应。o r , ，b 小饱和醛会发生1 ，2 - 力成和1 ，4 - 力口成的竞争反应。c e c l y 7 h 2 0 n a i s i 0 2 f j 2 j 也可以催 化吲哚与，3 - 不饱和羰基化合物的m i c h a e l 加成( 图1 - 1 3 ) ，但反应时间相对较 长。 r 6 r 协r 3 + r 文艇塾塑坠坠型也r i i 最2o s i 0 2 图1 - 1 3 r 5 由于产物1 3 氨基羰基化物在硅胶上不稳定，容易分解【13 1 ，是不是可以通过改 进载体来解决这个问题昵? 2 0 0 5 年b a r t o l i 小组【1 4 】研究发现当使用中性的a 1 2 0 3 时，c e c l 3 7 h 2 0 n a l 可以促进亲核试剂2 与缺电子烯烃3 的l ，4 一加成( 图 1 - 1 4 ) ，并且可以得到很好的收率。当a 1 2 0 3 不存在的时候，反应几乎不发生。对 于一些弱的亲核试剂2 a 或2 b ，反应也可以很好地进行。 n u c ：+ r e w g c e c l a 虬7 h 。2 0 。n a 欠e w g 2 3 图1 - 1 4 n a n u g b n h 2 a 2 0 0 7 年l i e r 小组【1 5 峙艮道c e c l 3 7 h 2 0 n a i a 1 2 0 3 体系可以很好地促进化合物 4 的分子内a z a m i c h a e l 反应( 图1 - 1 5 ) ，高收率地得到目标产物5 。 稀土化合物催化的b i g i n e l l i - b p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 文献综述 r 1 o 4 1 3 双吲哚烷烃的合成 c e c l a 7 h 2 0 n a l a 1 2 0 3 图1 - 1 5 r 1 o 2 0 0 4 年b a r t o l i 小纠1 6 】报道，在无溶剂条件fc e c l y 7 h 2 0 n a l s i 0 2 体系可以 促进吲哚和各种羰基化合物的亲电取代反应，并且以高的收率得到双吲哚烷烃6 ( 图1 - 1 6 ) 。反应具有明显的电子效应，对位有吸电子取代基的芳醛比有供电子取 代基的芳醛反应速率快，这与传统的l e w i s 酸作用下反应的电子效应相反。仅 c e c i y 7 h 2 0 或n a i 作为促进剂反应都不能发生，可见两者之间存在着不可或缺的 协同作用。 h 一- y 。r i i u 1 4k n o e v e n a g e l 缩合反应 c e c l 3 7 h 2 0 n a l s i 0 2 图1 - 1 6 在k n o e v e n a g e l 缩合反应中，芳亚甲基丙二酸单酯7 由于在反应过程中易发 生脱羧而难以形成，因此相关文献很少。2 0 0 6 年b a r t o l i 小组【1 7 1 发现在室温乙腈中 c e c l 3 7 h 2 0 n a l 首先可以促进芳醛与e t b m8 的k n o e v e n a g e l 缩合得到中间体 9 ，然后回流可以脱去叔丁基得到芳距甲基丙二酸单酯7 ( 图1 - 1 7 ) 。反应具有很好 的立体选择性，主要得到的是e 型产物。反应具有明显的电子效应，芳醛的芳环上 有吸电予取代基的可以得到更好的结果。他们认为n a i 促进反应的原因不在于卤 素交换，而是由于n a l 使c e c l 3 的品格破裂而增加铈粒予表面的l e w i s 酸性所 致。 6 稀土化合物l i f ! 化的b i g i n e l l i - t y p e 缩合反应用im a n n i c h 反应的研究 文献综述 a ，八oh + 薯0 2 e t 。鬻, 呱c 吖0 2 e t 堡- y 峨c h 0 2 e t 8 9 7 图1 - 1 7 2 c o 键及s i o 键断裂的反应 在回流的乙腈中c e c l y 7 h 2 0 n a l 能使醚的c _ o 键发生断裂【18 1 ，反应具有 一些特点：如c e c l 3 7 h 2 0 n a i 可以使苄基烷基醚l o 转化为苄基的碘化物1 1 和1 2 ， 但在苄醚中芳环一t z 需有供电予基( 如甲氧基) 来稳定苄基正离子1 3 ( 图1 - 1 8 ) 。因 此，当苄醚中芳环的邻对位有两个甲氧基时反应可以在室温条件下进行【19 1 。 。n 1 0 o 、r c | 3 - n h 一m e o ! t o r c l e c l 3 n h 2 。7 兰 r - o 己e c l 3 n h 2 0 ，n a - i 14 1 5 、 。b 一悯仉仆o - c e 君c 州邺c - r = c 1 0 h 2 1 11 根据以上特点，b a r t o l i d x 组【1 9 】认为反应可z 乃匕l - 的机理如图1 - 1 8 所示：首先 c e c l 3 7 h 2 0 n a l 与苄基烷基醚l o 发生配位生成络合物1 4 ，1 4 很不稳定，容易分解 成烷氧基铈化物1 5 和苄基正离子1 3 。1 5 的碘离子对苄基正离子1 3 发生亲核进攻得 到1 l ，而1 5 相应转化为1 2 。l l 与1 2 也可能是通过1 4 的分子内的亲核进攻得到的。碘 离子具有双重功能：( 1 ) 增加c e c i y 7 h 2 0 的l e w i s 酸性( 2 ) 与苄基正离子1 3 发生亲核进攻得到1 1 ，使逆反应不能进行。c e c l 3 最终与底物作用生成1 2 ，所以反 应- 1 1 需要使用计量的c e c l 3 - 7 h 2 0 n a l 来促进反应。 稀土化合物佻化的b i g i n e l l i t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 支献咎笙 2 1p m b 醚的脱保护 近几年，p m b 醚的选择性脱保护已成为人们研究的热点【1 9 , 2 0 1 。1 9 9 9 年，b a r t o l i 小组1 1 7 】发现在回流的乙腈中，在1 5 当量的c e c l 3 7 h 2 0 和1 0 当量的n a l 存在下 可以实现p m b 醚的选择性脱保护。他们对溶剂进行考察，结果发现在c h 2 c 1 2 中 反应刁能发生，而在四氢呋喃、乙醚、丙酮、乙酸乙酯和d m f 中反应进行得很慢， 这可能是由于c e c l 3 - 7 h 2 0 n a l 在乙腈中有更好的溶解性的原因。 表1 - 1 1c e c i 3 - 7 h 2 0 n a l 体系促进的p m b 醚的解离反应 从表1 - 1 1 可以看出该方法具有很好的选择性，对l e w i s 酸敏感的基团如 t h p 2 1 】( t e t r a h y d r o p y r a n y i ) ，b n ( b e n z y l ) ，a c ( a c e t y l ) 等在该条件f 不受影响( 序号3 ， 稀土化合物傩化的b i g i n e l l i t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 文献综述 4 ，5 ，6 ) ，而t b s ( t - b u t y ld i m e t h y ls i l y l ) ( 序号1 1 ) 和o x i r a n e ( 序号7 ) 在此条件下 会脱去。酚醚和仲醇醚( 序号l ，2 ，9 ) 比伯醇醚需要更长的反应时问，这可能是由 于酚醚和仲醇醚具有较大的位阻，阻碍了醚氧原子与稀土中心的配位。而酚环上 有吸电子取代基时反应很容易进行，这主要是因为吸电子取代基可以稳定芳氧基 铈化物1 5 ，使平衡反应向生成苄基正离子1 3 的方向进行。 2 2 烯丙基醚，三芳基硅醚，三烷基硅醚的解离 b a r t o l i 小组报道c e c l y 7 h 2 0 n a l 体系同样可以促进硅醚的解离【2 2 1 ，反应可 能是经过如图1 - 1 9 所示的机理：硅醚1 6 的氧原子与c e c l 3 7 h 2 0 n a i 的金属中 心配位以使i 一进攻s i 得到1 7 ，1 7 很不稳定而分解成烷氧基铈化物1 2 并1 1 1 8 【2 引。 r o s i r 3 + c e c l 3 n h 2 0 n a l ；昌r 夸醑、毒 16 奎e c | 3 n h 2 0 n a l r 9 + - s ii r 3 r o - c e c l 2 n h 2 0 + n a c i + i s i r 3 6 e c l 2 n h 2 0 n a c i 1 2 1 8 r 3 s i = t b s ( t - b u m e 2 s i ) ，t e s ( e t 3 s i ) t b d p s ( t - b u p h 2 s i ) ，t i p s ( i - p r 3 s i ) 图1 - 1 9 他们发现【2 2 1 在回流的乙腈中c e c l 3 7 h 2 0 n a i 可以有效地将二三烷基硅基醚 ( t b s ( t - b u m e 2 s i ) ，t e s ( e t 3 s i ) ，t b d p s ( t - b u p h 2 s i ) a n dt i p s ( i - p r 3 s i ) ) 脱保护得到 醇( 表1 - 1 2 ，序号l ，2 ，3 ，4 ，6 ) ，而a c 、t h p 、b n 不受影响( 序号8 ，9 ，l o ) 。 当化合物1 1 j 同时有t e s 、t b s 、t b d p s 、t i p s 时会选择性地脱去t e s 、t b s ( 表 1 - 1 2 ，序号5 ，7 ) 。由于该催化体系的反应条件温和，脱保护后的醇的立体结构得 以保持( 序号1 ，2 ) 。 产物具有明显的位阻效应，伯醇的反应速度是仲醇的六倍。利用此空间效应 可以对二醇1 9 进行选择性的保护得到2 0 ( 图1 - 1 1 0 ) ，而化合物2 0 是合成环二肽的 重要中间体【2 4 1 。 稀土化合物稚化的b i g i n e l l i l y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 文献综述 h 。炎叫峪i 罴h 。o t 咄b d m s a l l y l入c 0 2 a i i y i 磊瓦孑丽蒿m c o ： 1 9 c h ；c n 。 2 0 表1 - 1 2c e c l 3 7 h 2 0 n a i 体系促进的硅醚的解离反应 三苯甲基( t r ) 和二甲氧基三苯甲基( d m t r ) 由于空间的共轭效应使得形 成的甲基正离子很稳定，冈此其醚的脱保护比p m b 、t b s 等更加容易。2 0 0 0 年 y a d a v1 2 5 】小组报道了c e c l 3 n h 2 0 n a l 可以实现三苯甲基和二甲氧基三苯甲基醚的 选择性脱保护( 图1 - 1 1 1 ) ，同时还发现温度的降低也可以帮助提高反应的选择性。 x o 八m o y 旦鼬业x o 八八o h c h a c n ，4 - 1 1h 8 2 9 0 x = b n p m b ，t h p ，a l l y l 。t b d p s 1 0 y = d m t r 堡圭垡全望堡垡! ! ! ! 呈堡翌业! ：! 兰罂竺全垦些型竺竺! 堡! 垦堂竺竺丝 茎坚鳖笙 c e c l y n h 2 0 n a l 体系也能够使烯- 丙基醚解离为相应的醇和烯丙基碘 2 6 1 ，但该 反应即使延长时问转化也不能很完全，这可能是由该反应的可逆性而导致【z 刀( 图 1 - 1 1 2 ) 。当在反应体系中加入烯丙基碘捕获剂( 如：l ，3 丙二硫醇) 时反应不再可 逆。溶剂对反应的影响也很人，反应只有在回流的乙腈中才可以进行。 c e c l 3 n h 2 0 n a l r o 弋坠鲤警l a + r o h m e n o ，。r e f l u 、 图1 - 1 1 2 b a r t o l i 小纠2 4 】通过在c e c ! y n h 2 0 n a l 体系中添加捕获剂，可以在a l o c ( 烯 丙氧羰基) 或t b d p s 保护基团存在下对烯丙基衍生物保护的醇进行选择性地脱 保护( 图1 - 1 1 3 ) 。 踟。芒参 c n c 。i n 亡o 一箝o c i n6 m e c c e c l 3 n h 2 0 n a l 1 。3 - p r o p a n e t h i o l m e n o z ，r e f l u x 。2h ( 5 2 ) c e c l 3 。n h 2 0 n a l 1 3 - p r o p a n e t h i o l m e n 0 2 ，r e f l u x - 2h ( 7 0 ) h 图1 - 1 1 3 2 3 叔丁酯和异戊二烯酯转化为酸的反应 在涉及氨基酸的反应中，氨基和羧基的相互干扰会给反应带来困难。通过对 氨基和羧基的选择性保护和脱保护可以解决该问题。在氨基和羧基保护时可以将 氨基酸很容易地转化为n - b o c 叔丁酯，而在脱保护阶段，对氨基的脱保护研究的 较多【2 8 1 ，而对羧基的脱保护研究却很少2 9 1 ，这可能是由于n - b o c 基对矿物酸较敏感 的缘故。 b a r t o l i 小组研究1 3 0 】发现c e c l y n h 2 0 n a l 可以将简单的叔丁酯转化为相应的 羧酸( 图1 - 1 1 4 ) ，而对n - b o c 叔丁酯2 l 却不能选择性地脱保护得至1 j 2 2 。这可能是 稀土化合物能化n ，jb i g i n e l l i t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 文献综鎏 由于羧基与碘离子相互作用产生h i 而延长反应的时间所致。为了缩短反应时间， 他们先将当量的c e c l y 7 h 2 0 与n a l 在回流的c h 3 c n 中搅拌一天，待冷却到室 温，将反应物加入该体系中，g c 检测反应的终点。在此条件下反应很快结束，实 现了m b o c 叔丁酯的选择性的脱保护，结果如表1 - 1 3 所示。 r 八o 黑1 ) c e 等c 1 3 n 业h 2 0 n a lr 儿o o t b u 。h + ( c h 3 ) 3 - u c h 3 c n ，r e f l u x ，5 7hj l ，r u 、一 r l i i 石i = 苫f r 7 、o h 。、。”引3 。 图1 - 1 1 4 表1 - 1 3n - b o c 叔丁酯脱保护得到相应的氨基酸的反应 r p o 吲毗，。岽p r e - a c 揣t i v a t e d 岩rp o 。h n h b o c n h b o c 2 0 0 2 年y a d a v 小组 3 1 】发现c e c l 3 n h 2 0 n a i 同样可以促：i 吐n - b o e 异戊烯酯 2 3 1 构i 选择性脱保护得到2 4 ( 表1 - 1 4 ) 。在该反应中促进剂不需要事先活化，而且反 应速率比叔丁酯高。 表1 - 1 4c e c l 3 n h 2 0 n a i 体系促进的n - b o c 异戊烯酯的选择性脱保护 r 0 。从篇篇r 。h n h b o c n h b o c 稀土化合物俄化的b i g i n e l l i - t ) ，p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 文献综述 2 4 二氧戊烷，氧硫戊烷，二硫戊烷的脱保护 在乙腈中c e c l 3 n h 2 0 n a l 可以有效地促进二氧杂戊烷【3 2 】，氧硫杂戊烷【3 3 1 ， 二硫杂戊烷1 3 3 】脱保护得到相应的酮( 图1 1 1 5 ) 。 厂_ 、 x + h 2 0 r 1 r 2 c e c l 3 。7 h 2 0 n a l x = y = o ：x = o y = s ：x = y = s 图1 - 1 1 5 r ，八or 2 + h x - 2 - 5 x y h 如图1 1 1 5 所示，在反应中c e c l 3 n h 2 0 和n a l 并不参与反应，但产物2 5 能 够捕获c e c1 3 ，所以最佳的反应条件需要加入1 5 当量的c e c l 3 7 h 2 0 与催化量 ( 0 1 5 e q ) 的n a i 。 f u k u z a w a d x 组首次报道了c e c l 3 7 h 2 0 n a l 体系可以促进二氧戊烷的脱保 护。该方法在有机合成中得到了广泛的应用 3 5 , 3 6 , 3 7 】，其中比较重要的有以下几类 ( 图1 - 1 1 6 ) 。 d u c r o t 小组【3 8 】报道了在回流的乙腈中c e c l y 7 h 2 0 n a i 以8 5 的收率将二氧 杂戊烷2 6 脱保护得到相应的酮2 7 。用同样的方法可以将2 8 转化为2 9 3 9 1 ，且产物的 构型不发生改变。a r j o n a 和p l u m e t 在【4 0 】c e c l 3 7 h 2 0 n a i 存在下将3 0 脱保护得到 3 1 ，环己酮的空间立体结构不发生变化。d u m a s 和a n g e l o 4 在此条件下也发现3 2 脱保护可以得至1 j 3 3 ，而o b n 基不受影响。b a r t o l i 小纠3 2 1 发现c e c l 3 7 h 2 0 n a i 存在 下可使共轭酮3 4 选择性地脱保护得到3 5 ，这可能是由于共轭酮的二氧杂戊烷具有 更高的反应活性。 稀土化合物仳化的b i g i n e l l i t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的铆f 究 文献综述 t b d 2 6 c 0 2 m e 3 2 m e o h c e c l 3 7 h 2 0 n a c h 3 c n r e f l u x c e c l 3 7 h 2 0 。n a l 9 5 c e c l 3 7 h 2 0 n a l m e c n 6 5 。c 8 7 b n c e c l 3 - 7 h 2 0 ，n a l c 0 2 m e 百万 3 涉及羟基的反应 3 1 醇转化为相应的碘化物 n a i 图1 - 1 1 6 t b d c 0 2 m e 2 7 o 3 3 m e 3 1 b n c 0 2 m e 3 5 在回流的乙腈中c e c l r 7 h 2 0 n a i 可以促进脂肪醇3 6 转化为相应的碘化物 3 7 4 2 1 。由于铈的亲氧性，三价铈与羟基氧形成强配位键得到3 8 。3 8 通过碘对a 碳 的分子内亲核进攻得到目标产物3 7 。反应也可能是先f h 3 8 裂解为碳正离子3 9 ，然 1 4 稀土化合物俄化n qb i g i n e l l i - t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究文献综述 后通过碘的亲核进攻得到相应结果( 图1 - 1 - 1 7 ) 。反应需要加入1 0 当量的 c e c l 3 7 h 2 0 和1 2 当量的n a l ，结果如表1 1 5 所示。 r 1 卜o h r 23 6 c e c l 3 n h 2 0 n a l r 1 卜 r 2 r ：，弋、 琶h+ c e c l 3 0 l + n h 2 0 n a l r 23 9 o ，n a i r 1 y - i + c e c l 2 0 h n h 2 0 n a c r 23 7 苄醇和烯丙醇具有较高的反应活性。苄醇的芳环对位有供电子取代基( o c h 3 ) 时可以分散苄基碳正离子上的正电荷，促进反应的进行( 表1 1 5 ，序号6 ) ，而对 位有吸电子取代基( n 0 2 ) 时反应变难( 序号7 ) 。 表1 1 5c e c l 3 n i l 2 0 n a l 体系促进的醇转化为相应的碘化物 2 hn 3 a h e 一 一f9 稀土化合物催化的b i g i n e l l i - t y p e 缩合反应和m a n n i c h 反应的研究 文献综述 对于伯醇、仲醇反应都能顺利地进行，但结构会发生变化。如在该条件下新 戊醇反应以8 9 的收率得到2 碘2 甲基丁烷( 序号2 ) 。烯丙醇的反应比较特别， 当羟基在末端时反应没有发生重排( 序号5 ) ，当羟基连接在二级碳上时双键发生 迁移生成碘在末端的烯丙基碘化物( 序号4 ) 。这一结果表明反应是热力学控制的。 该方法已被h a g i w a r a 用来合成c h a p e c o d e r i n “4 3 1 。起初他们将醇4 0 转化为 碘化物需要两步：首先4 0 转化为相应的溴化物，然后在回流的丙酮中与n a l 作用发 生碘溴交换得到4 l 。虽然收率很高( 9 2 ) ，但在碘溴交换时需要重复三次才能交 换完全。而用c e c l 3 7 h 2 0 n a l 体系可以将4 0 以7 0 的收率直接转化为4 l ( 图 1 - 1 一i s ) 。 h 4 1 3 2p 一羟基羰基化合物脱水得到0 【，1 3 不饱和羰基化物 在c e c l 3 n h 2 0 n a i 存在下醇会转化为相应的碘化物，而当羟基处于羰基化 合物的p 位时则会脱水得到q ，p - 不饱和羰基化合物( 图1 i 1 9 ) 。这主要由两个因素 所致：( 1 ) 动力学因素：羰基的0 【位氢具有较高的酸性；( 2 ) 热力学因素：a , p 不饱和 羰基化合物具有较好的稳定性。另外，反应主要得到的是