（有机化学专业论文）金属镝和烷氧基镝促进的有机化学反应研究.pdf

摘要 本论文主要研究了稀土金属镝和烷氧基镝参与的有机化学反应，共分五章。 第一章主要研究了金属镝促进下卤代物与羰基化合物的b a r b i e r 型反应。首 先研究了镝促进下烯丙基卤代物与醛、酮的反应：反应在无水t h f 中进行，在 催化量的h g c l 2 存在下，醛、酮与烯丙基碘( 或烯丙基溴碘化钠) 和金属镝的 反应可高产率地得到高烯丙基醇类化合物，芳香酮的活性高于脂肪酮，a ，p 一不饱 和酮与烯丙基碘的反应只得到1 ，2 - 力口成产物，未发现1 ，4 - 力口成产物。酯与烯丙基 溴在镝促进下的反应无需加入碘化钠，该反应可以高产率地得到d ，a 一二烯丙基叔 醇类化合物。其次，还研究了镝促进下巴豆基溴与羰基化合物的反应，酮和酯主 要得到巴豆基y 位进攻的产物，而醛则得到伐与y 位进攻的混合产物。炔丙基溴 碘化钠与醛、酮在金属镝促进下可较高产率地得到高炔丙醇化合物。，1 1 第二章研究了金属镝促进下羰基化合物的还原偶联反应，醛、酮在无水t h f ， 中与d y ”b u b r 反应，可高产率地得到频哪醇。该反应对芳香族醛、酮、脂环 酮均表现出较高的活性。苯甲酰氯在d y h b u b r 作用下的还原偶联反应较为复 杂，除得到二苯基乙二酮外，还得到四氢呋喃开环产物以及安息香。并对可能的 反应机理进行了初步讨论。，膏一 ， 第三章研究了烷氧基镝催化下的m e e r w e i n p o n n d o r f - v e r l e y ( m p v ) 型还原 反应。首先研究了d y ( i p r o ) 3 i - p r o h 作用下的m p v 还原反应， 5m o l 的异 、 丙醇镝即可有效地催化这一反应，对于芳香族醛、酮、脂肪酮都可顺利进行。该 反应催化剂用量少，转化率高，副反应少，产物分离方便，具有较高的应用价值。 其次，研究了烷氧基镝催化下醛、酮的选择性m p v 还原反应，研究表明 d y ( n p r o ) 3 r - p r o h 体系可选择性还原醛而不还原酮。最后还将烷氧基镝催化下 的m p v 还原反应应用于潜手性酮的不对称还原，利用光学活性的联萘酚制备了 手性烷氧基催化剂，结果表明该催化剂可有效地催化潜手性酮的不对称m p v 还 原。对潜手性芳香酮的还原可得到中等程度的对映体过量( 3 8 5 0 e e ) ，而对潜 手性脂肪酮的还原，不对称诱导效果不理想。，1 第四章研究了烷氧基镝促进下的a l d o l 缩合反应，在甲氧基镝作用下，芳香 醛、芳香酮或脂环酮可进行交叉a l d o l 缩合反应，该反应条件温和，产率高，可 以高产率地制备苄又苯乙酮( 查耳酮c h a l c o n e ) 以及2 , 6 一二苄叉环己酮或2 ，5 - 二 苄叉环戊酮类化合物。 第五章主要研究了手性镝试剂催化下硼烷对潜手性酮的不对称还原反应， 结果表明异丙氧基镝对硼烷还原酮有明显的催化作用。洲备了以光学活性的联萘 酚为配体的手性烷氧基镝催化剂，在该催化剂的作用下，b h 3 m e 2 s 对潜手性酮 的还原可在1 0 分钟内完成，原料几乎定量转化，芳香酮还原产物对映体过量最 高为6 6 e e ，脂肪族潜手性酮还原产物e e 值较低。 本论文比较深入地研究了金属镝以及有机金属镝试剂在b a r b i e r 型反应、羰 基化合物的还原偶联反应、a l d o l 缩合、m p v 还原等一系列反应中的作用，考察 了有机镝试剂的特性，得到了一些有意义的结果，为有机镝试剂在有机合成中的 应用作了有益的探索。 关键词：全旦镝，堑i 釜垫镝，b a r b i e r 型反应，塑盟弊，m e e r w e i n p o n n d o r f - v e r j e y ( m p v ) 型还原反应，a l d o l 缝盒羼应，至黔矮隧应。 本论文是在国家自然科学基金( 2 9 8 7 2 0 0 8 ) 资助下完成的，在此表示感谢 a b s t r a c t t h i st h e s i sf o c u s e do ns o m es y n t h e t i co r g a n i c r e a c t i o n s p r o m o t e db y m e t a l l i c d y s p r o s i u m a n dd y s p r o s i u ma l k o x i d e s i tc o n s i s t so ff i v ec h a p t e r s i nc h a p t e ri ，t h eb a r b i e rt y p er e a c t i o n so fh a l i d e sa n dc a r b o n y lc o m p o u n d sp r o m o t e d b y m e t a l l i cd y s p r o s i u mw e r em a i n l ys t u d i e d a tf i r s t ，t h er e a c t i o no fa l l y lh a l i d e sa n d k e t o n e so ra l d e h y d e sp r o m o t e db yd y s p r o s i u mw e r es t u d i e d ：t h er e a c t i o n sw e r e p r o c e e d e di na n h y d r o u s t h f i nt h e p r e s e n c eo fc a t a l y t i c a m o u n to fh g c l 2 ，t h e r e a c t i o n so fk e t o n e s ( o ra l d e h y d e s ) ，a l l y li o d i d e ( o ra l l y lb r o m i d e s o d i u mi o d i d e ) a n d m e t a l l i cd y s p r o s i u mp r o c e e dr e a d i l ya n 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 ni nh i g h y i e l d t h ea c t i v i t yo fa r o m a t i ck e t o n e sw e r eh i g h e rt h a na l i p h a t i ck e t o n e s o n l y 1 ，2 - a d d i t i o np r o d u c tw a so b t a i n e di nt h er e a c t i o no f 仪，d - u n s a t u r a t e dk e t o n ew h i l e 1 ，4 - a d d i t i o np r o d u c tw a sn o tf o u n d s o d i u mi o d i d ew a su n n e c e s s a r yi nt h er e a c t i o n s o fe s t e r sa n da l l y lb r o m i d e p r o m o t e db yd y s p r o s i u m w h i c h g a v ed - d i a l l y lt - a l c o h o l s a st h e p r o d u c t s s e c o n d l y , t h er e a c t i o no fc r o t y l b r o m i d ea n dc a r b o n y lc o m p o u n d s p r o m o t e db yd y s p r o s i u m w e r es t u d i e d t h e7 - a d d u c to f c r o t y lw a sm a i n l yo b t a i n e di n t h er e a c t i o no fk e t o n ea n de s t e r w h i l et h eo 【- a n dv a d d u c tm i x t u r ew e r eo b t a i n e di n t h er e a c t i o no fa l d e h y d e t h er e a c t i o n so fp r o p a r g y lb r o m i d e s o d i u mi o d i d ea n d a l d e h y d e sa n dk e t o n e sp r o m o t e db ym e t a l l i cd y s p r o s i u mc o u l do b t a i nh o m o p r o p a r g y l a l c o h o l si nh i g hy i e l d i n c h a p t e ri i ，t h ep i n a c o l c o u p l i n g r e a c t i o n so fc a r b o n y lc o m p o u n d sp r o m o t e db y d y s p r o s i u mw e r ed e s c r i b e d t h er e a c t i o n o fk e t o n e sa n da l d e h y d e sp r o m o t e db y d y n b u b rw e r ep r o c e e d e di na n h y d r o u st h f w h i c hg a v ep i n a c o li nh i g hy i e l d t h e r e a c t i o n ss h o wh i g h l ya c t i v i t yf o ra r o m a t i ca l d e h y d e sa n dk e t o n e sa n da l i p h a t i c k e t o n e s t h er e d u c i n g c o u p l i n gr e a c t i o no fb e n z o y lc h l o r i d eu n d e rd y n b u b rw a s c o m p l e x b e s i d e sd i p h e n y ld i k e t o n e ，b e n z o i na n dr i n g o p e n i n gp r o d u c to ft h fw e r e a l s oo b t a i n e d i nt h i st h e s i st h ep o s s i b l em e c h a n i s mw a s s u g g e s t e d i nc h a p t e ri i i ，t h em e e r w e i n p o n n d o r f - v e r l e y ( m p v ) r e a c t i o n sc a t a l y z e db ya l k o x y d y s p r o s i u mw e r ed e s c r i b e d f i r s t l y , t h em p v r e a c t i o n si nd y ( i - p r o ) 3 i - p r o hs y s t e m w e r es t u d i e d t h er e a c t i o nc a nb ec a t a l y z e de f f e c t i v e l yb y 5m o l o f d y ( i p r o ) 3a n d w e r ed r o c e e d e ds m o o t h l yf o ra r o m a t i ca l d e h y d e sa n dk e t o n e sa n da l i p h a t i ck e t o n e s t h i sr e a c t i o ni so fh i g h e ra p p l i c a t i o nv a l v ed u et o l e s s q u a n t i t yo fc a t a l y s t ，h i g h p e r c e n tc o n v e r s i o n ，l e s s s i d er e a c t i o na n dp r o d u c ts e p a r a t e dc o n v e n i e n t l y s e c o n d l y t h es e l e c t i v i t yo fm p vr e a c t i o n sc a t a l y z e db ya l k o x yd y s p r o s i u mw a ss t u d i e d t h e r e s u l ts h o w st h a ta l d e h y d e sc a nb er e d u c e dw h i l ek e t o n e sc a nn o ti nd y ( n - p r o ) 3 n 、p r o h i nt h i sc h a p t e r ，t h em p v r e a c t i o n sc a t a l y z e db y a l k o x yd y s p r o s i u mi su s e d t o t h er e d u c t i o no fp r o c h i r a ik e t o n e s t h ec h i r a la l k o x yc a t a l y s tw a sp r e p a r e db yc h i r a l b i n a p h t h o l a n dd y ( i p r o ) 3 t h er e s u l ti n d i c a t e st h a tt h ea s y m m e t r i cm p vr e a c t i o n w a sc a t a l y z e de f f e c t i v e l yb yt h i sc a t a l y s t t h ee n a n t i o m e t r i ce x c e s si nm i d d l ed e g r e e ( 38 - 5 0 e e ) w a so b t a i n e df o rt h er e d u c t i o no fp r o c h i r a la r o n e s i n c h a p t e ri v , t h ea l d o l c o n d e n s a t i o n p r o m o t e db yd y s p r o s i u ma l k o x i d e s w e r e s t u d i e d ：t h ea l d o lc o n d e n s a t i o no fa r o m a t i ck e t o n ea n da r o m a t i ca l d e h y d ew a s r e a d i l yp r o c e e d e dp r o m o t e db yd y ( o c h 3 ) 3 a n d g a v ec h a l c o n e sa st h ep r o d u c t s t h e a l d o lc o n d e n s a t i o no fc y c l o h e x a n o n e ( o rc y c l o p e n t a n o n e ) a n da r o m a t i ca l d e h y d ew a s p r o c e e d e dp r o m o t e db yd y ( o c h 3 ) 3 a n d 2 , 6 一d i b e n z y l i d e n e c y c l o h e x a n o n e( o r 2 , 5 d i b e n z y l i d e n e - c y c l o p e n t a n o n e ) w a so b t a i n e d t h er e a c t i o nc o n d i t i o nw a s w a r m l ya n dt h ey i e l dw a s h i g h i n c h a p t e rv ，t h ea s y m m e t r i c r e d u c t i o no fp r o c h i r a lk e t o n e su s i n gb o r a n ea st h e r e a g e n tc a t a l y z e db yc h i r a ld y s p r o s i u mc a t a l y s tw e r ed e s c r i b e d t h er e s u l ti n d i c a t e t h a tt h er e a c t i o n sc a nb ea c c e l e r a t e dg r e a t l yb y c a t a l y t i ca m o u n to fd y ( i p r o ) 3 t h e n t h ec h i r a l d y s p r o s i u m a l k o x i d e s c a t a l y s t w a sp r e p a r e d b yt h e r e a c t i o no fc h i r a l b i n a p h t h o la n dd y ( i p r o ) 3 ，a n dt h er e d u c t i o no fp r o c h i r a lk e t o n e sc a t a l y z e db yt h i s c a t a l y s tw a ss t u d i e d t h er e d u c t i o n so fp r o c h i r a lk e t o n e sb yb h 3 m e 2 sw e r ef i n i s h e d w i t h i n10m i n t h e s t a r t i n g m a t e r i a lw e r ec o n v e r t e d q u a n t i t a t i v e l y a n dt h e e n a n t i o s e l e c t i v i t yf o ra r o n e si su pt o 6 6 e e f o rp r o c h i r a la l i p h a t i ck e t o n e s ，l o w e r e ew e r eo b t a i n e d k e yw o r d s ：d y s p r o s i u m ，d y s p r o s i u ma l k o x i d e ，b a r b i e rr e a c t i o n ，p i n a c o l ， m e e r w e i n p o n n d o r f - v e r t yr e a c t i o n ，a l d o lr e a c t i o n ，a s y m m e t r i cr e d u c t i o n 4 刖罱 有机合成化学发展至今，开发新反应，寻找新试剂，一直是有机合成工作 者不断为之奋斗的一项重要工作。一个好的合成反应不仅具有较高的反应产率， 温和的反应条件，优异的反应选择性，包括化学选择性、区域选择性、立体选择 性，同时尽可能使用催化循环的反应代替化学计量反应，以减少环境污染，最好 是反应原料也容易得到，且能够最大限度地实现原子经济性。金属试剂参与的 有机合成反应是实现上述优点的主要手段1 2j 。其中稀土金属试剂由于在合成化学 中的独特性质，正日益成为有机合成化学的研究热点之- - 3 1 。 稀土元素是指周期表中1 1 1 b 族，原子序数2 1 的钪( s c ) ，3 9 的钇f y 、和5 7 的 镧( l a ) 至镥( l u ) 等十七个元素( 简写为r e ) 。从镧丌始，镧( l a ) 、铈( c e ) 、镨( p r ) 、 钕( n d ) 、钷( p r o ) 、钐( s m ) 、铕( e u ) 、钆( g d ) 、铽( t b ) 、镝( d y ) 、钬( h o ) 、铒( e r ) 、 铥f 丁b ) 、镱( g b ) 、镥( l u ) 共】5 个元素又称镧系元素( 简写为l n ) 。 镧系元素的电子结构相似，都含有f 电子壳层，f 电子从f 0 一f 1 4 逐步填充， 最稳定的氧化态为正三价。s m 、e u 、y b 还具有正二价氧化态，l n ”易失去一个 电子成为最稳定的三价氧化态，具有还原性，是很好的单电子给予体。而c e 、 p r 、t b 还能以正四价氧化态存在，l n 4 + 易得到一个电子成为最稳定的正三价氧化 态，具有氧化能力，是很强的氧化剂。另外，l n ”的离子半径从镧到镥收缩，这 就有可能通过选择合适的离子半径来调节他们的络合能力和配位数，以达到调节 反应性能的作用。由于4 f 轨道与正常价电子轨道6 s ，6 p 和5 d 轨道相比处于内层， 受到极大的屏蔽作用，与配体轨道间相互作用较弱，这就决定了稀土金属配合物 化学与主族及d 区过渡金属配合物化学有较大的差别。稀土金属离子与配体的作 用主要是静电作用，具有很强的离子性。在决定稀土配合物的结构及反应性能方 面，静电作用和空间因素显得极其重要。稀土金属离子电正性高、半径大、外层 空轨道多，在软硬酸碱分类上属于硬酸，不宜与c o 、膦等软碱配体作用，且具 有极强的亲氧性。能与一些带孤对电子的化合物如醚、羰基化合物、含氮化合物 等发生络合作用。而且它们的配位数通常比过渡金属的配位数大、配位能力强， 配位数通常在6 9 之间，最高可达1 2 f 4 j 。因此可通过络合作用活化底物，提高 反应性能与反应选择性。稀土元素独特的电子和化学性质使得其在丌发条件温 和、选择性高、环境污染少、可实现催化循环的高效反应方面，具有非常独特的 优越性，常常可起到其它金属无可替代的作用。 相对于过渡金属而言，稀土化合物在有机合成中的应用研究起步晚，投入的 人力少，然而却取得了另人脶目的成果，显示了它在合成中巨大的应用潜力和强有 力的发展趋势。 1 9 5 4 年，w i l k i n s o n 等人成功地合成了第一个稀土金属有机化合物c p 3 l n ( c p 坏戊二烯基1 1 5 j l n c l 3 + 3 c p m c p 3 l n + 3 m c i l n = s c ，y ，l a ，c e ，p r ，n d ，s m ，g d ，t b ，d y ，h o ，e r ，t m ，l u 从此以后，稀土金属有机化学从无到有，得到了迅速的发展，现已成为有 机化学中最活跃的研究领域之一，引起了x 1 r 极大的兴趣。 1 9 7 0 年，e v a n s 等将稀土金属与r i 在t h f 溶液中于一2 0 3 0 。cj 旬反应生成 “r l n i ”类化合物并初步研究了它的反应性能，指出其化学性质与格氏试剂r m g x 相似【6 。八十年代f u j i w a r a 等又重新研究了“r l n 的化学性质，发现其可发生如 下图反应【7 1 2 】： 当r l n l 与酷反应时，主要产物是酮”，而格氏试剂r m g i 与酯的反应主要 生成叔醇；和苯甲酰氯反应时，可选择性得到二苯甲醇 8 1 ，而与d ，b 一不饱和羰基 化合物于一3 0 。c 下反应时，1 0 0 得到1 , 2 力口成产物 9 1 ，另外还能与p h c h ：c h b r 及c h 2 c h c h 2 i 进行偶联反应【1 0 l ， e t l n i 则能催化醛进行t r i s h c h e n k o 缩合生成 酯u ，这些性质显示出稀土金属试剂独特的反应性能。 l n + r i + r l n l n = y b r c o r “ l n = y b ，e u io = 占一3 一 l n = y be u r c h o l n = p rn ds m 盯 o r 。c n h 尺 一 【p d 】 r x m l n = y b r c o o c h 2 r r c h 2 c h 2 0 h r r o h r c r r o h o h li r 一c c r il r ”r “ 八十年代以来，随着以s m l 2 为代表的的低价稀土试剂在有机合成中应用的 出现，使该领域的研究工作日益活跃，人们进行了大量的工作。逐渐使稀土试剂 在有机合成中的应用成为有机化学的研究热点之一。其中尤以对s m l 2 的研究最 为深入，已有不少相应的综述报道【l ”，人们利用s m l 2 优异的单电子转移还原能 力进行了b a r b i e r 型反应，o r i g n a r d 型反应，a l d o l 反应，r e f o r m a t s k y 反应，亲 核取代反应，加成反应及还原偶联等反应的研究，其中不少反应有相当高的立体 选择性。在许多天然产物的合成方面s m l 2 也显示出独特的作用。同时由于其容 易制备，在有机介质中溶解性好，已成为近年来研究最多，发展最快的稀土试剂， 被人们称为“多才多艺的s m l 2 ”，最近有关零价稀土金属介入的有机反应也引起 人们极大的兴趣。 。i ， 一洲i一r r 恻 卧 r h o，cli j c = 。 r o i 啪 r 户 与此同时，以等摩尔的n a b h 4 和l n c l 3 n h 2 0 组成的所谓l u c h e 试剂对a ，p 一 不饱和酮的选择性1 , 2 还原以及醛、酮的选择性还原反应，也引起了人们极大的 兴趣，有关l u c h e 试剂应用的报道不断出现，现已广泛应用于有机合成化学中。 l 。p 通过络合作用改变了0 【，p 一不饱和酮共轭体系电子云分布密度，从而达到选择 性1 2 - 还原的效果。 曼! ：型! ! 生， m e o h rt ，5 r a i n h 1 u u 另外，利用l n ”强亲氧性及高配位能力组成的l n ”r l i ，l n ”烯醇锂盐 体系，l n 3 + r m g x ，l n ”l d a 等，大大改善了原锂试剂及格氏试剂等的反应性 能，在碳，碳键的形成反应中，提高了反应产率，抑制了副反应的发生【l “。 另一方面的研究集中在四价稀土离子的氧化能力方面，其中以硝酸铈铵 h 4 ) 2 c e ( n 0 3 ) 6 ( c a n ) 及其衍生物对有机底物的氧化最为人们所熟知。值得一提 的是，c e 4 + 能催化选择性氧化仲碳醇而保留伯碳醇【l 。 o h n a b r o ， - 10 f n h 4 ) 2 c e ( n 0 3 ) 6 o 0 h 近年来，有关稀土试剂在有机合成中的应用研究出现了由原先的化学计量 反应向实现催化循环反应发展的趋势，例如，四价铈催化的氧化反应，利用l n 3 + 的l e w i s 酸性、亲氧性和高的配位能力，实现了l n ”催化的多种官能团的转换反 应，如缩醛化、脱缩醛化反应，f r i e d e l c r a f t s 反应，d i e l s a l d e r 反应，环氧化物 的开环反应，烯醇硅醚与羰基化合物的a l d o l 反应，重排反应等等。特别值得注 意的是有关稀土金属试剂在不对称合成中的应用也相继出现。稀土元素具有较低 的电离势( 约5 4 6 4e v ) ，较低的电负性( 1 1 1 _ 3 ) 和较高的电正性，使得 烷氧基稀土化合物具有二重性l e w i s 酸性和l e w i s 碱性，即烷氧基离子可以 作为l e w i s 碱摄取质子，同时稀土金属离子作为l e w i s 酸又能活化羰基等底物。 s h i a s a k i 等利用烷氧基稀土化合物这一特性，成功地实现了催化不对称m i c h e a l 加成反应，催化剂由l a ( o i - p r ) 3 和( r ) 一b i n o l 在t h f 中电解制得【 1 。 以 八o 。从o o 嘶 u l a ( r ) 一b i n o lc o m p l e x 2 0 7 2 h o o 钱长涛等将手性配体与l a ( o 小b u ) 3 在二氯甲烷中进行质子解，制备得光学 活性镧催化剂，用于催化苯甲醛的不对称硅腈化反应，最高e e 值达7 3 。 3 。h a ( o + 。等羚b “一。 催化荆1r = h 催化剂2r = s i m e 3 催化剂3r = p h 催化剂4r = c h 2 c h 2 0 c h 3 r c h o + m e 3 s i c n 篆筹警一h f 冬弋 瓣 o h 小 8 7 7 2 7 4 7 0 3 2 3 反应原料的摩尔比( 酮，烯丙基碘镝) 为1 o 2o ，2 5 。所有反应中均加入催化量的h g c l 2 。 反应均在冰水浴冷却下进行，反应时间为6 h 。6 分离产率。 从反应结果中不难看出，当以芳香酮为底物时，无论其苯环上含有吸电子 基团还是供电子基团，反应均高产率地得到相应的高烯丙醇。即使是位阻较高的 二苯甲酮，反应产率仍高达8 7 ，是一个相当好的结果。其中以二苄基酮为底物 的反应结果为最好，几乎可以定量地得到相应的产物。脂肪酮的反应结果不如芳 香酮的好。产率在7 0 7 5 。 9 。托似。如 反应结果还表明，该方法有良好的化学选择性和区域选择性a 底物的活泼 基团如c l 、b r 、甲氧基等对反应并无影响。u ，p 一不饱和酮的反应只得到1 2 一加成 产物( 见t a b l e1 - 5 中的反应r ) ，未分离到1 ，4 一加成产物。 但是，醛在同样的条件下进行反应时，未能得到理想的结果。以对氯苯甲醛 为例，它与烯丙基碘在相同条件下的反应，仅得到少量的烯丙基化产物。这可能 与醛的反应活性太高有关，有相当一部分原料发生还原偶联反应生成频哪醇或发 生单分子还原生成对氯苯甲醇。 在金属镝促进下烯丙基溴或烯丙基碘与醛、酮的反应是一个较为典型的 b a r b i e r 型反应，金属镝首先与卤代物发生氧化加成反应形成有机镝中间体，该中 间体再与酮、醛加成，产物经水解后即得到高烯丙醇( s c h e m e1 - 6 ) 。 加x 三加。v 。 _ _ 扩v c o o e l 一 几 0 7 咚0 。i d 叫。 0 2 0 2 0 1 0 1 20 2 0 0 5 0 50 1 0 5 0 5 0 10 20 2 0 。、1 r 7 2 丫。“o lo 2 o 2 o o 火 o h 。l _ 、人矿 _ o h 瞅 一。1 欲 o h 。l 0 h 。l o h 疋价 o h r 8 8 4 6 2 0 p 上 从t a b l e1 8 可以看出，酮和酯的反应选择性较好，只得到了巴豆基溴y 一位 进攻的产物，并没有分离到d 位进攻的产物。而醛的反应选择性较差，得到的是 巴豆基溴a 一位与y 一位进攻产物的混合物，而y 一位进攻产物中赤式( e r y t h r o ) 和苏式 ( t h r e o ) 的比例也接近1 ：l 。 我们认为在反应过程中可能生成了两个中问体l 和2 ( s c h e m e1 - 9 ) ，在 与酮或酯的反应中，中间体2 的反应是主要的，因此反应主要生成了y 一位进攻 的产物，而醛的反应选择性较差，两种产物都有。 一a d d u c t v _ a d d u c t 讥x 型堂监避 念 ，飞 - o 厂 1 i r 1 c o r 2 。乡叫p r 公? f h 2 0 o h r 1 个 r ， s c h e m e1 9 、1 2 殄，一。v = c 亍 一c ：c l 。 i 、o = c - “2 r 1 j h 2 0 r = p hr = h 卜6 镝促进下其它烷基卤代物与羰基化合物的反应 在研究了金属镝与烯丙基卤代物及炔丙基卤代物与羰基化合物的b a r b i e r 型 反应之后，我们考虑是否能扩大这类反应的应用范围，我们尝试了用溴苄以及饱 和的脂肪族卤代物进行反应，结果见下表( t a b l e1 - 1 1 ) 汐 一 洲婷 t a b l e1 - 1 1 金星塑堡垄! 鎏芏兰墅堑垦壁 一 _ _ _ - _ _ _ - _ - - _ - - _ - _ _ - _ - - _ 一 编号酮 一查垡塑 兰塑主垩! 墅! ： 彳鬲一叫s 嘶o 屺o h 3 8 k 一 0 b 。l o c 犷扩 d e f c 6 h s c h 2 b r c 6 l - i s c h 2 b r c 6 h s c h 2 b r c h 3 c h 2 c h 2 c h 2 b o c h 3 c h 2 c h b r c h 3 。 煳 。， 僦 只得到还原偶联产物 频哪醇 只得到还原偶联产物 频哪醇 4 5 5 0 4 0 4 分离产率。 当采用溴苄进行反应时，得到与烯丙基溴反应相类似的结果，为溴苄与酮 的加成产物，但产率较低，还有少量酮的还原偶联产物。而采用饱和的脂肪族卤 代物进行反应时，只得到了还原偶联产物频哪醇，并没有得到我们所预期的 b a r b i e r 型反应的产物。很显然，这与饱和脂肪族卤代物的反应活性低有关。 从上面所进行的一系列反应的结果中已经很明显地显示，金属镝的反应活 性不大是不争的事实。为了使反应得以进行，已经采用了多种必要的措施。其目 的只有个，就是千方百计地提高金属镝的反应活性。这些措施包括在反应体系 中加入氯化汞，使金属镝形成活泼的汞齐；采用烯丙基或苄基卤代物等活泼的卤 代物为试剂进行反应；即使是活泼的卤代物，还要加碘化钠，让它们在反应过程 中原位生成反应活性更高的碘代物等。在采取了如此众多的活化措施以后，方能 实现与羰基化合物的b a r b i e r 型反应。 对于普通的脂肪族卤代物，其反应活性远远达不到与金属镝原位形成相应 的有机金属镝试剂的水平，因此没有反应也在情理之中。如果要有反应，必须采 用新的，更为有效的活化措施。曾尝试过超声辐射方法，但因超声波的功率不够， 没有成功，也就放弃了进一步探索的计划。 回过头来再看一看我们在前面的实验中常提到的结果，芳环上的取代基， 如c 1 等对反应没有影响，这也是理所当然的。连脂肪族卤代物都不能反应，那 么性质更为稳定的芳香族卤代物就更不会有反应了。 心畔畔 本章小节 ( 1 ) 在无水t h f 中，加入催化量的h g c l 2 ，酮与烯丙基碘( 或烯丙基溴碘化钠) 和金属镝可进行b a r b i e r 型反应，反应可高产率地得到高烯丙基醇类化合 物，芳香酮的活性高于脂肪酮，o 【，p 一不饱和酮与烯丙基碘的反应只得到1 ，2 - 加成产物，未发现1 ，4 _ 力口成产物。 ( 2 ) 镝促进下醛与烯丙基卤代物的反应需在较低温度( - 4 0 。c ) 下进行，反应同 样较高产率地得到了高烯丙醇类化合物。 ( 3 ) 酯与烯丙基溴在镝促进下的反应无须加入碘化钠，该反应可以高产率地得 到，二烯丙基叔醇类化合物。 ( 4 ) 在镝促进下巴豆基溴与羰基化合物的b a r b i e r 型反应中，酮和酯主要得到巴 豆基溴y 一位进攻的产物，而醛则得到与y 位进攻的混合产物。 ( 5 ) 炔丙基溴碘化钠与醛、酮在金属镝促进下可较高产率地得到高炔丙醇化合 物，溴苄与醛、酮也可进行反应，但产率较低。而对于饱和的脂肪族卤代 物如溴代正丁烷等，无法进行b a r b i e r 型反应，只得到了还原偶联反应产物 频0 j 5 醇。 仪器和试剂： 实验部分( 一) 温度计未经校正。i r 由i r 一4 0 8 型或a v a t a r3 6 0f t i r 仪器测定测定，液 体样品采用液膜法，固体样品采用溴化钾压片法。1 hn m r 由m - p m x 6 0 s i ( j e o l ) 型或b r u k e r a v a v c ed m x5 0 0 型核磁共振仪测定，元素分析由2 4 0 一c ( p e r k i n e l m e r ) 型仪测定。实验所用试剂均为化学纯或分析纯。金属镝由镝块 ( 9 9 ，上海跃龙化工厂) 挫成粉末直接使用，无水t h f 经金属钠二苯甲酮回 流，使用前蒸出。醛、酮、酯使用前经蒸馏或重结晶纯化。所用石油醚沸程为 6 0 9 0 。c ，柱层析所用淋洗剂( 石油醚和乙酸乙酯) 在使用前均经蒸馏纯化，柱层析 所用的硅胶为1 0 - 4 0 9 。 镝促进下酮与烯丙基溴反应的典型步骤 5 0 m l 反应瓶中加入2 m m o l 酮，o4 8g ( 4 m m 0 1 ) 烯丙基溴，0 6 0g ( 4 m m 0 1 ) 碘化钠，1 5m l 无水t h f ，冰水浴冷却下搅拌1 5 分钟，加入o 8 1 3gf 5m m 0 1 ) 会 属镝粉和15 0m gh g c l 2 ，搅拌反应6 小时，加入1 0m l5 盐酸水解，旋转蒸发 仪上蒸去大部分t h f ，乙醚萃取( 1 0m l 3 ) ，合并有机层，用1 0 硫代硫酸钠 溶液和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，除去溶剂，柱层析分离f 硅胶h ，石 油醚：乙酸乙酯= 1 0 ：1 ) 得产物。 铺促进下醛与烯丙基溴反应的典型步骤 5 0m l 反应瓶中加入2m m o l 醛，o 6 0g ( 4m m 0 1 ) 碘化钠，1 0m l 无水t h f ， o 8 1 3g ( 5m m 0 1 ) 金属镝粉和1 5 0 m gh g c l 2 ，用乙醇一液氮将反应物冷却至一4 0 。c ， 0 4 8g ( 4 m m 0 1 ) 烯丙基溴溶于1 0m l 无水t h f ，- 4 , 时内滴加至反应瓶内，保 持反应瓶内温度- 4 0 一2 0 搅拌反应6 小时，加入1 0m l5 盐酸水解，旋转蒸 发仪上蒸去大部分t h f ，乙醚萃取( 1 0m l 3 ) ，合并有机层，用1 0 硫代硫酸 钠溶液和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，除去溶剂，柱层析分离( 硅胶h ， 石油醚：乙酸乙酯= 1 0 ：1 ) 得产物。 烯丙基碘的制备 于无水碘化钠的丙酮饱和溶液( 约5 5g 碘化钠溶于2 0 0m l 无水丙酮) 中 加入2 4g ( 02 t 0 0 1 ) 烯丙基溴，搅拌加热回流4 小时。冷却后，加入5 0 m l 水， 分出有机层，水层用乙醚萃取，合并有机层，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干 燥，除去乙醚，蒸馏收集1 0 2 1 0 3 馏分2 41g ，淡红色液体，产率7 2 。 镝促进下酮与烯丙基碘反应的典型步骤 5 0m l 反应瓶中加入2m m o | 酮，0 6 7g ( 4m m 0 1 ) 烯丙基碘，1 5m l 无水 t h f ，冰水浴冷却下加入0 8 1 3gf 5m m 0 1 ) 金属镝粉和1 5 0m gh g c l 2 ，搅拌反应 64 , 1 t , i - ，加入l om l5 盐酸水解，旋转蒸发仪上蒸去大部分t h f ，乙醚萃取( 1 0 m l 3 ) ，合并有机层，用1 0 硫代硫酸钠溶液和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠 f 燥，除去溶剂，柱层析分离( 硅胶h ，石油醚：乙酸乙酯= l o ：1 ) 得产物。 有关产物的波谱数据 o h 0 h i 。i o h 2 一苯基一4 一戊烯一2 一醇：i r ( n e a t ) ：3 4 0 0 ( s ，o h ) ，1 6 3 0 ( m ， c = c ) ，9 1 0 ( s ，c 2 c - t 2 ) c m 一；1 h n m r ( c c l 4 ，h m d s ) 61 4 0 ( s ，3 h ，c 1 4 3 ) ，1 8 7 ( b r ，1h ，o 旦) ，2 4 3 ( d ，2 h ，c h _ _ 2 c h = c h 2 ) 4 6 7 58 0 ( m ，3 h ，c 旦= c 旦2 ) ，7 1 0 ( m ，5 h ，c 6 旦5 ) 2 一( 4 甲基苯基卜4 一戊烯一2 一醇【4 “】：i r ( n e a t ) ：3 4 0 0 ( s ，o h ) ， 1 6 3 0 ( m ，c = c ) ，9 1 0 ( s ，c = c h 2 ) c m ；1 h n m r ( c c l 4 ， h m d s ) 6 1 4 0 ( s ，3 h ，c 旦3 ) ，2 0