（有机化学专业论文）ticl4net3低价钛体系在有机合成中的应用.pdf

摘要 低价钛试剂在有机合成中有着广泛的应用，自其诞生以来，人们就按照制备低价钛 试剂原料的不同丽把它化分为多个体系。近来人们发现用有机小分子n e t 3 还原t i c l 4 可 以用于制备低价钛试剂，此低价钛体系具有易制备、易操作、对环境友好等优点，但对 此体系的研究还不完善，为了进一步研究t i c l 4 - n e t 3 低价钛体系在有机合成中的应用 我们设计研究了此体系促进的三类偶联反应，分别用于形成新的c c 键、s c - s e 键以及 s s 键，并对反应条件进行了优化，对反应机理进行了探讨。 首先，我们设计并实现了t i c l 4 - n e t 3 低价钛体系促进的芳酰基鳞盐的还原偶联反应。 通过这一反应进一步扩展了t i c l 4 n e t 3 低价钛体系以及酰基鳞盐在有机合成中的应用， 为安息香类化合物提供了一条新的合成方法，其反应式如下： ! 垫：塑 n 2 ，c h 2 c 1 2 ，0 2 5 0 c 其次，我们用t i c l 4 n e t 3 低价钛体系成功地促进了硒氰酸酯偶联生成相应的二硒醚， 合成二硒醚的过程中我们还分离到了一个副产物，并通过这一副产物推出了t i c l 4 n e t 3 低价钛体系的生成机理。合成二硒醚的反应式如下： t i c l 4 - n e t 3 r s e c n ! +r s es e r n 2 ，c h 2 c 1 2 ，r t 我们还设计完成了烷基硫代硫酸钠盐在t i c l 4 - n e t 3 低价钛体系促进下的偶联反应， 为二硫醚的合成提供了一条便捷的路线，反应式如下： o r s s c l n a o t i c l 4 - n e c 3 。r s s r n 2 ，c h 2 c 1 2 ，r t 关键词：低价钛试剂、t i c l 4 一n e t 3 低价钛体系、芳酰基鳞盐、安息香类化合物、 硒氰酸酯、二硒醚、烷基硫代硫酸钠盐、二硫醚。 r h u 、， 一 、 h i o 0 h 、 。 pi川 暑 0 0 i i t c ： u，阻 o i 凡 j 。 i q r 【l a b s t r a c t t h el o w - v a l e n tt i t a n i u m r e a g e n t s h a v eb e e n w i d e l ya p p l i e d i n o r g a n i cs y n t h e s i s g e n e r a l l y ，r e d u c i n ga g e n t s s u c ha s m g ，z n ，s ml i ，a n dl i a i h 4 a r eu s e df o rt h e r e d u c t i o no ft i c i 4 ，s m a l lo r g m f i cm o l e c u l ou s e df o rt h i sp u r p o s ea r el e s sc o m m o n i n r e c e n ty e a r , t h e r eh a v eb e e nr e p o r t so nt h ep r e p a r a t i o no fl o w - v a l e n tt i t a n i u ms p e c i e s a n di t ss y n t h e t i ca p p l i c a t i o no ft h et i c l 4 - n e t 3r e a g e n ts y s t e m i no r d e rt oe x t e n dt h e a p p l i c a t i o no ft i c l 4 - n e t 3l o w v a l e n tt i t a n i u ms y s t e mi no r g a n i cs y n t h e s i s ，w es t u d i e d t h er e d u c t i v ec o u p l i n go fa r o y lt r i b u t y l p h o s p h o n i u mc h l o r i d e s ，o r g a n o s e l e n o c y a n a t e a n ds o d i u ma l k y lt h i o s u l f a t e sb yt h e1 0 wv a l e n tt i t a n i u ms p e c i e sf o r m e di nt h i sw a y f i r s t l y ，t h ea r o y lt r i b u t y l p h o s p h o n i u mc h l o r i d e sr e a c tw i t hl o w v a l e n tt i t a n i u ms p e c i e s g e n e r a t e du s i n gt i c l 4 一n e t 3s y s t e mt og i v et h ec o r r e s p o n d i n go h y d r o x y lk e t o n ea n d f e wo fd i k e t o n e t h i sw o r kn o to n l yo p e nan e ww a yf o ra p p l i c a t i o no ft i c l 4 一n e t 3 s y s t e mi no r g a n i cs y n t h e s i s ，b u ta l s op r o v i d e an e wm e t h o df o rs y n t h e s i so fq - h y d r o x y l k e t o n e sf r o ma r o y lt r i b u t y l p h o s p h o n i u mc h l o r i d e s s e c o n d l y ，w es t u d i e dt h ea p p l i c a t i o no fy i c l 4 一n e t 3l o w v a l e n tt t t t a n i u ms y s t e mi nt h e r e d u c t i v ec o u p l i n go fo r g a n o s e l e n o c y a n a t e w ef o u n dt h a tt h eo r g a n o s e l e n o c y a n a t e s c o u l db er e d u c e dt ot h ec o r r e s p o n d i n gd i s e l e n i d e si ne x c e l l e n ty i e l d s ，t h eb y p r o d u c t w h i c hw eh a v es e p a r a t e df r o mt h i sr e a c t i o ng i v e su s e f u le v i d e n c ef o rt h em e c h a n i s m s u p p o s eo f t h ef o r m a t i o no fl o wv a l e n tt i t a n i u m i nt h el a s t w ei n v e s t i g a t e t h er e a c t i o no fs o d i u ma l k y lt h i o s u l f a t e sw i t ht i c l 4 - n e t 3 l o w - v a l e n tt t t a n i u ms y s t e m ，a n dw ef o u n dt h a tt i c l 4 - n e t 3l o w - v a l e n tt i t a n i u ms y s t e m c o u l de f f i c i e n t l yr e d u c es o d i u ma l k y lt h i o s u l f a t e st ot h ec o r r e s p o n d i n gd i s u l f i d e s t h e a d v a n t a g e so f t h i sm e t h o d a r ee x c e l l e n ty i e l d ，m i l dr e a c t i o nc o n d i t i o n sa sw e l la ss i m p l e o p e r a t i o n k e y w o r d ：l o wv a l e n tt i t a n i u m ，t i c l 4 - n e t 3 l o w v a l e n tt i t a n i u m s y s t e m ，a r o y l t r i b u t y l p h o s p h o n i u mc h l o r i d e s ，a h y d r o x y lk e t o n e s ，o r g a n o s e l e n o c y a n a t e s ，d i s e l e n i d e ， s o d i u ma l k y lt h i o s u l f a t e s ，d i s u l f i d e 南开大掌学位论文电子版授权使用协议 论文丁i 以一腑5 伽竹敢律鸟在有机会拭中的应闻系本人 在南开大学工作和学习期间创作完成的作品，并己通过论文答辩。 本人系本作品的唯一作者( 第一作者) ，即著作权人。现本人同意将本作品 收录于“南开大学博硕士学位论文全文数据库”。本人承诺：己提交的学位论文 电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自 负。 本人完全了解直珏太堂图盅鳇差王堡在! 焦旦堂焦迨塞的篮堡查蓬。同 意南开大学图书馆在下述范围内免费使用本人作品的电子版： 本作品呈交当年，在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及论文全文 部分浏览服务( 博士论文前2 4 页，硕士论文前1 6 页) 。公开级学位论文全文电 子版于提交1 年后，在校园网上允许读者浏览并下载全文。 注：本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适用。 院系所名称：化学防糠断 作者签名：痧铷、赶 学号： c i 0 3 移 日期：2 0 0 4 年于月工6 日 商开大学硕 ：学位论文 第一章前言 第一节低价钛试剂的起源、属性及制备方法 1 1 1 低价钛试剂的起源、属性 在v o l p i n 和s h u r l 等人发现低价钛可在温和的条件下吸附、固定分子氮之后，低价 钛试剂得到广泛的关注。用低价钛试剂诱导的醛酮偶联制备相应的烯最初是在1 9 7 3 和 1 9 7 4 年由t y r i i k 2 pm u k a i y a m a3 和m c m u r r y 4 等人报道的。而后m c m u r r y 课题组用三氯 化钛和氢化锂铝制备低价钛并对其反应进行了广泛的研究。现在通常把低价钛促进的羰 基偶联成烯反应称为“m c m u r r y 反应”。 自低价钛的首次应用至今，其新的反应体系不 断地出现( 例如：t i c l 4 z n 体系，t i c l 4 n e t 3 ，t i c l 3 l i 萘t h f 体系5 ) ，方法不断地得到优 化、完善( 例如：“瞬息”反应6 ) ；反应底物不断地扩展，从传统的醛、酮7 发展到羧 酸衍生物8 、亚胺9 、腈。低价钦试剂是丰富的电子来源和高度的亲氧试剂，这些特点 使得低价钛试剂被广泛地应用于有机合成，从羰基化合物制备简单的对称烯“、频哪醇 “，到杂环化合物”、大环系统“抗癌药( r ) t a x o l 制备过程中的具有战略意义的八元 环的合成、大量复杂的天然产物的合成塔，低价钛试剂均体现出很大的优越性。在化学 键的构成方面低价钛除了能促进形成c c 键外，还可诱导c 杂原子键的形成 。 1 1 2 制备方法 大多数的低价钛试剂都是以t i ( i i i ) 、t i ( 1 v ) 的氯化物为原料经一些金属或金属氢化物 还原得到的，最初广泛使用的低价钛试剂是由t i c i 3 l i a i h 4 制备的。通过对试剂再现性 问题的改进又产生了许多新的方法。如：m c m u r r y 等人于1 9 7 6 年报道的t i c l 3 k t h f l 8 和之后不久报道的t i c l 3 z n c u ，t i c l 3 l i 哼，以及其他人报道的t i c l 4 z n 邝比啶2 0 和t i c l 3 g o 石墨“。这些方法在制备的难易程度和再现性上均优于传统的t i c l 3 l i a i h 4 2 2 方法。最近 报道的t i c l 3 一l i 一萘一t h f 2 3 是迄今为止羰基偶联制备烯烃的最好的试剂，它可诱导脂肪和 芳香羰基化合物生成烯烃，而且反应温度低，反应时间短。 迄今为止常用的低价钛试剂的制各方法及使用溶剂总结如下表： 南开大学烦士学位论文 t a b l e1 低价钛的制备方法及使用溶剂 含钛试剂还原剂添加剂溶剂 t i c l 、 l i a l h d e t 3 n d m e ：t h f k d m e ；t h f ；石墨 l i d m e ；t h f n a d m e ；t h f z n r a s i c id m e ；t h f ；二嗯烷 z n - c ud m e z n a g d m e m g 苯磷二酚 t h f t i c l 4 l i a l h tt h f t e d m e s mt h f z n t h f ；毗啶 z n t m e d a c h 2 c 1 2 - t h f m g t h f m g t m e d a t h f m g h g t h f z n c ud m e l i - h g t h f l i b h 4 t h f n e t 3 c h 2 c 1 2 t i e l 2l i a i i - h c h 2 c h j b u c n z n c h 2 c 1 2 t b u c n c u c h 2 c h b u c n t i c i ， l i 萘t h f 商业钛粉添加剂：氯硅烷d m e ：t h fc h 3 c o o e t 2 南开大学硕士学位论文 第二节低价钛试剂在有机合成中的应用 1 2 1 低价钛试剂促进的醛酮的频哪偶联反应 羰基化合物的频哪偶联反应是形成碳碳键的重要方法。该法在一个反应中同时生成 一个碳碳键和两个相邻的羟基这两个相邻羟基所在的碳原子可能是两个新生成的手性 中心：而生成的频哪醇，既可脱水生成烯烃，又可进行频哪醇重排反应，因此可以在天 然产物的合成中发挥重要作用。苏式邻二醇经拆分后可用于不对称合成中的手性辅助剂 因此近些年来，高立体选择性的频哪醇反应倍受重视。 在低价金属促进的羰基还原偶联反应中，低价钛是一个有效的试剂。m u k a i y a m a 2 4 报道了t i c l 4 z n 还原芳醛或芳酮高产率地生成1 ，2 二醇。最近对低价钛促进的频哪偶联 反应的研究主要集中在温和条件下高产率、高立体选择性地生成二醇。如在 t i c l 4 z n t m e d a 2 5 ，t i c l 4 v l g t m e d a 2 6 体系的促进下，芳香醛可以高产率高立体选择性 地生成频哪偶联产物。 o 2 a r 儿h s c h e m e l t i c l 4 一z n t m e d a o ho h + a 7 、入a ， - h 0 t a b l e2 低价钛促进的立体选择性频哪偶联反应 a ry i e l d ( )d l ：m e s o p h7 7 o n l yd l p - f c 6 h 4 8 8 o n l y d l p c 1 c 6 h 4 8 6 o n l yd l m b r c 6 h 4 9 43 4 6 ：l t i c l 4 z n t h f 体系也被用于有抗癌和抗h i v 活性化合物的合成”。 s c h e m e 2 o t i o l 4 - z n t h f 南开大学硕士学位论文 t i c l 4 一m g 诱导的立体选择性的频哪醇偶联反应 t i c l 4 m g 厂r m e d a ( 绝大多数情况下只生成外消旋产物) 2 8 。 s c h e m e 3 o h 2a r c h o t i c l 4 - m g t m e d a + 反应的最优模式是 y i e l d = 9 3 ：o n l y ”d l ”c a l lb ef o u n d 用c u 还原t i l 4 制各的低价钛试剂也可以促进频哪偶联反应盟。 s c h e m e 4 p h ，、h训c u甲“p h ( h l c ) 2 ，o 阳1 h 蒜是而r n 飞i c 2 ) 2 p h 1 2 2 低价钛试剂促进的m c m u r r y 成烯偶联反应 低价钛试剂自产生以来就被用于制备烯烃。低价钛促进的羰基还原偶联反应，温度 是一个重要的因素：在o 左右主要产物为频哪醇，回流条件下主要产物为烯烃。 m c m u r r y 成烯反应还用于含磷配体的合成孔。 s c h e m e5 0 m e fm e ，。等m e + 卧1 鬲i ，厂飞状+ y i e l d ：4 1 y i e l d ：2 9 低价钛试剂还原羰基化合物脱氧偶联成烯，是继w i a i g 反应后又一个具有合成意义 的制各烯烃的方法。它可以一步合成高位阻的烯烃，如亚佥剐基金冤4 烷的合成可以用金 刚酮在低价钛作用下一步合成。 s c h e m e6 o t i c l 3 l i - 。_ _ _ 。_ 。- _ _ _ _ 。一 4 掣 时 h 南开大学硕士学位论文 此方法可用于许多高位阻烯烃的合成： t a b l e3 低价钛促进的高位阻烯烃的合成 底物产品试剂产率( )参考文献 _ l t i c i j k 门r h f 3 73 2 、b o 净= t i c i j l i a i h 4 f f h f 1 23 3 弋广 9 43 4 t i c l 3 z n - c u ，d m e 必必火 ；0 、产弋， t i c l 3 l i a i h d t h f 4 03 5 过 髯 t i c l 4 z n f r h f 6 8 33 6 ：o 7 0 b3 7t j c l 4 l a l h 订h f 逍 逍r 、t = = o 目 t i c l 3 l _ a i h 4 厂r h f 8 。3 8 一膏 黻 t i c l 3 l i a i h 4 厂r h f 1 33 9k = o 注：a ：只有e 型。b ：e z 墨i ：l 。c ：e z = 1 2 ：l 。 低价钛促进的羰基化合物的还原偶联反应，既可以用在相同分子之间偶联。又可以 用在不同分子之间交叉偶联。由于交叉偶联的同时可能会发生自偶联，副产物较多，所 以在合成时一般使一种底物过量。如用过量廉价的丙酮与另一分子羰基化合物反应可得 到产率较高的交叉偶联产物，而丙酮自身偶联副产物低沸点的四甲基乙烯易与产物分离。 可用此法方便地制备亚异丙基型烯烃。此外用二芳酮进行交叉偶联也可得到高产率的交 叉产物。4 0 s c h e m e7 p h 2 c o 十c h 3 ( c h 2 ) s c h o 一p h 2 c = c h ( c h 2 ) s c h 3 + p h 2 c = c p h 2 8 1 9 5 + c 6 h 1 3 c h 。c h c 6 h 1 3 8 南开大学硕士学位论文 低价钛试剂也被广泛应用于天然化合物及医药的合成。 1 ) b 胡萝h 素的合成4 1 。 b 胡萝b 索是一种食用色素，也是维生索a 的前身。可由视黄醛通过低价钛试剂 t i c l 3 l i a l h 4 或t i c l 以i a l i - h 促进的还原偶联来制各。反应如下： s c h e m e8 净c h o 旦些 2 ) 抗癌化合物t a m o x i f e n 的合成。4 2 如o。m e 2 + 旷o 0 7 n m 。2 8 8 在低价钛促进下的二羰基化合物的分子内偶联是合成环状烯烃的重要方法之一生 成的环状烯烃产率较高，而且在环的大小方面无限制。其通式如下： s c h e m e1 0 r 1 妒oo v 尺2 () 一( c h 2 ) t i c l 3 z n - c u 而用t h o r p - z i e g l e r 和d i e c k m a n n 反应制备大环环烯时产率较低，所以低价钛试剂 是一种制备环烯的理想试剂。为了保证羰基化合物的分子内偶联，而抑制分子间偶联， 该反应在高度稀释的溶剂中进行。 6 南开大学硕士学位论文 t a b l e4 低价钛促进的环烯合成 原料产品试剂产率( )参考文献 孙* 孙 讼， t i c l 3 l i a i h 4 4 64 3 ou p h 弛丫孙 厂 t i c l 3 z n - c u 8 74 4 目 p h 、p h t i c l 3 l i a l h 4 4 0 6 14 3 y w 胁n t i c l 3 z n - c u 5 04 4 p h 耽丫w 孙 p h 弋 t i c l 3 l i a i h 4 6 14 3 p h “4 屿y w q 黔n吗q t i c l 3 z n c u 7 6 4 4 c 4 h 9 n h 丫w h t i c l f l z n - c u 8 54 4 、8 丫 确、卜s 人r 脚 l t i c l f l z n 7 34 5 p 弋p h 随着低价钛试剂在有机合成中越来越广泛的应用，低价钛试剂也不断的发展，不断 有一些优化的新体系出现。例如： 1 ) t i c l 3 。l i t h f s a l t 体系4 6 相对于t i c l 3 l i - t h f 体系可缩短反应时间，使反应更易发 生。 ph警mp。h诵pme+h-l-o ： m 。i m e 叩恐m e + m r m 。 ( 1 )( 2 ) 。 南开大学硕士学位论文 2 ) 用m e t a l a r e n e s 体系还原t i c l 3 制备的t i c l 3 m a r e n e s 低价钛体系4 7 ，通过增加低价 钛试剂的电子密度和在有机溶剂中的溶解性，从而增加了低价钛试剂的反应活性。 s c h e m e1 2 r t r 令o n a p h t h a l e n e ， t i c l 3 m - s o l v e n t n a p h t h a l e n e 1 2 3 低价钛试剂促进的其它官能团的偶联反应 1 2 3 1 肟、亚胺的自偶联 在低价钛作用下，芳香醛肟发生四分子还原偶联反应生成双希夫碱4 8 ： s c h e m e1 3 4 a r c h _ n o h ! 坐：垫 ， a 卜f h n = c h - a r t h f a r 亡h n = c h a r 反应机理如下： 芳香醛肟在低价钛还原下脱氧生成亚胺，然后亚胺在低价钛作用下发生还原偶联生 成取代乙二胺，后者再与由亚胺水解生成的醛发生缩合反应，即得到双希夫碱： s c h e m e1 4 a r c h = n o h ! i i n 邀a t - c h ：n h _ i g 丑筮肇 a r 己h 嗣h a r c h 雨ha r i c h n h ， 2a r c h 衬h - i 一 婪2 q - i a r c h - n h a r - ( ! h - n h 2 2 a r c i - 錾o a r - c ih _ n 2 c h - a r l a r - ( ! h n = c h a r 在低价钛作用下亚胺类化合物不仅可以自身发生频哪偶联生成连二胺或环胺4 9 也 可以和原甲酸三乙酯交叉偶联生成咪唑烷产物5 0 。 s c h e m e 】5 兰：志i ： 搽 南开大学硕士学位论文 ， 1 ) t i c l 4 ，z n t h fr 、_ n 八h r t r - c h 卧j - r + h c ( o e 0 3 一 u + 2 ) 1 0 k 2 c 0 3 r r 1 2 3 2 酰胺、叠氮、硝基等官能团与羰基化合物及其衍生物的偶联5 s c h e m e1 6 x o n h a r + h c ( o e t ) 3 t i c l 4 z n t h f r e f l u x x o 鼬a g ? 器 g 引尝r - c - c h 3q 薄蝎 g 兰 1 2 3 3 腈与硝基化合物的还原偶联 1 2 3 3 1 分子间偶联 由于氰基( c n ) 对低价钛比较稳定膪类化合物可以作为溶剂使用，但在硝基化合 物的存在下，低价钛可以促进硝基化合物与腈基的偶联制各脒5 2 。在该反应中芳香硝基 化合物与芳香或脂肪腈反应产率较高；而脂肪硝基化合物与芳香或脂肪腈不反应。 s c h e m e1 7 州 唰雩署r - ，葑2 r 1 n o ：+ r 2 c n 卉磊面f 一吖”：。 1 2 3 3 2 分子内偶联 如果分子内有氰基和硝基两个官能团，在低价钛试剂的促进下可发生分子内偶联5 2 1 ) t i c l 4 一s m t h f ，r t 2 1 1 0 k 2 c 0 3 9 ：忑g x h 2 求 吣o、舌 、 r hoem 南开大学母j 士学位论文 1 2 3 4 缩醛、硫缩醛及d 胺基取代的醚的偶联5 3 1 )s c h e m e l 9 o m e 2 ) 3 ) o m e t i ( p o w d e r ) e t t i c l 4 + m 】+ m 2 c h 2 c 1 2 s e t n o 捃：m i = m 2o i m 1 、m 2 s c h e m e2 1 t i l 4 十m i + m 2 c h 2 c 1 2 n e t z n o t e ：m i = m 2o r m l 、m 2 1 2 3 5 烯醚及q b 不饱和醇的偶联 1 ) 烯醚的偶联5 4 s c h e m e2 2 e t o r h t i c l 3 l i a i i 山 f h f o r 2 c h 3 。n c 2 h 5 ，n - c 3 h 7 ，n - c 4 h 9 ，n c 5 h i 2 ) 。b 不饱和醇的偶联5 5 s c h e m e2 3 y i e l d = 8 8 ro h y k h | ll or 1 2 3 6 酰氯的偶联 1 ) t i c l 3 l i a l h 4 制备的低价钛可以促进苯甲酰氯偶联高产率的得到四苯基呋喃5 6 , 过程如 图： 1 0 咖 南开大学硕士学位论文 s c h e m e2 4 o p h e x 1 p h c o - c o - p h _ o o ”+ + 2 ) 二芳基二硒醚与酰氯、酸酐反应制硒代酯5 7 硒代酯与相应的羧酸酯相比对亲核试剂有更高的选择性，是一种非常有价值的酰基 转移试剂，所以，硒代酯被广泛应用在大环内酯抗生紊，松胞菌素，酰基辅酶a 的合成 之中。它可以用二芳基二硒醚与酰氯或酸酐在低价钛试剂的促进下方便的合成： s c h e m e2 5 r r s e s e r + o = x ! 型：墅 t h f ，5 0 。c t a b l e5 低价钛促进的硒代酯的合成 o r e s e r rr xt i m e ( h )y i e l d ( ) p hp hc l1 05 8 p hm ec 156 5 p hm e c h 3 c o o 68 1 p hm ec h ，c o o58 1 1 2 。3 7 由酰基硅烷合成硅取代烯烃5 8 酰基硅烷在许多性质上类似于有空间位阻的酮。在低价钛试剂的作用下酰基硅烷的 二聚可制备1 , 2 - 二甲硅烷化的1 , 2 苯二烯，如下图： s c h e m e2 6 ( 1 ) x ；h ：6 7 + 1 0 x f f i b r ：3 3 + 4 3 x = o m e ：5 6 + 6 x 反应的脱氧步是决定反应产物比例的关键当中间体甲硅烷基化的频哪醇的s i m e 3 基不 重排时生成( 1 ) ，重排时生成( 2 ) 。 i i 南开大学坝士学位论文 1 2 3 8 醛酮与酯的偶联及酯与偕二溴代烷的偶联 1 2 3 8 1 醛酮与酯的偶联 酮酯可通过低价钛的作用，分子内环化生成烯醇醚，烯醇醚用酸性溶液处理可生成 环酮8 。例如： s c h e m e2 7 8 l 尸。矿o r 2 u 也可发生分子间偶联5 9 9 7 。+ 、 8 冒业凡肖 n 2n 一2 s c h e m e2 8 t i c l a ( 1o e q ) - l i a i h 4 ( 5 e q ) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - e t 3 n ( 6 e q ) t h f 。7 0 0 c 。2 0 h y i e l d ：4 1 5 9 1 2 3 8 2 酯与偕二溴代烷的偶联6 0 在1 9 8 7 年t a k a i 和他的合作者共i s l t e 道了一种将酯转化为z - 烯醇的简便方法。此 方法用到的是z n 还原t i c l 4 制备的低价钛试剂。通式如下： s c h e m e2 9 o r 少。r ：+ 邸船r ： z n ，t i c l 4 t m e d a ，t h f 2 5 0 c t i c i 。z n t m e d a y t h f 体系又被称为“t a k a i 试剂f 1 0 1 2 3 9 醛酮与腈的偶联 用过量的醛或酮与腈反应可得到交叉偶联产物酮。这是一种新的制备酮的方法6 v o 。 南开大学硕士学位论文 s c h e m e3 0 r 。一0 8 一飓+ 州警一c 娜：+ r i r 2 c = c r , r t a b l e6 低价钛促进的醛酮与腈的交叉偶联反应 产率( ) r ， r 2 r 酮烯 4 c h 3 c 6 h 4 h c 6 h 5 4 1 34 3 7 c 6 h 5c 6 h 54 - c 1 c 6 h 4 2 2 71 2 6 c h c h c h 8 6 17 4 1 2 3 1 0 醛酮与酰胺的偶联6 2 - 6 8 由羰基酰胺化合物通过低价钛的作用合成取代的吡啶和晖f 哚衍生物，已被证明是十 分有效的。 s c h e m e3 1 o r 2 匹口 r r i = h ，烷基，芳基，对甲苯磺酰基：r 2 = h 兢基，芳基，芳杂环，o r ，n r 2 r ) = 烷基，芳基，芳杂环。 1 2 4 低价钛试剂促进的还原反应 1 2 4 1 还原脱氧 1 ) 安息香衍生物的还原脱氧8 s c h e m e3 2 t l ，石墨1 h f 回流，a r 2 1 b a y l i s h i l l m a n 加成物的还原脱氧6 3 南开大学硕士学位论文 s c h e m e3 3 o o ho 眦w 。+ 杜。兰兰l ，入少毗 o r 23 p h y o c h 3 | | 芒竺型l ，少。， r e f l u x lnl y i e l d = 4 6 e z = 8 8 1 2 3 ) 亚砜的还原脱氧6 4 还原亚砜是合成硫醚的重要方法之一，已有许多还原试剂用于此类反应。t i c h s m 低价钛体系。在室温下作用于亚砜也可得到较高产率的硫醚。 ( ) l l r 1 s 、r ， s c h e m e3 4 t i c l 4 1 s m f i h f 室濉，0 5 , j , l l , j 1 2 4 2 低价钛促进的硫硫键的还原断裂 同时还原硝基二硫化物的硝基和s s 键6 5 6 6 s c h e m e3 5 卫b ) b 三 r l - s r 2 l k 3 c o z l ( z = c 1 或r 3 c 0 2 ) 。一 用t i c l 4 s m 试剂还原硝基二硫化物可产生活性中间体2 ，“2 ”是一个高活性的双负离 子，它可与醛、酮、酰氯、酸酐和a ，b 不饱和酮等底物反应。该反应生成相应的杂环化 合物，条件温和，产率高。 1 4 南开大学硕士学位论文 第三节选题依据及实验方案 低价钛试剂在有机合成中的应用越来越广泛，低价钛新的制备方法，新的反应不断 出现。在低价钛的制备研究方面，主要集中在使用各种金属还原t i c i 。或t i c h 制备。近 来人们注意到用简单的有机小分子n e t 3 来还原t i c i 一也可用于制备低价钛试剂。此方法 相对于金属还原t i c l 4 制备低价钛试剂具有操作简单，条件温和。对环境更加友好的特点。 并且也可以用于一些偶联反应。t i c l 4 - n e t 3 低价钛体系可以促迸端炔的偶联6 7 ，还可促进 芳香醛以及亚胺的偶联“： s c h e m e3 6 t i c l 4 e t 3 n r _ 三三 h 0 = 2 5 。c , 6 h , c h 2 c 1 2 r s c h e m e3 7 r t i c l 4 e t 州a 、7 0 h c h ：c | 2 ，0 - 2 5 。c a r 0 h a r 、 t i c l 4 b t 3 na “y n h r h 、rc h 2 c 1 2 ，0 2 5 。ca r n h r 虽然t i c i 。n e b 低价钛体系在有机合成中应用的研究不多，但由于其制备及试剂本 身的优点，对其进一步进行研究，探索其反应机理及它在有机合成中的应用，必将为有 机合成提供一些新的合成方法。为此，我们考虑到低价钛体系的富电子及单电子转移的 性质及一些底物的反应特点，设计了它对酰基鳞盐、硒氰酸酯、烷基硫代硫酸钠的还原 反应，将其应用于c c 键、s e s e 键、s - s 键的合成，并对其机理进行探讨。其反应如下： ( 1 ) t i c i 。n e t 3 低价钛体系促进的酰基鳞盐的偶联反应 ! 竖k ：翌旦 n 2 c h 2 c 1 2 0 2 5 0 c ( 2 ) t i c i 。n e t 3 低价钛体系促进的硒氰酸酯的偶联反应 r s e c n 意蒜斋娜e s e 咄 ( 3 ) t i c l 4 n e t 3 低价钛体系促进的烷基硫代硫酸钠的偶联反应 o r s s o n a o t i c l 4 - n e t 3 n 2 ，c h 2 c 1 2 。r t 1 5 raj厂弋 i 0 o i r 。 。 ，叫 o i i 滁净 正1 1 跏o p o i 夕 南开大学硕士学位论文 第二章t i c l 4 _ n e t 3 低价钛体系促进的芳酰基三丁基鳞盐的反应 第一节引言 酰基鳞盐的酰基与其相应的羧酸、酰氯相比有更高的活性。它可以用相应的羧酸与 三丁基膦在电解条件下制备，也可由酰氯与三丁基膦反应制备。制各的酰基鳞盐不必经 过分离可以直接用于有机合成。其反应总结如下： s c h e m e l rc ooh+pr3 rc o cj+pr3 ，固 丁 o r 人，r ， i i i o r 一 2 o r - p r ， o r 儿 从s c h e m e1 可以看出，通过三丁基膦的作用，生成的酰基鳞盐既可以用作酰基正离予， 又可以作为酰基自由基和酰基负离子的来源”。 酰基鳞盐做为酰基正离子可以与醇反应生成相应的酯，还能够与格氏试剂反应生成 相应的酮7 。，而酰氯则不能用于与格氏试剂反应制备酮类化合物。酰基鳞盐的反应还表 现在它可以在电解条件下从电极上获得一个电子或两个电子，从而转化为相应的酰基 自由基或酰基负离子如羧酸与三丁基膦可在电极上氧化生成酰基鳞盐，而后在阴极被 还原为相应的醛，而且没有过头还原产物醇生成。当同一分子中有双键时双键可以捕 获相应的酰基自由基，发生分子内偶联，从而为环酮的制备提供了一个新的方法。当同 分子内含有羰基时，电解生成的酰基负离子可与羰基加成，生成a 羟基酮。 在化学条件下。酰氯与三丁基膦生成的酰基鳞盐也表现了很好的反应活性，如与格 氏试剂反应制备酮它也可被金属锌、锌铜合金”或硼氢化物还原为相应的醛7 2 。芳基 1 6 r 默 南开人学硕j ：学位论史 的酰基辚盐可以被二碘化钐还原，发生分子间偶联，生成相应的酰基醛类化合物7 3 。为 了进一步研究低价钛试剂在合成中的应用，本章我们以芳基酰基鳞盐为底物，对它与低 价钛试剂的反应进行研究。 酰基鳞盐在单电子转移条件下既可以生成相应的酰基自由基又可以生成酰基负离 子；而低价钛试剂既有高度的亲氧能力，又有提供单电子的特性。h e r m a nj g e i s e 等人曾 报道了在l i a i h 4 一t i c l 3 低价钛体系促进下，酰氯的偶联反应。虽然酰基鳞盐比酰氯活泼， 但尚无低价钛试剂对它还原偶联的报道。低价钛试剂的制备主要用金属或金属氧化物还 原四氯化钛或三氯化钛，用有机小分子还原四氯化钛的报道很少且反应研究也不充分。 我们用四氯化钛一三乙胺制备的低价钛对酰基鳞盐的反应进行研究，同时对金属还原四 氯化钛生成的低价钛的反应也进行了比较，反应如下： s c h e m e 2 毋r 卅器r + r l 南开大学硕士学位论文 第二节实验部分 2 2 1 实验仪器及药品 1 ) 实验仪器 核磁：b r u k e r a c - - p 3 0 0 型，c d c l 3 为溶剂，t m s 为内标。 质谱：p o l a r i s - q 型g c m s ( 美国t h e r m o f i n n i g a n 公司生产) ：离子源：e i 。 红外：e q u i n o x 5 5 型，k b r 压片法。 熔点仪：x 一4 型数字显示显微熔点测定仪( 温度计未校正) 。 2 ) 实验药品 酰氯从危险品库房购买或从国外进口，直接使用。三丁基膦按照文献( 7 4 ) 制备。酰基 鳞盐按照文献( 7 3 ) 制备。低价钛试剂参照文献( 7 5 、7 6 、7 7 、6 7 、7 8 ) 制备。使用的溶剂 均经过重新蒸馏、并干燥处理。 2 2 2 原料的制备 三丁基膦的合成7 4 。 在装有回流冷凝管，机械搅拌，恒压漏斗及连真空线的1 0 0 0 m l 四口瓶中，加入m g 屑1 5 2 9 ( 0 6 3 m 0 1 ) 。在氮气保护下加入1 0 0 m l 乙醚( 新蒸) ，及少量碘，然后用恒压漏 斗滴加溴丁烷8 4 9 ( 0 6 1 m 0 1 ) 及1 3 4 m l 乙醚的混合液，制备格氏试剂。滴加过程持续2 h ， 接着加热回流2 h 。回流完毕后冷却到o 再向反应瓶中慢慢滴加新蒸的三氯化磷2 7 5 9 ( 0 2 m 0 1 ) 及8 0 m l 乙醚的混合液，滴加过程保持温度为0 。滴加完毕得到白色糊状物， 继续回流l h 。回流完毕，再冷却到0 c ，滴加含5 0 9 氯化铵的水溶液2 5 0 m ! ，滴加过程 持续1 h ，反应液变为黄色。停止搅拌，分液，并用无水m g s 0 4 干燥有机相。在氮气保护 下蒸出乙醚，继而减压蒸馏得到三丁基膦1 9 9 ( 产率4 7 ) 。 2 2 3t i c h - n e t 3 低价钛体系的条件实验及反应结果 2 2 3 1 条件实验 以苯甲酰基鳞盐为底物进行条件实验： 在氮气保护下，在0 c 向5 0 m l 的三口烧瓶内加入三乙胺0 4 2 m l ( 3m m 0 1 ) 及1 0 m l 二氯甲烷，然后用注射器加入四氯化钛0 2 2 m l ( 2m m 0 1 ) 继续搅拌一小时得到黑色低价 钛溶液。同时在氮气保护下，于0 向另外一装有苯甲酰氯o 1 1 5 m l ( 1 m m 0 1 ) ，5 m l 二氯 甲烷的烧瓶内加入p b u 3 0 2 7 5 m l ( 1 1m m 0 1 ) ，继续搅拌1 0 分钟制备苯甲酰基鳞盐。然 1 8 南开大学硕士学位论文 后用注射器将制备好的苯甲酰基鳞盐加入到低价钛中，并在室温( 1i - 1 3 。c ) 下继续搅拌8 小时。反应过程用t l c 检测，当反应进行充分时加入i n 的盐酸5 m l 停止反应，并继续 搅拌5 m i n 。分离有机相与水相，并用二氯甲烷( 3 1 0 m d 萃取水相，合并有机相，用饱 和食盐水洗两遍再用无水m g s 0 4 干燥，将干燥好的有机相