（无机化学专业论文）α羟基二硫缩烯酮的合成及应用研究.pdf

摘要 0 【羰基二硫缩烯酮是一类重要的有机合成中间体。自从1 9 1 0 年i 刍k e l b e r 首次合 成以来，经过近百年的发展已经成为有机合成化学的研究热点之一。官能团的多样 性这一结构特点和烷硫基的空间电子效应赋予了该类化合物化学反应的多样性，既 可以与亲电试剂又可以和亲核试剂发生反应。利用该中间体可以合成许多具有特殊 结构的化合物，广泛地应用于有机合成和天然产物的合成中。 o 【一羟基二硫缩烯酮是由。卜羰基二硫缩烯酮经还原制得的，该类化合物易于制 备，具有多个反应中心。从结构上看，口一羟基二硫缩烯酮属于烯丙型的醇，由于受 到双烷硫基的强供电子作用，更易在a 位形成稳定的碳正离子，可以与亲核体发生 亲核取代等反应。此外，受到0 【位官能团及烷硫基变化的影响，a 一羟基二硫缩烯 酮的性质也会产生明显的变化。因此，a 一羟基二硫缩烯酮的合成及其在有机合成中 的应用是一个重要的研究课题。 本课题组从事口一羰基二硫缩烯酮化学的研究已经有十几年的时间，在研究积淀 的基础之上本论文利用合成设计，以a 一羟基二硫缩烯酮的合成为工作基础，探索了 a 一羟基二硫缩烯酮发生的一系列基本反应，例如r i t t e r 反应、碳碳键偶联反应、脱水 反应和醚化反应，并以这些反应为基础，分别发展了合成多取代六元含氮、含氧杂 环化合物的新方法。论文工作主要包括以下4 个方面的内容： 1 设计合成了a 一乙酰基二硫缩烯酮化合物，然后经过还原反应，制备了一系 列旺一羟基二硫缩烯酮类化合物。 2 研究了a 一羟基二硫缩烯酮发生的一系列基本反应，包括r i t t e r 反应；与活泼 亚甲基化合物和活化烯烃的偶联反应；脱水反应和与醇脱水成醚反应等。 3 以与活泼亚甲基化合物的偶联反应为基础，利用偶联产物一多羰基二硫缩 烯酮合成了3 ，4 - 二氢- 2 吡啶酮类化合物。 酯 4 研究了a 一烯酰基二硫缩烯酮经还原一步分子内成环的反应，制得了6 一内酯 类化合物。 关键词：a 一羟基二硫缩烯酮；还原反应；2 - 毗啶酮：3 , 4 二氢一2 一吡啶酮；6 - 内 i i a b s t r a c t i x - o x ok e t e n e d l t h i o a c e t a l sa r eak i n do fv e r s a t i l ei n t e r m e d i a t e si n o r g a m c s y n t h e s i s s i n c ek e l b e rf i r s ts y n t h e s i z e di n1 9 1 0 ，i x - o x ok e t e n e - ( s , 一a c e t a l sc h e m i s t r y h a sb e c o m eah o ts p o ti no r g a n i cc h e m i s t r yr e s e a r c ht h r o u g ht h ed e v e l o p m e n to fa b o u t o n eh u n d r e dy e a r s i tc a nb eu s e di nm a n yr e a c t i o n sf o rt h e f tf u n c t i o n a lg r o u p m u l t i p l i c i t ya n ds p e c i a ls t e r e o e l e e t r o n i ce f f e c tf r o mt h ea l k y l t h i of u n c t i o n a l i t i e s ，r e a c tn o t o n l yw i t l le l e c t r o p h i l i cr e a g e n tb u ta l s ow i t hn u c l e o p h i l i cr e a g e n t i tc a nc o n s t r u c tm a n y c o m p o u n d sw i t hs p e c i a ls t r u c t u r e sa n dc a nb ea p p l i e di no r g a n i cs y n t h e s i sa n dt h e c o m p o s i t i o no f n a t u r a lp r o d u c t s i x - h y d r o x yk e t e n e 一( s 回一a c e t a l s ，s y n t h e s i z e db yi x - - o x ok e t e n e d i t h i o a c e t a l sw h i c h i sr e d u c t e d ，i se a s i e rt op r e p a r ea n db e a rm u c hm o r ef u n c t i o n a l i t i e s f r o mt h ev i e wo f s t r u c t u r e ，i x - h y d r o x yk e t e n e 一假回一a c e t a l sb e l o n gt oa l l y l i ca l c o h 0 1 b e c a u s eo fr e c e i v i n g t h ea f f e c t i o no fs 仃o n gs u p p l i e se l e c t r o nf r o mt h ea l k y l t h i of u n c t i o n a l i t i e s , i x - h y d r o x y k e t e n e 一 回a c e t a l s f o r ms t a b l ec a r b o nc a t i o n e a s i l y a to tp o s i t i o na n dc a r r yo n n u c l e o p h i l i cs u b s t i t u t i o nr e a c t i o nw i t hn u c l e o p h i l i er e a g e n t i na d d i t i o n , r e c e i v e dt h e a f f e c t i o no f c h a n g e sf r o mf u n c t i o n a l i t i e sa ti x p o s i t i o na n da l k y l t h i of u n c t i o n a l i t i e s ，t h e n a t u r eo fa h y d r o x yk e t e n e - ( s , 一a c e t a l sa l s oc h a n g er e m a r k a b l y t h e r e f o r e , s t u d i e so n t h es y n t h e s i sa n dt h ea p p l i c a t i o n so f i x - h y d r o x yk e t e n e ( s 回一a c e t a l ss h o u l db eav a l u a b l e r e s e a r c hp r o j e c t b a s e do nt h er e s e a r c ha c h i e v e m e n t so fo u rg r o u pi na o x ok e t e n e 一 回一a c e t a l c h e m i s t r yi nt h ep a s ts e v e r a ly e a r s ，m yt h e s i su n d e rs y n t h e t i cd e s i g n ，t a k i n gt h es y n t h e s i s o fn e wa - h y d r o x yk e t e n e 一( s 回一a c e t a l sa sf o u n d a t i o n ，e x p l o r e sas e r i e so fb a s i cr e a c t i o n s w h i c hi x - h y d r o x yk e t e n e 一 s ) 一a c e t a l sc a n r e a c t , s u c h a sr i t t e rr e a c t i o n 、c c b o n d - f o r m i n gr e a c t i o n 、d e h y d r a t i o nr e a c t i o na n de t h e r i f i c a t i o nr e a c t i o n , a n db a s e do n t h e s e b a s i cr e a c t i o n s ，w ea l s oc a r r i e do u to nt h en e w s y n t h e t i cm e t h o d o l o g i e s f o ro x y g e n - ， n i t r o g e n - c o n t a i n i n gh e t e r o e y c l e s t h ec o n t e n t si nt h i st h e s i sm a i n l yi n c l u d ef o u ra s p e c t s ： 1 d e s i g na n ds y n t h e s i sc t - o x ok e t e n e d i t h i o a c e t a l s ，p r e p a r e das e r i e so fa - h y d r o x y k e t e n e - 回一a c e t a l sb yr e d u c t i o n 2 s t u d yas e r i e so fb a s i cr e a c t i o n sw h i c ha h y d r o x yk c t e n e - ( s , s ) - a c e t a l s o a nr e a c t 。 i i n c l u d i n gr i t t e rr e a c t i o nw i t ha c e t o n i t r i l e 、c - cb o n d - f o r m i n gr e a c t i o nw i t ha c t i v e m e t h y l e n ec o m p o u n d sa n d a c t i v a t e da l k e n e s 、d e h y d r a t i o nr e a c t i o na n de t h e r i f i c a f i o n r e a c t i o nw i t ha l c o h 0 1 3 b a s eo nc cb o n d - f o r m i n gr e a c t i o nw i t ha c t i v em e t h y l e n ec o m p o u n d s ，u s e dc o u p l i n g p r o d u c t s - - p o l y c a r b o n y lc o m p o u n d s t os y n t h e s i s3 , 4 一d i h y d r o p y r i d i n 2 ( 1 n ) - o n e s 4 s t u d yo n e - s t e pi n t r a m o l e c u l a rr i n g - c l o s u r er e a c t i o no f a a l k e n o y lk e t e n e 一( s 回a c c t a l s b yr e d u c t i o na n ds y n t h e s i st y p eo f 8 - 1 a e t o n e sc o m p o u n d s k e yw o r d s ：a - h y d r o x yk e t e n e - ( s , s ) - a c e t a l s 、r e d u c t i o nr e a c t i o n 、2 - p y r i d i n o n e s 、 3 ，4 - d i h y d r o p y r i d i n - 2 ( i h ) - o n e s 、8 - 1 a c t o n e a i v 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及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东北师范大学或 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在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 童4 呈 日期：硼乡j 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件 和磁盘，允许论文被套阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制 手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：鱼l e l期：趁丑：! 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 耄导教师签嘉妻l 雩托、 日期：上o6 7 ，l 、i 通讯地址：东女竺咝睡逍塑望番趣童路研咤 电话：粥卜抟明饥吁 邮编：j 3 饥元铲 一背景 第一章背景和选题 1 羰基二硫缩烯酮化学简介 a 羰基二硫缩烯酮是一类多官能团的有机化合物，其官能团的多样性这一结构 特征赋予了这类化合物化学反应的多样性。自1 9 1 0 年i t k e l b e r 首次合成以来1 1 1 ，许多 化学家涉足a 羰基二硫缩烯酮化学这一领域的研究，使其成为近三十年来有机合成 化学中的一个研究热点。d i e t e d 2 1 、j u n j a p p a t 3 1 、k o l b i 4 l 平u y o k o y a r n a 5 】等均对这一领 域的工作做过长篇综述，刘群【6 1 也对相关工作做过摘录。 图1 1 哥羰基二硫缩烯酮 如图1 1 所示o f , 羰基二硫缩烯酮类化合物中碳碳双键两端分别连有两个烷硫基 限3 s ) 及酰基( r 2 c o ) ，因受烷硫基推电子及酰基拉电子共同作用的影响，碳碳双键被 高度极化，羰基和b 位为亲电中心，a 位为亲核中心，因此a 一羰基二硫缩烯酮属于l ，3 双亲电体，可与合适的双亲核体发生反应生成环状化合物。根据软硬酸碱理论，则 羰基可以看作较硬的亲电中心，b 位可以看作较软的亲电中心【7 】，因此可以选择合适 的软、硬亲核试剂，选择性地进行l ，2 - 力口成或1 。4 共轭加成反应而设计生成目标分子。 b 位所连烷硫基的不同及其连接方式的差异( 环与非环、体积的大小等) 对反应也有 调控作用，导致产物的不同。这种可变的官能团转化、软一硬亲电位点的共存以及其 可能的转化和烷硫基的调控作用使得羰基二硫缩烯酮类化合物成为一种非常有用 的合成中间体，被广泛地应用到构建碳环、杂环和非环体系中。 2 硼基二硫缩烯酮的制备 a 羰基二硫缩烯酮的制备一般常用到四类试剂：具有活泼亚甲基的化合物1 、 碱、二硫化碳及卤代烷。1 在合适的碱及溶剂的作用下拔除亚甲基上的氢形成烯醇 负离子，然后与二硫化碳作用，最后经硫负离子的双烷基化生成相应的0 【羰基二硫 缩烯酮【s j ( e q 1 1 1 。 且 捻一i ：x 亨旦 认品心c s 人b 汰、 。 7 4 9( e q 1 4 ) 最近，s a t h e e s h 等人用n a b h 4 还原二甲硫缩烯酮1 0 ，以高产率得到l ，2 还原产物 1 1 ，继而在l a w e s 湖试剂的作用下得到全硫代羧酸酯1 2 【1 4 】( c q 1 7 ) 。 o s c h ， o hs c h 3 s r 八芦s 渊，堂箫竽lr 1 人芦s c 一，号怒 r 令产s c h 。 r 2r 2 1 2( e q 1 - 7 ) j u n j a p p a 等人在9 0 年代初期对用n a b h 4 还原a 羰基二硫缩烯酮进行了深入的研 纠删，探讨在不同条件下，还原反应的区域选择性以及还原产物在有机合成中的应 一 峪 吖 坐 峪 用问题。j u n j a p p a 等人发现利用n a b i - 1 4 - n i c l 2 作为还原剂对化合物1 3 进行还原得化 合物1 4 l ”i ，而利f f j n a b t l d a c o h 作为还原剂时，得到的是l ，4 还原产物1 5 ，当利用 n a b h 3 c n a c o h 作为还原剂时得到的是l ，4 还原、消除产物1 6 7 b j ( e q i - 8 ) 。 r 1 丫“s c ! ! 啦型垡 确 , s o h a $ c h 3 、办s c h 3 幽虫幽! 凡丫人s c h 3 r 沁r 1 5 ( 钓1 - 8 ) g a m m i l l 等人使用l i a l h 4 还原a 羰基二硫缩烯酮1 7 时，得到羰基和碳碳双键同 时被还原的产物。使用氘代的氢化铝锂( l i a l d 4 ) 还原1 7 ，经过分析还原产物1 8 【1 6 l 发现这类还原反应具有立体选择性( e q 1 - 9 1 。 馨 h 1 71 8 ( e q i - 通过控制还原反应的温度，用l i a l 地可以选择性地还原o f 羰基二甲硫缩烯酮1 9 的羰基，得到化合物2 0 ，当在回流的温度进行还原时，羰基和碳碳双键均被还原， 得到化合物2 l 【1 7 j ( c q 1 1 0 ) 。 0 hs c h 30 s c h 3 s ；。上警、从s ：。 1 9 !些l人oh人scshcarefluxthf v 了5 u h 3 2 1 ( e q 1 - 1 0 ) o r 羰基二硫缩烯酮的还原产物是非常有用的有机合成中间体，可利用其制备环 f 蝴 2 2 1 引，丫- 内酯2 3 i ，呋喃2 4 口。肄化合物( e q 1 1 1 ) 。 4 制。 竹心写侣 艮 时 b艮 r r 1 佗业h 太r f 黼火s 詹2 b f 3 e k 洲“如詹 眦打r 2 8 獬等m 孙麓r r ，人。小2 ”叫4r 1 人麓 3 1 2 在金属化合物作用下进行的还原反应 用z n z n c l 2 - t m e d a ( 四甲基乙二胺) 还原二甲硫缩烯酮2 5 ，还原剂的用量不同， 所得到产物也不同，随着z r d z n c l 2 - t m e d a 用量的增加，还原的程度逐渐加深，分 别得到化合物2 6 ，2 7 1 9 1 2 8 1 2 q ( e q 1 一1 2 ) 。 z n z n c l 2 0s c h 3 z n z n c l 20 。 等糕詈堕一s c 一。 落篙笔竽一七叭 一。硼i 烈孙。舢， ( e q 1 - 1 2 ) 在镁一甲醇体系中，o 【，a 二羰基环二硫缩烯酮2 9 可以被选择性地还原碳碳双键 得到化合物3 0 2 2 1 ，而羰基不被还原：o l 一芳甲酰基环二硫缩烯酮3 l 中的羰基和碳碳双 键均被还原，得到化合物3 2 ：而脂肪族的3 3 在镁一甲醇体系中的还原选择性较差， 得到还原产物3 4 和3 5 的混合物( e q 1 1 3 ) 。 簿恐魄帮壤 半堕。 j i | | v l 警 型 矗。m * 击 u 一m g 册 r 印一m g r 船+ r 册r 丽r 凡工s ，j + r r 2 r 2 r 。2 3 5 ( e q 1 - 1 舢 3 1 3 在其他还原剂作用下进行的还原反应 g a m m i l l 等人使用9 b b n 或儿茶酚硼烷还原a 羰基二硫缩烯酮类化合物3 6 ，分别 得到还原产物3 7 和3 8 【2 4 】( e q 1 一1 4 ) 。 o o $ c h 3 r i ，l 、r “s c h 3 ! ：b ! 生r i ，j l 、f 火s ：h 3 r 2 3 73 6 i 峋1 - 1 4 ) o k a u c h i 等人使用d i b a l h 还原a 苯甲酰基- l 硫缩烯酮3 9 ，以高产率得到了1 ， 2 还原产物4 0 【2 5 j ( e q 1 1 5 ) 。 强。b 罢礤阳 3 2 * 羰基二硫缩烯酮的l ，3 羰基转移反应 a ，b 一不饱和羰基化合物是有机合成化学中的一种重要合成中间体，其合成方法 较多，而1 。3 一羰基转移反应是合成a ，1 3 不饱和羰基化合物的一种通用方法l l ，”】。7 0 年代中期，t r o s t 2 6 】等人系统研究了烃基化1 ，3 - 羰基转移反应，内容包括两点：( 1 ) 羰 基化合物与乙烯基( 或取代乙烯摹) 金属有机试剂加成产生的分子间l ，3 羰基转移反 应；( 2 ) o t ，b 一不饱和羰基化合物与烃基金属有机试剂加成发牛的分子内l ，3 羰基转移 6 峪 反应( c q 1 一1 6 ) 。o r , 一羰基二硫缩烯酮属于p 位连有两个烷硫基的a ，d - 不饱和羰基化合物， 因此可以发牛1 3 羰基转移反应。 o r 少+ 一鬟r ( e q 1 - 1 6 ) 早在6 0 年代，i r e l e n d 和m a r s h a l l 就首先认识到烷硫基在l ，3 羰基转移中的调控作 用，t h u i l l i d 2 1 等人的进一步研究，得到了丰要为瑾，肛不饱和硫代酯的产物。8 0 年代， d i e t e 等人率先对a 羰基二甲硫缩烯酮的烃基化l ，3 羰基转移反应进行了系统研究， 在此基础上提出了l ，3 羰基转移方法。 3 2 1 与有机金属试剂加成实现的1 ，3 羰基转移 d i e t e 2 7 】将0 l 羰基二甲硫缩烯酮4 l 与有机锂加成得到羟基二甲硫缩烯酮4 2 ，4 2 在氟硼酸的催化下，反应得到甲硫酯4 3 ，而用其他无机酸催化剂时产率很低。当4 l 为环酮类二甲硫缩烯酮化合物时，得到构型确定的硫酯：而当4 l 为链酮类二甲硫缩 烯酮化合物时得到顺一反异构的混合硫酯( e q 1 1 7 ) 。 r a o 芦s c 。h c 3 。且秽o h s c s h c 3 。靠r 冬r 产os c 心 r 2r 2r 2 4 1 4 3 ( e q 1 1 7 ) j u n j a p p a 等人成功地将甲基碘化镁等g r i g n a r d 试剂用于1 ，3 羰基转移反应中。环 酮类二甲硫缩烯酮“与甲基碘化镁加成得到4 5 ，然后在b f 3 e t 2 0 的作用下，在不同 的溶剂中分别得到两种不同的环烯酯4 6 ，4 7 1 2 s l ( e q 1 1 8 1 。 7 烨艮 一 # 艮 r a o 少s c 。h c 3 。些业r a 少。c 。些业 r 2 4 4 r i = r 2 = ( c h 2 ) 知( c h 2 ) 4 m e 一：f c h 3 r 擀s c h 3 r 2 4 5 b f 3 e t 2 0 i m e o h m e0 r 少o c 一。 r 2 j u n j a p p a 等人又将r e f o r m a t s k y 试剂用于1 ，3 一羰基转移反应中，o f , 羟基二甲硫缩烯 酮4 9 通过分子内1 ，3 羰基转移，合成了羧酸酯5 0 【2 9 l ( c q 1 1 9 ) 。 0s c 。h 吼3 羔吼o o c * 毪声堂 4 84 9 h 5 0( e q 1 - 1 9 ) 3 2 2 通过还原反应实现的1 ，3 羰基转移 o r , 羰基二硫缩烯酮的还原产物a 羟基二硫缩烯酮属于烯丙基醇，在酸催化下 可以发生i ，3 一羰摹转移反应，得到a ，争不饱和酯、a ，p 不饱和硫酯和a ，p 一不饱和羧酸。 d i t e r 及j u n j a p p a 的研究小组先后报道了不同的催化重排反应的试剂。其中，d i t e r 及 其合作者发展了h g o h g ( o a e ) 2 与h b f 4 结合的催化剂，并能够通过控f l ；i h g o 的用量 分别得到相应的羧酸5 2 或者a ，d 一不饱和硫酯5 3 【2 7 t2 8 1 ( e q 1 2 0 ) 。 4 8 h b f 4 2 e ah g o r t 7 5 1 0 = m r l b f 4 , 0 7 e q h g o “7 5 5 3 ( e q 1 - 2 0 ) a 羰基二硫缩烯酮经还原然后1 ，3 一羰基转移反应也应用在合成多烯酯5 5 p o 方面 ( e q 1 2 1 ) 。 ( e q 1 - 2 1 ) 泓 群 皆 鲫 。叶爷 州 。叶 毗 叶弱 黯嚣 沓 共轭多烯类a 羰基二硫缩烯酮的还原产物5 6 在b f y e t 2 0 的作用下发生l ，3 羰基 转移反应，得到环酮类的重排产物5 7 ，5 8 ( e q 1 2 2 ) 。 学举心学艿心 j u n j a p p a 等人用二甲硫缩烯酮5 9 的还原产物6 0 ，经s n c i d c h 3 n 0 2 处理，通过分 子内重排，合成了环戊烯基甲硫酯6 l 【2 9 , 3 2 1 ( e q 1 2 3 ) 。 ( e q 1 - 2 3 ) 3 2 3 通过其他反应及试剂实现的1 ，3 羰基转移 j u n j a p p a 等发现a 一烯酰基二甲硫缩烯j 驱j 6 2 在b f 3 e t 2 0 催化下，用h g c l 2 脱硫，合 成了化合物6 3 【3 3 】( e q 1 2 4 ) 。 r令丫s：一。皆r，从r20 s c h0 0 吼 3 ( e q 1 - 2 4 ) 3 3 衅羰基二硫缩烯酮的环合芳构化反应 a 一羰基二硫缩烯酮的环合芳构化反应从上个世纪8 0 年代有文献报道以来，由于 其有效的由链状化合物合成取代苯系芳烃及杂环化合物，而成为研究热点，近几年 有较多关于这方面的文献报道3 4 】。 3 3 1 烯丙基型金属有机试剂参与的环合芳构化反应 1 扫j u n j a p p a 领导的研究小组一直致力于甜羰基二硫缩烯酮的环合芳构化反应研 究。最近几年的工作主要是关于多取代萘、多取代苯并杂环化合物的合成，这些结 构单元在许多具有生物活性的物质中均有发现，因此在天然产物的合成中有重要作 用。1 9 8 4 年，j u n j a p p a 及其合作者首次报道了烯丙基氯化镁区域专一性地与a 一羰基 二硫缩烯酮发生的1 , 2 - 加成一芳构化跳( e q 1 2 5 ) 。格氏试剂首先亲核加成a 羰基二 甲硫缩烯酮“中的羰基生成醇6 5 ，然后经b f 3 e t 2 0 催化的成环芳构化反应生成芳甲 硫醚类化合物6 6 t 3 4 b 1 。研究发现，反应对于从环状或非环酮衍牛出来的二硫缩烯酮具 有通用性。 材os c s h 呲a 蔷器h 旺o r s 湖c h a 。 j u n j a p p a 及其合作者进一步研究了甜苯甲酰基二甲硫缩烯酮6 7 与烯丙基溴化镁 的环合芳构化反应，发现在同样的反应条件下，没有得到预期的联苯，而是生成了 多取代的茚6 9 【3 】( e q 1 2 6 ) 。对于这一实验结果，j u n j a p p a 等将其归因于过渡态中的空 间排斥作用。 矿、，m g b r e h o t h f i o c 踬一 6 86 9( e q 1 - 2 6 化合物7 0 与烯丙基格氏试剂发生l ，2 加成得到化合物7 l ，然后7 1 在环合芳构化 条件下生成取代苯并环戊烷化合物7 2 【3 5 l ( c q 1 2 7 ) 。 r ! 巳：! 嫂! 呈! ! 垒坐： * b f 3 。e h o c o h e 7 2 ( 明1 - 2 7 ) 3 3 2 炔丙基型金属有机试剂参与的环合芳构化反应 与烯丙基格氏试剂类似，炔丙基溴化镁也能与( 7 - 一羰基二硫缩烯酮7 3 发生l ，2 加成环合芳构化反应，产物是苯甲醚类化合物7 5 【3 6 1 ( e q 1 2 8 ) 。 1 0 一 万 鬻 r 汕。扭q 魄 募 蓊 坠n嗓 爷双 r 榷- - - r 2 。字h 蜉o 严s 。c 吼h 3 詈 l q 1 - 2 耐 j u n j a p p a 及其合作者成功地将氰亚甲摹锂应用到环合芳构化策略中，合成了多 取代的吡啶化合物。研究中发现酸的选择决定醇7 7 反应的取向：用b f y e h o 催化 时，生成1 。3 丁二烯类化合物7 8 ；用磷酸催化则生成了毗啶7 9 。j u n j a p p a 等人提 出了一种可能的反应机制来解释7 9 的牛成，其中涉及到分子间或分子内甲硫基重 排以及分子内的r i t t e r 反应( e q 1 2 9 ) 。 l q 1 - 2 9 ) 3 3 3 苄基型金属有机试剂参与的环合芳构化反应 j u n j a p p a 等进一步将这种环合一芳构化策略应用到稠环芳烃的合成中。他们利用 苄基型金属有机试剂与a 羰基二硫缩烯酮反应，合成了一系列多取代的稠环芳烃如 萘、菲等，这些结构单元在木酚素、萘喹啉和蒽类等天然产物中均有发现1 3 5 1 。他们 发现金属有机试剂的种类以及金属有机试剂的芳环上取代基的位置和类型均影响金 属有机试剂与昏羰基二硫缩烯酮的加成方式( 1 , 2 或l ，4 - 力口成) 。 当用苄基溴化镁与a 羰基二硫缩烯酮8 0 发生环合芳构化反应时，1 , 4 和1 2 - 由口成 反应先后进行，生成了化合物8 l ，然后在b f 3 e t 2 0 的作用下环合芳构化生成苄基取 代的萘衍生物8 2 【3 9 ( e q 1 3 0 1 。 1 1 2 ( e q 1 - 3 0 ) 妨一囝 聚 鑫r 苄基锂和间甲基苄基锂与o r , 羰基二硫缩烯酮8 0 反应时，专一地以l ，2 - 加成方式 进行，环合芳构化分别生成甲硫基取代的萘8 2 和8 4 ：邻甲基苄摹锂与8 0 以1 , 4 和 1 , 2 一加成方式进行反应，环合芳构化生成苄基取代的产物8 6 l 帅1 ( e q 1 - 3 1 ) 。苄摹锂以 1 , 2 - 力口成方式与8 0 反应是由于苄基锂的苄基负离子与锂离子间结合紧密，有利于电 性控制的l ，2 _ 力口成，另外，此种结果也可能源于锂离子同羰基的络合作用；而邻甲 基苄基锂由于甲基的空间位阻破坏了这种束缚作用，故能发生l ，4 - 和1 , 2 - 力n 成反应； 无空间位阻的间甲基苄基锂则又以1 2 方式与踟加成。 承嚣! 母瓮浆 jcb。fh6，set：201 ，, ，4 细- a d d d 。i 黼t i o nl 一。； l c 8 b f h 6 3 - e ，t 2 0 ：警蠢i 警 8 6 l 柏1 3 1 在用萘亚甲基格氏剂与8 0 反应合成菲环时，j u n j a p p a 等人发现蔡环上亚甲基的 位置也影响反应的方式。2 一萘亚甲基格氏试剂发生1 , 4 和l ，2 - 力成反应，环合芳构化 后生成2 萘亚甲基取代的菲8 7 ，而1 萘亚甲基格氏试剂则发生1 , 2 一加成，环合芳构 化后生成甲硫摹取代的菲8 8 4 1j ( e q 1 - 3 2 ) 。萘亚甲基格氏剂中，亚甲基取代位置的不 同导致萘亚甲摹格氏剂与8 0 加成方式的不同是由于2 萘亚甲基格氏试剂中亚甲基 上的负电荷倾向于向萘环离域，这种离域作用使得亚甲基的两个氯原子与萘环接近 共平面，发牛l ，4 一和l ，2 功口成：1 萘亚甲基格氏试剂中亚甲基上的氢由于受到邻近氢 的空间排斥，离域作用被破坏，因而有利于电荷控制的1 ，2 功口成。 归 b 一目小 皓拯 毪 r 磁 0 了m g c i 。1 。4 。- 。a 。n 。d 。1 l 。- 2 。- 。a 。d 。d 。i 。l j o r l ! 譬os c 吼h 3 r 2 磐i 妒 1 2 a d d i a 。， ； 8 8 q 1 - 3 2 ) 为了进一步证实对以上实验事实的解释，j u n j a p p a 等人选择了带有强供电子基 的苄基格氏剂与8 0 反应，j u i a p p a 认为强供电子基将会阻碍电荷从亚甲基向苯环 离域，所以应该以l 2 功口成方式进行反应，实验结果证实了这种推断( e q 1 3 3 ) 。 a 乜罟l 1 2 0 a d d i t i o nl 9 0 ( e q 1 3 甜 3 3 4r e f o r m a t s k y 试剂参与的环合芳构化反应 r e f o r m a t s k y 试剂也能应用到与a 一羰基二硫缩烯酮的环合芳构化反应中，生成多 取代酚。研究中发现r e f o r m a t s k y 试剂的用量对反应有影响：加入1 5 当量时，仅生 成二烯9 2 ；若用新制备的r e f o r m a t s k y 试剂处理9 2 或直接) j d a 4 0 当量的 r e f o r m a t s k y 试剂时，会得到终产物多取代酚9 3 1 4 3 ( e q 1 3 4 ) 。 ! 塑里! ! 垫! ! ! ! ：! 塑：! p h h ! 塑! 生塑! 璺坚：! 塑：! p h h ( e q 1 - 3 4 ) 埴 菩 翌。篡 毗 毗 母 赞齄 心 时 吖 能吃心。辫i i 吖、 舔蕊一 3 3 5 取代乙氰参与的环合芳构化反应 j u n j a p p a 等人把芳基和杂环基取代的乙氰应用到环合芳构化反应中，仅羰基二 硫缩烯酮9 4 和取代乙氰反应生成化合物9 5 ，环合芳构化后得至i 9 6 和9 7 1 两种化合物 ( e q 1 - 3 5 ) 。 n c , j ，：二：一 n a h d m f 9 7 l q 1 , 3 5 ) a - 羰基二硫缩烯酮9 8 分别与2 乙氰基噻吩和3 乙氰基噻吩发生1 , 4 加成反应得 化合物9 9 和1 0 1 ，然后在t s o h 催化下环合芳构化得到1 0 0 和1 0 2 ( e q 1 3 6 ) 。 。三器一举臬谁 1 0 0 g b1 0 1 础l 1 0 2 ( o q 1 - 3 m 3 3 6 其他试剂参与的环合芳构化反应 b a r u n 等人发现应用o r 羰基二硫缩烯酮进行的芳构化新型反应。在此之前的芳构 化反应主要是 3 c + 3 c 环合芳构化反应，而这种新的环合芳构化反应是应用a 一羰 基二甲硫缩烯酮1 0 4 或1 0 6 与亚甲基酮化合物1 0 3 进行 4 c + 2 c 的环合芳构化反应，合 成取代酚类化合物1 0 5 署f 1 1 0 7 t 4 6 1 ( e q 1 3 7 ) 。 1 4 g 宅分撕裂徐州 陋 叫书却 i 降 害o s c h 3 y 1 o 1 s c h 3 i ”1 0 6 毕锡和等人发展了区域专一性的 5 c + 1 c 成环策略，利用m 烯酰基二硫缩烯酮 1 0 8 和硝摹烷烃反应合成了一系列多取代酚类化合物1 0 9 1 4 7 ，并且通过中间体的捕 捉，提出了可能的环合芳构化反应机理( e q 1 - 3 8 ) 。 + t 。啦盥r 2 。 3 4 口- 羰基二硫缩烯酮合成杂环的反应 3 4 1 合成五元杂环 二硫缩烯酮可与多种亲核体进行反应，合成五元或六元杂环及稠杂环化合物， 为合成杂环化合物提供了一条便捷的途径是o r , 一羰基二硫缩烯酮化学一个非常重要的 研究方向【4 引。近几年在合成具有天然产物特殊结构单元的杂环化合物方面有较多的 相关报道。 r u d o r f 和a u g u s t i n 在研究仪一氰基a 一羰基二硫缩烯酮1 1 0 与烷基肼的环合反应 时，发现烷基的种类影响反应的选择性：甲基肼与1 1 0 反应是伯氨基先取代一个烷 硫基，然后再环合生成4 氰基吡唑1 1 1 ；而苯肼则是仲氨基先取代一个烷硫基，然 后再环合生成毗唑1 1 2 。羟胺与1 1 0 反应生成氰基取代的嚼唑1 1 3 4 9 1 ( e q 1 3 9 ) 。 一 誓 一 洲 l飞。h懈 l w 甚 艮 矾 。肛 1 1 0 j h 0 毗 伊n h n h 2 阿洲3 h 蝓3 c s n n 。_ ：忍 l q 1 - 3 9 ) 毕锡和等人用4 吡啶基、2 吡啶基和2 一喹啉基甲醛和o 【一羰摹二硫缩烯酮1 1 4 发生 缩合反应，用酸处理后发生分子f q a n t i m i c h a e l j j g 成反应，以高产率制得了特窗酸类 化合物1 1 5 1 5 0 l ( e q 1 4 0 ) 。 1 4 0 1 ) n a o h e t o h h 2 0 r t + a r 八h2 而而：广一 日p _ 、 r 、彳1 以押 。飞 1 1 = 2 1 1 5 a r = 4 中y r i d 2 - p y 喇y i 2 - q u i n o y l ( e q t 4 0 ) 3 4 2 合成六元杂环 c o m p p e r 和t o p f l 首先报道了1 , 3 一含氮双亲核体与o t 一羰基二硫缩烯酮1 1 6 的成环 反应。他们利用杂环氨基化合物：2 氨基吡啶和2 一氨基苯并噻唑分别与1 1 6 反应合 成了稠杂环分子1 1 7 和1 1 8 5 1 1 ( c q 1 4 1 ) 。 壁垫。a 震心型殳 n - b u o h 1 h r e f l u x 6 n n b u o h ，5 h r e f l u x o f n 。洲 吣入s c h 3 1 1 8i 41 = 4 1 i 随后，j u n j a p p a 及其合作者拓展了这一合成策略。他们用胍和硫脲等作为l ，3 - 双亲核体与o f , 羰基二硫缩烯酮1 1 9 反应，合成了多取代的嘧啶类化合物 1 2 0 1 5 2 】( e q 1 - 4 2 ) 。 1 1 9 x h 2 n 儿n h 2 b a s e x = n h s 1 6 峪 巡旦 爷 心 声z、心 l楚6川 眦 b 4 鼢 苫慷 一 器 毕锡和等人成功地将 5 c + 1 c 成环策略扩展到合成杂环化合物中1 4 ”，实现了c t 烯酰基二硫缩烯酮1 2 1 与胺的 5 c + 1 n ，合成二氢- 4 吡啶酮类化合物1 2 2 1 5 3 1 ；a 一烯 酰基二硫缩烯酮1 2 1 与n a 2 s 9 h 2 0 的 5 c + 1 s 1 成环反应，合成了多取代的二氢4 噻 喃酮类化合物1 2 3 1 “1 。实验表明，多种胺类化合物都可以应用到该成环反应中，反 应具有普适性，而且使用无毒的n a 2 s 9 h 2 0 作为硫源合成含硫杂环是该合成策略的 一个优点( e q 1 - 4 3 ) 。 篇r 愈o 二靠r a o ： 3 5 巾羰基二硫缩烯酮的a 一- 官能化反应 对甜羰基二硫缩烯酮的研究主要集中在其a 羰基和b - 碳及碳碳双键发生的反 应，而对其渺碳的反应研究较少。j u n j a p p a 等人报道了用n b s 与a 一芳甲酰基二硫缩烯 酮的* 碳的反应【5 5 】。由于羰摹吸电子作用及双烷硫基的强供电子作用必然使得c 【一羰 基二硫缩烯酮的双键高度极化，因而a 位具有较强的亲核性，能够与亲电物种发生 反应。据此，我们课题组提出了仅官能化反应的概念，对a 羰基二硫缩烯酮的僻碳 进行了修饰( e q 1 4 4 ) ，使伍羰摹二硫缩烯酮作为有机合成中间体有了更广阔的应用 前景。 h n 0 3 h 2 s 0 4 ( e q 1 - 4 4 ) 最近，尹彦冰等成功地将q 羰基二硫缩烯酮作为活化的烯烃应用到 b a y l i s - h i l l m a n 反应中，在路易斯酸催化下，1 2 8 与醛发生【2 + 1 】型反应，生成取代的 l ，舢戊二烯产物1 2 9 5 6 1 ( e q 1 4 5 ) 。 1 7 ， 眨飞 s： o j r & 一 0 i | c 时k ra n兰+ n一 辨k 厂 ，艮 眨飞肿 。剁 o i 儿 r r 屯+ 儿最r 槲0 a r0 r 1 a s o k a n 及其合作者发现甜苯甲酰基化合物1 3 0 能够与v i l s m e i e r - h a a c k 试剂发生 反应，在a 一位引入甲酰基，生成q 甲酰基取代的二硫缩烯酮化合物1 3 1 【5 7 ) ( e q 1 - 4 6