（有机化学专业论文）二氯二茂钛锌体系还原二硫醚及其应用研究.pdf

硕十学位论文 摘要 有机硫化物的历史同有机化学一样古老，硫代羰基化合物是一类非常重要的 有机化合物，可以合成多种重要的有机合成中间体，在有机合成中发挥着极其重 要的作用。由于二硫醚在空气中比较稳定、无味，它是有机硫反应中的重要中间 体。目前还原二硫醚的方法很多，但都存在一定不足。二氯二茂钛比较稳定，而 锌粉又是一种廉价、易得的金属，因此本文设计以二氯二茂钛锌粉体系来还原 二硫醚，并研究形成的苯硫基自由基与酸酐、a 一溴代羰基化合物、a ，1 3 一不饱和化 合物以及四氢呋哺反应，主要研究工作有以下几个方面： 实验以二氯二茂钛锌粉体系为还原剂，反应得深绿色的一氯二茂钛，随后 我们加入二硫醚，实验表明还原反应在常温氮气保护下能够有效的进行。随后加 入酸酐高效率的得到硫代酯，产率约为8 0 。本方法具有反应条件温和、产物单 一、实验操作简单等特点，从而为硫代酯的合成提供了一种简单有效的方法，同 时对还原剂的使用量以及反应温度进行了探讨。 随后我们又探索了上述还原产物与a 溴代羰基化合物反应，结果表明实验仍 能很好的进行，得0 【硫代羰基化合物，产率从7 5 8 6 。该实验避免了使用那些 难以制备、毒性大、恶臭的试剂，实验的操作及后处理简便，为0 【硫代羰基化合 物的合成提供了一种简便有效的新方法。 接着我们又考察了还原产物与0 【，p 不饱和化合物共轭加成反应，实验高效率 的合成一系列b 硫代羰基化合物，产率从8 0 1 0 0 ，避免直接使用具有强烈不愉 快味道的硫醇、无需强碱条件等优点，因而是一种较好的制备p 苯硫基酸酯( p 苯硫基酮) 或腈方法。 鉴于前面所做的研究，我们又探索了还原产物与高碘盐的反应，但是实验并 没有得到预期的产物单硫醚，而是合成了一种新的物质2 硫代四氢呋喃，产率约 7 0 ，随后本文讨论了该实验的反应机理。该方法产物单一，且反应的后处理简 单，产物容易分离，因此是一种很好的合成2 硫代四氢呋哺的方法。 关键词：二氯二茂钛；锌粉；二硫醚；酸酐；q 一溴代羰基化合物；c l 。b 一不饱 和化合物 i i 二氯二茂钛锌体系还原二硫醚及其应用研究 a b s t r a c t o r g a n i c a n do r g a n i cs u l f i d e sa so l da s h i s t o r y ，t h i o c a r b o n y l ac l a s so f c o m p o u n d sa r ev e r yi m p o r t a n to r g a n i cc o m p o u n d s ，c a nb es y n t h e s i z e dav a r i e t yo f i m p o r t a n to r g a n i cs y n t h e t i ci n t e r m e d i a t e si no r g a n i cs y n t h e s i sp l a y sa ne x t r e m e l y i m p o r t a n tr o l e a sar e s u l to fd i s u l f i d ei nt h ea i rm o r es t a b l e ，o d o r l e s s ，a n di ti s o r g a n i cs u l f u r ，a ni m p o r t a n ti n t e r m e d i a t ei nt h er e a c t i o n a tp r e s e n t ，t h e r ea r em a n y m e t h o d sr e s t o r e dd i s u l f i d e ，b u tt h e r ea r eal o to fs h o r t a g e s t i t a n o c e n ed i c h l o r i d e r e l a t i v e l yw a ss t a b l e ，w h i l et h ez i n ci sac h e a pm e t a la n de a s yt og e t ，t h e r e f o r e ，t h i s a r t i c l ed e s i g n e da st i t a n o c e n ed i c h l o r i d e z i n c f o ras y s t e mt or e s t o r et h ed i s u l f i d e a n ds t u d yt h ef o r m a t i o no ff r e er a d i c a l sa n dt h e p h e n y l t h i o - a n h y d r i d e 0 【- b r o m o c a r b o n y lc o m p o u n d s ，仅，1 3 - u n s a t u r a t e dc o m p o u n d s ，a sw e l l a s t e t r a h y d r o f u r a n r e a c t i o n ，t h em a i nr e s e a r c hw o r ka r ea sf o l l o w s ： a tf i r s t ，w es t u d i e dt i t a n o c e n ed i c h l o r i d e z i n cs y s t e mf o rt h er e d u c i n ga g e n t ， t h er e a c t i o nw a sad a r kg r e e nt i t a n o c e n ec h l o r i d e ，a n dt h e nw ej o i n e dt h ed i s u l f i d e ， e x p e r i m e n t s h o w st h a tt h er e d u c t i o nr e a c t i o na tr o o mt e m p e r a t u r eu n d e rt h e p r o t e c t i o n o fn i t r o g e nc a nb e e f f e c t i v e l y c a r r i e d o u t s u b s e q u e n t l y ，e f f i c i e n t a n h y d r i d eb ep h o s p h o r o t h i o a t ee s t e r s ，t h ey i e l di sa b o u t8 0 t h er e s p o n s eo fm i l d r e a c t i o nc o n d i t i o n s ，t h ep r o d u c to fas i n g l e ，s i m p l ee x p e r i m e n t ，t h u st h i o c a r b o n y l s y n t h e s i sp r o v i d e sas i m p l ea n de f f e c t i v em e t h o d a tt h es a m et i m e ，t h eu s e so f r e d u c e ra n dr e a c t i o nt e m p e r a t u r ew e r ea l ld i s c u s s e d a sf o l l o w w ee x p l o r e dt h es u b s e q u e n tr e d u c t i o no ft h ep r o d u c tw i t ht h eq b r o m oc a r b o n y lc o m p o u n d sr e a c t e d ，t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sg a v eag o o dr e s u l t ，a n d o b t a i n e das e r i e so f 仅- t h i o c a r b o n y lc o m p o u n d s t h ey i e l di sf r o m7 5 t o8 6 t h e e x p e r i m e n tt oa v o i dt h eu s eo fh a r dp r e p a r a t i o n ，t o x i c i t y ，a n dt h es t e n c ho ft h e r e a g e n t s ，t h ee x p e r i m e n t a lo p e r a t i o na n dp o s t p r o c e s s i n g i ss i m p l e ，f o rt h ea - t h i o c a r b o n y ls y n t h e s i sp r o v i d e sas i m p l ea n de f f e c t i v en e wm e t h o d t h e nw ev i s i t e dt h er e d u c t i o np r o d u c tw i t ht h ea ，1 3 - u n s a t u r a t e dc o m p o u n d c o n j u g a t ea d d i t i o n ，l a b o r a t o r ys y n t h e s i so fas e r i e so fh i g h l ye f f i c i e n t1 3 - t h i o c a r b o n y l c o m p o u n d s ，t h ey i e l di sf r o m8 0 t o10 0 ，t h em e t h o di sa v o i dd i r e c tu s eo fas t r o n g u n p l e a s a n ts m e l lo fm e r c a p t a ne t c ，w i t h o u ta l k a l ic o n d i t i o n s ，w h i c hi s ab e t t e r p r e p a r a t i o no f1 3 - p h e n y l t h i o e s t e r ( p p h e n y l t h i o k e t o n e s ) o rn i t r i l em e t h o d i nv i e wo fp r e v i o u ss t u d i e s ，w ee x p l o r e dt h er e d u c t i o np r o d u c to ft h er e a c t i o n i i i 硕士学位论文 w i t ht h ea r y l h i g hs a l t ，b u tt h ee x p e r i m e n th a sn o tb e e nt h ee x p e c t e dp r o d u c to fa s i n g l es u l f i d e ，b u tan e ws y n t h e t i cm a t e r i a l2 一t h i ot e t r a h y d r o f u r a n ，t h ey ie l dw a s a b o u t7 0 t h i sa r t i c l ed i s c u s s e st h e s u b s e q u e n t r e a c t i o nm e c h a n i s mo ft h e e x p e r i m e n t t h i sm e t h o di s t h ep r o d u c to fas i n g l e ，a n ds i m p l ep o s t p r o c e s s i n g r e a c t i o n ，e a s ys e p a r a t i o no fp r o d u c t ，i ti sag o o ds y n t h e s i so f2 - t h i ot e t r a h y d r o f u r a n m e t b o d k e yw o r d s ：t i t a n o c e n ed i c h l o r i d e ；z i n c ；d i s u l f i d e s ；a n h y d r i d e ； a - b r o m oc a r b o n y ic o m p o u n d s ；0 【1 3 - u n s a t u r a t e dc o m p o u n d s i v 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承 担。 作者签名： 砰 ! 奎落 日期：卅年f 月牛日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名： 导师签名： 日期：川年6 月牛e t 日期：乒呷年6 月牛日 诠足年、撕吁 郡 f 、v v 硕十学位论文 1 1 二氯二茂钛 第1 章绪论 1 9 5 6 年f i s h e r 和w i l l k i n s o n 首次报道了二茂钛的合成，于是引起了人们对 这种具有高度活性的有机钛化合物的浓厚兴趣。此后，e i s e h 和k i n g 先后报道了 双环戊二烯基二氯化钛( 简称二氯二茂钛c p 2 t i c l 2 ) 的合成方法。钛的二茂类 化合物的合成在此后几十年内迅速成为国内外研究的活跃领域之一，因这类化合 物具有特殊的催化性能和抗癌活性，从而使茂钛化学成为金属有机化学的一个庞 大分支。有关二茂钛化合物的合成方法，文献报道较多，但一般常用有“有机相 法 、“两相法 和水相法三种。二氯二茂钛是一种性能优越的加氢催化剂，近 年来，研究发现它能与格氏试剂和活泼金属( 如k 、n a 、l i 、m g 、a 1 、z n 等) 等作用分别得到低价络合物【2 】二茂钛氢与一氯二茂钛，它们具有高度配位不饱 和性以及很高的化学反应活性，在催化还原、异构化、聚合反应、亚甲基化方面 都有广泛应用。然而人们并没有满足于这一点，研究发现当在环戊二烯环上接上 各种各样取代基时，将能够改变反应活性中心钛原子上的电荷状态和空间状态， 为此人们合成了在有机不对称合成中具有高选择性，专一性的手性钛络合物，使 得二氯二茂钛在有机合成中发挥了极大的作用。 1 2 二氯二茂钛格式试剂在有机合成中的应用 二氯二茂钛具有制备方便、成本低廉、性质稳定的特点，因此在有机合成中 获得了广泛使用1 3 ，特别是二氯二茂钛与格氏试剂组成的体系，在还原、加成、 环化、烷基化、酯化、不饱和烃异构化等反应中都被广泛应用。 c p 2 t i c l 2 r m g x 体系依据格氏试剂的不同可分为两大类，一类是与含有p 氢的烃基卤化镁组成，另一类是与不含有b 氢的烃基卤化镁组成。c p 2 t i c l 2 r m g x 催化体系中格式试剂是当量的，而二氯二茂钛则是催化剂量的，与不同的 格氏试剂反应得到的中间体不同，而且与不同的底物反应时，产物也各不相同。 c p 2 t i c l 2 与含有1 3 氢格氏试剂组成的体系应用于选择还原反应，是一类被广 泛研究的新反应，其发展迅速。研究结果显示，该体系之所以具有很高的化学反 应活性，源于该体系所形成的中间体二茂钛氢 c p 2 t i l l t 4 1 ，其形成机理如下图 所示。 二氯二茂钛锌体系还原二硫醚及其应用研究 m g b r t i c p 2 - 、vr 1 八 hr z 飞。 一 l i a l h 4 硕士学位论文 i c a h 2 m g b r 。 c p 2 t i h c p 2 t i h 1 2 4 还原有机卤代物烯烃异构化反应 c p 2 t i c l 2 i - p r m g x 体系是个有效的脱卤试剂12 1 ，1 9 9 0 年钱延龙等【1 3 】仔细研 究了该体系对a 溴代酮、苄基溴、烯丙基溴的脱卤偶联反应。2 0 0 1 年张永敏1 4 】 等将此体系扩大到还原谐二卤代烃，发现谐二卤代环丙烷与谐二卤代苯乙烷脱卤 还原得到烷烃，而苄基二卤代烃或者三卤代烃的还原产物则是反式二芳基烯烃。 u 警 a r c h x 2 1 竺型堕三笙生h 一 加 i - p r m g b r a r 7。h 芳香族卤化物是一种严重的环境污染物，要严格控制排放，脱卤还原该类化 合物的研究很多，在c p 2 t i c l 2 催化条件下，使用格氏试剂还原氯代芳烃为芳烃， 是近年研究的热点之一【1 5 】。 3 m 0 1 c p 2 t i c l 2 a r h r m g x , r t 该反应能够得到很好的产率，而且其对氯代酚的还原几乎是定量的，而还原 剂对溴代、碘代芳香烃还原，同样能得到令人满意的效果。 1 9 9 5 年，c a v a l l a r o 1 6 1 使用该体系对吡喃的多醋酸酯进行脱溴反应，得到了 很好的产率。 o a c 1 2 5 还原断裂s e 。c 键 炔烃的氢金属化反应，由于具有高的立体和区域选择性，其在有机合成中具 有重要的应用。杂原子取代的炔烃的氢金属化反应【1 7 , 1 8 1 是目前研究的一个热点 领域，二氯二茂钛催化的炔烃氢镁化是一种有效的氢金属化反应。2 0 0 5 年，本实 验室报道了c p 2 t i c l 2 i - b u m g b r 还原断裂s e c 键得到相应的端炔，而生成的钛硒 络合物与酰氯反应生成硒代酯l l 州。 o 二氯二茂钛锌体系还原二硫醚及其应用研究 r _ 三三 一s e p hi - b u m g b r c p 2 t i c 1 2 ，r _ - 三三三一h + c p 2 t i s e p h r _ 三三 一s e p h 卜r _ 三 一 + t h f o - c - r t r _ 型- p h s e s e p h c p 2 t i s e p h 一 r c o c l r c o s e p h 钛氢试剂较强的还原能力，是炔硒醚中的s e c 键发生了断裂，从而为炔硒 醚脱去芳硒基以及硒代酯的合成提供了一条新的有效的合成途径。 1 3 二氯二茂钛金属体系在有机合成中的应用 研究发现二氯二茂钛与活泼金属如k 、n a 、l i 、m g 、a 1 、z n 等作用可以得 到低价络合物c p 2 t i c l ，一氯二茂钛是一个很活泼的中间体，在室温下，它能使 许多化合物起定量，专一的、选择性的化学反应。一氯二茂钛首先是由 b i r m i n g h a m 、f i s c h e r 和w i l k i n s o n 等在t h f 中用锌粉还原二氯二茂钛得到的，它 经x 光测定为二聚体，通常写成c p 2 t i c l ，随后c o u t t s 等分别用金属铝、镁、锰、 铟等还原二氯二茂钛得到一氯二茂钛，随后人们又对一氯二茂钛的制备方法进行 了深入的研究。近来，张永敏研究小组又用金属钐还原二氯二茂钛得到了一氯二 茂钛，并用于还原二硫醚，随着一氯二茂钛制备方法的不断深入，其作为单电子 转移试剂和偶联试剂【2 0 1 在有机合成中起着相当重要的作用。 1 3 1c p 2 t i c l 2 z n 体系在有机合成中的应用 1 3 1 1r e f o r m a t s k y 反应 r e f o r m a t s k y 反应是构建c c 键的一个非常有用 2 1 1 的反应，到目前为止已有 许多文发献报道了很多方法来提高羟基酯的产率和纯度，但是经典的方法仍然有 许多缺陷：有的反应时间较长，有的产率太低。1 9 9 2 年赵刚等2 2 1 发现在t h f 或 乙醚中的使用c p 2 t i c l 2 一z n 体系可以有效地促进r e f o r m a t s k y 反应的发生。 o r 1 之r 2 + r b r c h c 0 2 e t c p 2 t i c l 2 ( c a t ) - z n r 1 r 2 c ( o h ) c h c 0 2 e t r 这种方法与文献报道的方法相比具有如下特点：所使用的的试剂t h f 或乙 醚都不需要作无水处理，而z n 粉也不需要精制活化，该方法推广到其它类似的 r e f o r m a t s k y 反应中同样可以取得较好的效果。 该反应的催化循环机理如下： 硕士学位论文 r b r c h c 0 2 r o h ) c j h c 0 2 e t r 一般而言，a , 1 3 一不饱和羰基化合物与q - 溴代乙酸酯在r e f o r m a t s k y 反应条件 下反应时，1 ，2 - 力口成产物2 3 ，2 4 】主要的，然而很少有文献报道r e f o r m a t s k y 试剂加 成到m i c h e a l 受体上，而不是加成到0 【，p 不饱和羰基化合物上。1 9 9 7 年丁渝等2 3 】 报道了m i c h e a l 加成类型的反应。 p = 删c n 邶r c h 2 c h 删c 0 2 e t 垮嚣+ b r + r 2 c 咄 i p c p 2 t i c l 2 ( c a t ) - z n t 盯，r t c p 2 t i c l 2 ( c a t ) - z n 1 r i ，r t p h c c h ( c n ) 2 h c f c 0 2 e t h c 2 c h 2 r r i 卜c h ( c n ) 2 r 2 + c 0 2 e t 壶3 事实上，当b 中的r 2 = r 3 = f 时，该方法成为成功引入二氟亚甲基的一种 有效的方法，当b 中的一个氰基变为苯磺酰基时，该反应在同样的r e f o r m a t s k y 反应条件下成为制备多官能团砜的新方法【2 5 1 。 洚r k 她s c n ph+畔r2一ert2c02et 2 -一 c n s 0 2 p h 1 3 1 2 还原不饱和酮的反应 2 0 0 2 年，m o i s a n 2 6 】报道了c p 2 t i c l 2 z n 体系还原仅，p 一不饱和酮的反应。 r 1 c p 2 t i c l 2 - z n r 4 t h f m e o h r 1 o r 3 以3 甲基1 一苯基丁2 烯1 酮( 1 1 ) 为例对反应机理进行了探讨。 二氯二茂钛锌体系还原二硫醚及其应用研究 c p 2 t i c l 月以 器hf e o h c l 嘞苁一 t m入 p h ， 、 a 融嗽。一 d 首先，c p 2 t i c l 将单电子转移给了酮a 的羰基，于是产生了自由基中间体 b ，b 再与另一摩尔的c p 2 t i c l 反应，生成烯醇盐c ，甲醇随之将c 质子化就得到 了饱和的3 一甲基1 苯基丁1 酮d 。 2 0 0 3 年，b a r r e r o 研究小组【2 7 1 将c p 2 t i c l 2 z n 体系用于选择性地还原酮，发 现了一种通过自由基化学制备仲醇的方法。虽然低价过渡金属( 如钐、钛、铬) 在 水溶液中也能够还原酮，但是使用计量的金属限制了其广泛应，c p 2 t i c l 2 z n 体 系是一种利用水作为质子源用，使用其来还原酮是一种安全、温和、经济的方 法，这就说明该放法可以广泛用于有机合成领域。 c p 2 t i c l 2 一z n 体系( 金属m n 同样有效，但效果不如z n 好) 在水溶液中还原酮 的机理如下图所示。 c p 、c l ，c l p 2 唧2 1 2 + m = = c p t 毛l ，弋c t a + r 贝r 。兰? 眦删+ c 洲c 。 r l 弋矿r 。1 一晚；1 u b l【 戈应乓鲫竺厣c 於r r 一。戈n 嘞a 其过程通常认为是钛( i i i ) 的三核络合物a 通过单电子转移( s e t ) 给出钛氧自 由基b ，由酮形成的这类化合物由于空间位阻较大，延迟了能得到片呐醇的偶联 反应，于c p 2 t i c l 结合进而是b 与从a 中释放出的另一单元的给出烷基钛络合物 c ，水解生成d ，最后由酸猝灭生成相应的二级醇。但是上述反应在无水t h f 中 反应时，只能得到片呐醇偶联产物。 这种方法通常能有效地还原芳香酮和环己酮，而对非环酮的效果较差。这 种方法不仅能够区分酮和烯、酮和酯，而且能够区分脂肪酮和芳香酮、环状酮和 硕士学位论文 非环酮，这种明显的化学选择性很难由传统的还原方法实现。立体化学的研究表 明，环己酮还原得到的是直立式的仲醇，这是因为体积较大的c p 2 t i c l 从平伏方 向进攻最有利，这种方法为还原酮提供了一条有效的途径。 1 3 1 3 催化片呐醇偶联反应 虽然目前对还原偶联反应有许多报道，但是大多数反应有的是官能团相容性 较差，有的反应条件苛刻，有的则选择性低【2 8 1 。 1 9 9 7 年，g a n s a u e r t 2 9 】报道一种较为温和的反应条件，用一氯二茂钛体系催 化得到了较高的产率和令人满意的非对映选择性( 9 0 ：1 0 - - 9 5 ：5 ) 。 h 3 c p 2 t i c l 2 z n m g b r 2 ，m e 3 s i c i d s = 9 5 ：5 研究表明：适当的操作方法是将醛、三甲基氯化硅、溴化镁慢慢加入混合在 t h f 里的c p 2 t i c l 2 与锌粉的混合物中，这样操作可以抑制在三甲基氯化硅存在 下芳香醛的非催化偶联反应【3 叭，而且反应大大提高了立体选择性。 这种催化还原体系有一个缺点，就是有的醛，仅仅因为位阻如邻甲基苯甲 醛，或是仅仅因为电子效应，如茴香醛( a n i s a l d e h y d e ) ，就会使还原变得缓慢，而 不能发生偶联，而在计量还原体系中，这类反应仍然进行。如果反应条件和底物 选择得合适，例如，底物是没有位阻的芳香醛，在催化体系中反应就能高产率和 高非对映选择性得到产物。 1 9 9 8 年，h i r a o l 3 1 1 用二氯二茂钛一锌一三甲基氯化硅体系研究了脂肪醛的片呐 醇偶联反应，与芳香醛相比，脂肪醛偶联反应的非对映选择性非常低。 1 3 1 4 催化二氟溴乙酸乙酯与缺点子烯烃的加成反应 2 0 0 1 年，赵刚等报道了在t h f 溶剂中，c p 2 t i c l 2 一z n 体系催化二氟溴乙酸 乙酯与缺点子烯烃的加成反应，该反应条件温和，为i x ，仅二氟乙酸乙酯的合成提 供一种新的合成途径。 b r c f 2 c o o e t + r 耳： c p 2 t i c l 2 ( c a t ) 一z n 1 3 2 c p 2 t i c l 2 m n 体系在有机合成中的应用 1 3 2 1r e f o r m a t s k y 反应 比2 c r 1 7u rc n 2 0 0 3 年，l i t t l e 研究小组采用了催化量的c p 2 t i c l 2 以及还原剂m n 体系促进 r e f o r m a t s k y 反应。 二氯二茂钛锌体系还原二硫醚及其应用研究 r c h o + b r c h 2 c o o e t c p 2 t i c l 2 一m n t h f ，r t o o h 趴r 这种方法具有如下优点：操作简便，试剂实用经济，对水、空气不敏感，副 产物无毒，反应条件温和，除此之外，该反应的立体选择性较好，反应产物以反 式选择性为主，这是对顺式选择性缩和【3 2 1 的补充。 o i p 疋h o + 、八o e t b r c p 2 t i c l 2 ( c a t ) m n t h f ，r t o e t + o e t 这一结果与以前用二烯醇的二环戊二烯基钛盐【3 3 】所得到的结果是一致的。 1 3 2 2 催化片呐醇偶联反应 1 9 9 9 年，n i c h o l a s 3 4 1 首次报道了以锰粉作还原剂，以光学纯的二茂钛作催 化剂引发对映选择性的片呐醇偶联反应，反应得到了较高的对映选择性( e e = 6 0 ， 以苯甲醛作底物时) ，而非对映选择性与c p 2 t i c l 2 却有所降低 ( 8 ：1 v s l3 ：1 ) 。 h1 0 ( r ，r ) - 2 8 ，m n - - - - - - - - - - - - - - - - - i m e 3 s i c l 1 3 2 3 制备烯糖的反应 烯糖即1 ，2 不饱和糖，是有机合成中常见的中间体【35 1 ，其在制备低聚糖、 碳水化合物【36 1 、o 【3 7 1 或c 的葡糖苷中起着及其重要的作用。因此，设计一种条 件温和、能够允许官能团存在的新的制备烯糖的方法，在有机合成中具有及其重 要的意义。文献报道的制备烯糖的虽然很多，例如在乙酸中用锌粉还原过乙酰化 的糖基溴，但是这种方法具有无法克服的缺点，它会破坏羟基的保护基团，而且 产物难以分离，因此为了避免使用酸，人们又探索了其他可行的办法，如使用 z n a g 【3 引、c r ( i i ) 盐、s m l 2 和z n 碱来实现糖基卤到烯糖的转化，但这些方法仍 然存在一定的不足：官能团不相容、价格昂贵、毒性高、产率较低等，这就极大 的限制了烯糖被广泛应用。 1 9 9 6 年，s c h w a n t z 研究小组又报道了一种反应条件温和且有效制备烯糖的 方法。在t h f 中以c p 2 t i c l 2 一m n 反应得到二聚的( c p 2 t i c l ) 2 还原糖基溴，可是实 现烯糖的转化【3 9 】。 硕士学位论文 ( c p 2 t i c l h a o a c 使用一氯二茂钛还原烯糖简单快速，产率也非常的理想，选择性也比较好， 能够从原料易得的、具有各种保护基的糖苷迅速制得烯糖衍生物【4 0 1 。 1 9 9 9 年，s c h w a r t z 等【4 1 1 研究发现，加入两摩尔的t i ( i i i ) 可以得到最大产率 的烯糖。如果c p 2 t i c i 的浓度较低，它要捕获糖基溴脱掉b r * 得到糖基自由基就 变得缓慢，这时就存在糖基自由基与溶剂中的h 奉结合的竞争反应，就产生了副 产物醛醇。因此，增大c p 2 t i c l 的浓度就能抑制竞争反应而提高了烯糖的产率， 向c p 2 t i c l 的溶液中缓慢加入糖基溴也有利于反应。 具有各种保护基团的糖基卤代物与c p 2 t i c l 反应都能高产率地制得烯糖，这 些保护基团有硅醚、缩醛、苄醚、苄酰酯，而在上述反应中，这些保护基团不会 受到影响。 g a n s a u e r 小组【4 2 】的研究表明：用计量还原剂( 如锰粉、锌粉等) 还原5 的 c p 2 t i c l 2 ，以m e 3 s i c l 或者可力丁盐酸做再生试剂从产物中释放出t i l v 的络合 物，这种催化方法可以有效地引发片呐醇的偶联反应、环氧化物的还原开环反 应。 2 0 0 0 年s k r y d s t r u p 小组根据这种方法，试图以它来制备烯糖【4 引，研究结果 表明：以锰粉作为金属还原试剂，以m e 3 s i c l 作再生试剂，加入3 0 的c p 2 t i c l 2 可以有效地制得烯糖。 首先由锰粉还原c p 2 t i c l 2 提供c p 2 t i c l ，c p 2 t i c l 再与糖基a 溴反应，转移 电子脱掉b r * ，生成的自由基中间体c 和c p 2 t i b r c l ，锰将c p 2 t i b r c l 还原为 c p 2 t i c l ；而自由基c 进一步还原而得到端基负离子d ，进而发生p 消除而生成 烯糖b 和c p 2 t i c i ( o a c ) ，m e 3 s i c l 最后将c p 2 t i c l 从c p 2 t i c i ( o a c ) 释放出来，就 完成了整个催化循环。 这种方法与以前的计量反应相比明显地减少了c p 2 t i c l 2 的用量，从2 0 0 降 低3 0 ，这也是这种方法的明显的优势所在。到目前为止，还未见使用更少催 化量c p 2 t i c l 2 报道。 该反应的催化机理如下图所示。 二氯二茂钛锌体系还原二硫醚及其戍用研究 l 2 m n m e 3 s i o a c c p 2 t i b r c i l 2 m n 、 l 2 m n b r 2 c p 2 t i c l 2 m e 3 s i c l p 2 t i c l a c o - - 、 a c o 十c l a c o 夕蒜 b r t i c p 2 c i 咐矧c ， 1 3 3c p 2 t i c l 2 s m 体系在有机合成中的应用 1 3 3 1 还原卤化物的反应 近年来研究发现c p 2 t i c l 2 s m 体系还原也可以得到单电子转移一氯二茂钛， 该体系逐步受到人们的重视。张永敏等将这一还原剂应用到了许多化合物的还原 上，该还原剂可以将亚砜还原成为硫、将硝基芳烃【4 4 1 、叠氮化物【4 5 1 以较好产 率还原成为醚芳胺。在这些反应中，金属钐与二氯二茂钛的物质的量比是 1 ：2 ，如果物质的量比是1 ：1 ，反应结果反而不理想。通常认为该反应形成了 多核络合物，而且实验证实确实是这一络合物参与了还原反应。 2 c p 2 t i c l 2 + s m 一( c p 2 t i c i ) 2 s m c l 2 由于二价钐对一氯二茂钛的协同作用，而使这一体系比c p 2 t i c l 2 a 1 体系还 原效果更好、更有效：该反应更顺利，产率更高。19 9 2 年，张永敏等报道了 c p 2 t i c l 2 s m 体系使活性卤代物如苄基卤脱卤偶联【4 6 1 。 舡一ghxcp2tic12sm心一艮mi r t h f ，l 丧丧 a f p h ，c 1 c 6 h 4 ，p - m e o c 6 h 4 r 2 h c 6 h 5 该反应体系还可使a 卤代酮脱去活性卤。 硕上学位论文 o a r c c h b r r c p 2 t i c l 2 一s m t h f r t o | i a r c c h 2 r a r 2 p hp - b r c 6 h 4 r 2 h c h 3 1 3 3 2 还原二硫醚的反应 硫代酯是一类重要的化合物，在有机合成中的地位越来越重要，构建酰硫键 ( c o s ) 在有机合成中是不可或缺的工具，酰硫键广泛存在于具有生物活性和药 理活性的分子内【4 7 1 而显得尤其重要，酰硫键还是一类合成的中间体。2 0 0 3 年张 永敏等报道了以c p 2 t i c l 2 一s m 体系制备硫酯的方法。 p h s s p h + r c o c l c p 2 t i c l 2 s m ，t h f r c o s p h 1 3 4c p 2 t i c l 2 i n 体系在有机合成中的应用 “ 2 0 0 2 年，y o o 等报道了用c p 2 t i c l 2 一i n 体系还原亚砜成硫醚【48 1 ，还原硝基芳 烃成芳胺【4 9 1 的方法。这种方法具有较好的官能团相容性，实验发现溴、甲氧 基、羟基、羰基、酯基、烯基等在上述条件下大多不会受到影响，展示了良好的 化学选择性。这一方法具有较好的普遍适用性，带有上述官能团的硝基芳烃都可 以被很好地还原；脂肪亚砜、芳香基亚砜或芳烷基亚砜都能被这一体系还原，它 相对于c p 2 t i c l 2 s m 体系反应条件更为温和、化学选择性更好。 1 3 5c p 2 t i c l 2 m g 体系在有机合成中的应用 二氯二茂钛金属体系现场制备一氯二茂钛的反应，可以还原环氧化物使之 开环，也可以用来直接还原有机化合物。 1 9 7 3 年，t u f a r i e l l o l 5 0 1 将c p 2 t i c l 2 m g 体系用来还原卤代烃，以较好的产率 得到烷烃。实验表明：肪族和芳香族的卤代烃都能被有效还原，得到较好的结果 ( 7 0 9 0 ) 。 r x + c p 2 t i c l 2 已一h 2 0 r h 从反应途径来看，未反应的镁会与卤代烃形成格氏试剂，水解也可能得到烷 烃，但是氘代实验证实，反应没有格氏试剂生成，烷烃在水解之前就已经形成， 所以烷烃中的氢不是来自水，而是来自环戊二烯。 1 3 6 c p 2 t i c l 2 a 1 体系在有机合成中的应用 1 3 6 1 活泼的卤代烃被c p 2 t i c l 2 a 1 脱卤偶联作用 t 9 7 - 8 - 年，钱延龙【5 1 】等发现活泼的卤代烃如苄基或烯丙基卤代物在c p 2 t i c l 作用下，几乎可以定量地脱卤偶联。 二氯二茂钛锌体系还原二硫醚及其应用研究 p h c h 2 c 1 p h c h c l 2 p h c c l 3 c p 2 t i c l 2 a 1 r t ，呷 c p 2 t i c l 2 a 1 r t ，t i - i f c p 2 t i c l 2 a i r t t h f p h c h 2 c h 2 p h p h c h = c h p h 9 0 7 7 p h 三一p h 7 8 以上反应过程是通过自由基反应历程进行，机理如下： p h c h 2 c i + c p 2 t i c l 。p h c h 2 + c p 2 t i c l 2 2 p h c h 2 一p h c h 2 c h 2 p 1 3 6 20 【- 卤代酮被c p 2 t i c l 2 a i 脱卤反应 钱延龙5 1 1 等研究发现，伍卤代酮在c p 2 t i c l 2 a 1 作用下，也经可以过自由基 反应历程脱卤形成相应的酮。 c h 3 c o c h 2 b r p h c o c h 2 b r c p 2 t i c l 2 a l c p 2 t i c l 2 a l 一一 c h 3 c o c h 3 p h c o c h 39 2 1 3 6 3 邻卤代物在c p 2 t i c l 2 a 1 存在下脱卤反应 钱延龙5 1 1 等研究发现邻二卤代物在c p 2 t i c l 2 作用下，被a l 还原同样可以脱 卤得到烯烃，该反应条件条件温和，反应收率也令人非常满意。 鱼r t 器缉o 8 4 珊 c 6 h 1 3 c h b r c h 2 b r c p = 2 t i c l 2 a 1 c 6 h 1 3 = c h 2 9 3 r t 唧 1 4 选题背景及思路 有机硫化物的历史同有机化学一样古老，硫所具备的可以稳定与之相连的碳 原子负电荷或负离子的性质，在有机合成中新的碳碳键的形成方面特别重要，这 些性质使人们不断发现硫的一些新反应，并将其用于复杂化合物的合成中。 硫代羰基化合物是一类非常重要的有机化合物，目前文献报道的合成硫代羰 基化合物的方法都存在着不足，有些需要使用昂贵、有毒的试剂、原料难得，有 些需要在高温下反应，需要苛刻的反应条件，不便于实验室操作。有关硫代羰基 q 化合物的的合成方法一直是有机硫化学研究的一个重要领域。研究发现二氯二茂 钛锌粉体系在t h f 中还原可以得到强还原剂一氯二茂钛，二氯二茂钛在空气非 常稳定，而锌粉又是一种廉价易得的金属，二硫醚是一种在空气中稳定的物质， 且其制备简单，易于保存，没有刺激性气味，目前还没有文献报道使用二氯二茂 钛锌粉体系还原二硫醚，鉴于硫代酯在有机硫合成中的重要作用，因此我们设 计以二氯二茂钛锌粉体系还原二硫醚使其与酸酐反应制备硫代酯。 a 硫代羰基化合物同样是一种重要的有机合成中间体，文献报道的合成方法 虽然有些能有效的合成a 硫代羰基化合物，但是有些反应操作复杂，有的需要 较高的温度，因此我们设计在温和的条件下以二氯二茂钛锌粉体系还原二硫醚 与0 【溴代羰基化合物反应制得a 硫代羰基化合物。 p 苯硫基羰基化合物或腈是双官能团化合物，具有多重的反应性能，可以合 成多种重要的有机合成中间体，在有机合成中发挥着极其重要的作用。我们使用 二硫醚作为底物，以二氯二茂钛锌粉体系还原二硫醚，并将还原产物与q ，p 一不 饱和化合物反应合成d 苯硫基酸酯( d 一苯硫基酮) 或腈，希望探索一种简单有效 的合成b 苯硫基酸酯( d 苯硫基酮) 或腈的新方法。 高碘