（有机化学专业论文）含磷二环有机非离子超强碱的合成及应用.pdf

摘要 含磷二环有机非离子超强碱( p r o a z a p h o s p h a t r a n e ) 又称v e r k a d eb a s e ，是一类新型 的非离子超强碱，由其促进的有机转化反应为均相反应，通常很少有离子碱常伴随的副 反应发生，粗产品的纯度一般超过9 5 ，简化了产物的分离纯化。p r o a z a p h o s p h a t r a n e 由于本身结构的特定性而具有强给电子性和弱亲核性，从而具有很好的配体特性，采用 p r o a z a p h o s p h a t r a n e 作为配体，能够有效地的提高催化体系的催化活性和选择性。 本文对p r o a z a p h o s p h a t r a n e 的合成进行了系统研究，对其合成方法进行了改进，同 时对p r o a z a p h o s p h a t r a n e 作为有机非离子超强碱和过渡金属配体在有机合成中的应用进 行了探讨，产物及中间产物经1 hn m r 、1 3 cn m r 、3 1 pn m r 和g c m s 测定表征。 首先，以氨水和丙烯酰胺合成氮川三丙酰胺，氮川三丙酰胺经霍夫曼降解反应制得 三( 2 氨基乙基) 胺( t r e n ) ，其中次氯酸钠和次溴酸钠霍夫曼降解制备t r e n 的收率分别 为5 7 5 和2 4 o ；相比于以往合成t r e n 的方法，通过氮川三丙酰胺的霍夫曼降解制各 t r e n 更为简单易行，且所需试剂价廉易得。 t r e n 通过醛胺缩合和亚胺的硼氢化钠还原反应制得取代t r e n ：以三异丁基t r e n 为底 物，参照文献通过p c i 3 和六甲基亚磷酰胺的关环反应成功合成了一类 p r o a z a p h o s p h a t r a n e ：实验以p c i 3 和六乙基亚磷酰胺与三异丁基t r e n 反应也成功得到了 p r o a z a p h o s p h a t r a n e ，这一改进在经济性和可操作性两方面都是很大的提升。 4 0 0 乙腈作溶剂时，p r o a z a p h o s p h a t r a n e 可高效催化烯丙基芳烃、烯丙基苯硫醚和 亚油酸衍生物的共轭异构化反应；烯丙基芳烃选择性转化为1 芳基丙烯，单一转化率高 达9 5 以上( e z = 8 5 1 5 9 6 4 ) ；烯丙基咪唑的共轭异构化产率为8 0 7 ( e z 寻7 8 7 亿1 3 ) ； 烯丙基苯硫醚转化为苯基丙烯基硫醚的产率为9 4 7 ( e z = 5 7 7 4 2 3 ) ；亚油酸衍生物也 能高效的进行共轭异构化反应( 9 0 以上) 。与其它催化体系相比，p r o a z a p h o s p h a t r a n e 催化的共轭异构化反应具有反应条件温和，操作简便，转化率高等优点。 研究发现，在p t 催化炔烃的硅氢加成反应中，以p r o a z a p h o s p h a t r a n e 作为配体可明 显提高催化剂的活性和选择性；p t ( d v d s ) p r o a z a p h o s p h a t r a n e 体系能够高效高选择性地 催化末端炔烃的硅氢加成反应，硅氢加成反应收率均高于9 0 ，且高选择性地或唯一地 得到马氏加成产物或者反马氏反式加成产物，立体选择性超过9 5 。 关键词：含氮二环磷碱：三( 2 氨基乙基) 胺；异构化；末端炔烃；硅氢加成： s y n t h e s i so fp r o a z a p h o s p h a t r a n ea n d i t sa p p l i c a t i o n x i ez h a o j u n ( o r g a n i cc h e m i s t r y ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rw u a b s t r a c t p r o a z a p h o s p h a t r a n e s ，a l s on a m e dv e r k a d eb a s e ，a r ee x c e e d i n g l ys t r o n gn o n i o n i cb a s e s w h i c hf a c i l i t a t er e a c t i o n sp r e v i o u s l yr e s t r i c t e dt oi o n i cb a s e ss u c ha sn a i l ，p o t a s s i u m t - b u t o x i d e ，l d aa n dn a h m p s o r g a n i ct r a n s f o r m a t i o n sf a c i l i t a t e db yp r o a z a p h o s p h a t r a n e s a l s ot e n dt ob em o r es e l e c t i v e ，w h i c ha i d sp r o d u c tp u r i f i c a t i o n t h e s et r a n s f o r m a t i o n sa r ea l s o g e n e r a l l yq u i t ed e v o i do fs i d er e a c t i o n s ( w h i c ho f t e na c c o m p a n yr e a c t i o n so fi o n i cb a s e s ) a n d s oi ti sn o tu n c o m m o nf o rc r u d ep r o d u c t st oe x c e e d9 5 p u r i t y p r o a z a p h o s p h a t r a n e sc a na l s o b eu s e da sl i g a n d st og e n e r a t eh i g h l ya c t i v ec a t a l y s t si nc o m b i n a t i o nw i t hm e t a lc o m p l e x c a t a l y s t ss u c ha sp d 2 ( d b a ) 3 ，p d ( o a c ) 2 a n dp t ( d v d s ) b e c a u s eo ft h e i re x t r a o r d i n a r y e l e c t r o n - d o n a t i n gc a p a b i l i t ya n dr e l a t i v e l yw e a kn u c l e o p h i l i c i t y w ed o c u m e n th e r e i nt h ei m p r o v e ds y n t h e s i so fo n ek i n d o fp r o a z a p h o s p h a t r a n e p r o a z a p h o s p h a t r a n e b o t hu s e da se x c e e d i n g l ys t r o n gn o n i o n i cb a s e sa n dl i g a n d si n c o m b i n a t i o nw i t hm e t a l c o m p l e xc a t a l y s t s a r ea l s od e s c r i b e di nt h i sp a p e r t h e p t ( d v d s ) p r o a z a p h o s p h a t r a n ec o m p l e xw a sc h a r a c t e r i z e db y pn m r ，w h i l et h es t r u c t u r e o ft h ep r o d u c t sw e r ee o n f i m e db yi hn m r ，1 3 cn m ra n dg c m s t h es y n t h e s i so ft r i s ( 2 一a m i n o e t h y l ) a m i n e ( t r e n ) f r o mn i t r i l o - t r i s - p r o p i o n a m i d ev i a h o f m a n nd e g r a d a t i o ni sd e s c r i b e d t h en i t r i l o t r i s - p r o p i o n a m i d ew a sp r e p a r e db y t h e r e a c t i o no fa m m o n i aa n da c r y l a m i d e t h ee f f i c i e n c yo fs o d i u mh y p o c h l o r i t ea n ds o d i u m h y p o b r o m i t eu s e df o rh o f m a n nd e g r a d a t i o ni sa l s od e s c r i b e di ny i e l do f5 7 5 a n d2 4 o f o re a c hc o n v e g i o n t h es y n t h e s i so fp r o a z a p h o s p h a t r a n e si sa c c o m p l i s h e dv i aa g e n e r a l l y s h o r ts e q u e n c eo fr e a c t i o n st h a ts t a r t s 、i t ht r i s ( 2 一a m i n o e t h y l ) a m i n ew h i c hi sc o n v e r t e di n t o t h ec o r r e s p o n d i n gm o n o - ，d i o rt d a l k r 7 l a t e dt e t r a m i n ew h i c hi st h e nc o n v e r t e dt oa 1 1 a z a p h o s p h a t r a n e i s o m e r i z a t i o no fa l l y l a r o m a t i c s ，a l l y lp h e n y l s u l f i d ea n dm e t h y l e n e i n t e r r u p t e dd i e n e s w a sa c c o m p l i s h e db yu s i n gp r o a z a p h o s p h a t r a n ep ( r n c h 2 c h 2 ) 3 na san o n - i o n i cb a s ei n a c e t o n i t r i l ea t4 0 0 c a l l y l a r o m a t i c sw e r es e l e c t i v e l yi s o m e r i z e dt o1 - a r y l p r o p e n eg e n e r a l l yi n 9 5 i s o l a t e dy i e l d 谢t ht r a n s ，c i sr a t i o si nt h er a n g eo f8 5 15t o9 6 4 a l l y lp h e n y l s u l f i d e w a sc o n v e r t e dt o1 - p h e n y l t h i o p r o p e n e ( e z = 5 7 7 4 2 3 ) i n9 3 9 5 y i e l d a l l y l i m i d a z o l ew a s 1 1 i s o m e r i z e di n8 0 - 8 5 y i e l d ( e z = 7 8 7 21 3 ) ，m e t h y l e n e - i n t e r r u p t e dd i e n e sa n dl i n o l e a t e d e r i v a t i v e sc a na l s ob ei s o m e r i z e di nh i g hy i e l d t h u st h ep r o p o s e dm e t h o d o l o g yo f f e r s s i g n i f i c a n ta d v a n t a g e so v e re x i s t i n gm e t h o d s ，e s p e c i a l l yi nt e r m so fm i l dr e a c t i o nc o n d i t i o n ， e x p e r i m e n t a ls i m p l i c i t ya n dh i g hc o n v e r s i o n t h ec a t a l y s ts y s t e mp t ( d v d s ) p r o a z a p h o s p h a t r a n e ，c o n t a i n i n gab u l k ya m i n o p h o s p i n e l i g a n d ，c a t a l y z e st h eh y d r o s i l y l a t i o no fv a r i o u st e r m i n a la l k y n e s 谢t l le t 3 s i ho rp h 3 s i h t h e s er e a c t i o n so c c u re f f i c i e n t l ya n d 晰t hh i 曲s t e r e o s e l e c t i v i t y a n t i m a r k o n i k o ve p r o d u c t s o rm a r k o n i k o va l p h a - p r o d u c t sw e r eo b t a i n e do v e r9 0 y i e l d sw i t ht h es e l e c t i v i t yo v e r9 5 k e y w o r d s ：p r o a z a p h o s p h a t r a n e ；t r i s ( 2 一a m i n o e t h y l ) a m i n e ；i s o m e r i z a t i o n ；t e r m i n a l a l k y n e ；h y d r o s i l y l a t i o n 1 l l 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：硇蕾显里一一 日期： 3 。眸s 月7 富日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷版 和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和 复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他 复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名：雄妥鼙 指导教师签名： 日期：2 0 0 9 年乡月7 罗日 日期：工阳8 年6 月2 8 日 中国石油大学( 华东) 硕士研究生论文 1 1 论文选题的背景及意义 第一章前言 含磷二环有机非离子超强碱( p r o a z a p h o s p h a t r a n e ) ，结构如图1 1 所示；1 9 8 9 年 v e r k a d e 等人首次报道了1 a 的合成【1 1 ，因此这类化合物又被称为v e r k a d eb a s e ；目前应 用较多的是v e r k a d eb a s el e ( p ( i b u n c h 2 c h 2 ) 3 n ) ，其名称为：2 ，8 ，9 一三异丁基- 2 ，5 ，8 ，9 - 四氮1 - 磷二环 3 3 3 】十一烷。 l b l c ；而在相同条件下，六 甲基亚磷酰胺只能给出低产率的二聚体，催化剂不能用于循环利用，且产品中杂质含量 较高。 斜。p r o a z a p h o s p h a t r a n e 。丫。 a 7 n y n 、肿 o ( 1 - 1 ) ( 2 ) 醇类化合物的亲核取代反应 研究发现，p r o a z a p h o s p h a t r a n el b 不仅可以高效催化具有位阻效应的醇的酰基化反 应( 见反应1 2 ) ( u l ，也可以在温和的反应条件下将t b d m s c i 高效的用于各类醇的硅 烷化反应( 见反应1 3 ) 【1 2 1 ，同时，对于醇的去保护基反应也很有效 1 3 , 1 4 1 。 1 0 ( m 0 1 ) 用量的l b 催化具有位阻效应的醇的酰基化反应就可得到很高的产率， 相同条件下d m a p 的用量需超过5 0 ( t 0 0 1 ) 。如1 b 催化苯甲基( ) 薄荷醇的酯化反 应产率高达9 9 ，而相同条件下，d m a p ，d b u ，三丁基磷以及p 4 t b u 得到的转化率 就要差得多【1 1 1 。1 b 催化烯丙基酯的脱酰基反应产率可高达1 0 0 ，催化其他醇酯的脱酰 基产率一般也高于9 5 【1 3 l 。 醇的烷基化反应是有机合成中用于保护羟基的最常用反应，以往条件下却难以用低 活性的t b d m s c i 完成有空间位阻的醇羟基和酚羟基的保护( 如美登素的合成) 。活性 更高的烷基化试剂，如：t b d m s 的高氯酸盐和t b d m s 的三氟苯磺酸盐，可完成三级 醇和存在位阻效应的醇的烷基化反应 1 5 1 ，但这些试剂存在易爆的特性，使用十分不便。 1 b 可在温和的反应条件下将t b d m s c i 高效的用于各类醇的硅烷化反应【1 3 j ，反应以乙 3 第一章前言 荡o o ph一学0=,phr 一o a h 扒0 _ 刚o z c m 瞰泺2 ， ( 1 3 ) ( 3 ) 有机硫化物的脱硫反应 4 0 年前已经发现三价磷化合物可将二硫化物转化为单硫化物，将三硫化物转化为 二硫化物和单硫化物，也可以将p 酮硫化物和亚氨基硫化物转化为相应的酮和胺。另外， 脱硫也可以发生在硫醚、硫醇、有机金属双硫醇羰基化合物和砜类化合物i l 引。 1 b 可按计量比将三硫化物转化为相应二硫化物，但产物混有少量单硫化物，增加 1 b 的用量，脱硫深度增加，主要得到相应烯烃【1 6 】，所需温度从室温到1 i o c ，反应时间 为3 , - - 6 5 h ，反应收率一般很高；例如，丙烯硫化物在1 b 存在下室温时就能够完全转化 为丙烯：s = p p h 3 也能脱除一定量硫，但s = p ( n m e 2 ) 3 和s = p ( n - b u ) 3 则不能催化脱硫反应。 ( 4 ) 叠氮化合物的脱氮原子反应 叠氮化物与含氮二环磷碱反应生成能广泛应用于有机合成中的亚氨基含氮二环磷 碱化合物或叠氮基含氮二环磷碱化合物，如：1 b 与苄基叠氮化物反应可生成用于纯的 酰基化和酯交换反应的b n n = p o , , i m e c h 2 c h 2 ) 3 n ，也可根据此类反应制备聚合物担载的 亚氨基含氮二环磷碱化合物【1 7 】。 手性叠氮化合物可用作起始反应物制各手性胺配体，手性助剂，药物中间体和用作 构建自然产物不对称合成的基体。目前欠缺的是如何检测主体纯度，若采用含磷试剂生 成接枝磷化合物，利用3 1 pn m r 谱图就可问接检测手性醇，手性胺和手性硫醇的浓度【1 7 】。 ( 5 ) 酯交换反应 利用酯交换反应可以制得价值更高的酯类化合物，用于酯交换反应的传统催化剂 有：强酸，强离子碱，t i ( o i p r ) 4 ，d b u l i b r ，以及一些有机金属化合物。 4 n s 州 j 呈o t v ，j e 孙 k喝= h 玎b o 汇e 阱 盼卧 中国石油大学( 华东) 硕士研究生论文 室温下，1 b 可选择性地催化酯交换反应，产率也很高，这一反应常用于氨基酸的 制备，也可用于缩氨酸的合成反应。b o c v a l p h e o m e 可在l d 烯丙醇体系中平缓的进 行酯交换反应，其收率高达9 6 ，对应体的比率为9 8 ：2 ：丙酮衍生物在l b 或l d 存在 下也能够完全地异构化；含氮二环磷碱相比与其他碱在酯交换反应中催化活性更高，如 d b u l i b r 的催化用量比为5 0 ( m 0 1 ) ，单独d b u 的加入量将提至5 0 0 ( m 0 1 ) 1 1 3 j 。 ( 6 ) 醛的氧原子转移合成环氧化合物 环氧化合物的制各是一类重要的有机合成反应，通常是用烯烃和过氧化合物制备环 氧化合物，但是当反应分子中含有易被氧化的基团时，就不能用此类方法合成环氧化合 物。应用h m p t 可将含吸电子基团的芳香醇转化为相应的环氧化合物，但是这一反应 选择性很低，所得顺反异构体混合物中反式与顺式之比为l ：1 到2 6 ：l 。关于这一反应 的其他尝试除立体选择性差外，还伴随有副反应，产率低，试剂有毒等不利因素。而 p r o a z a p h o s p h a t r a n e 却可催化此类转化，选择性的生成反式异构体，反应如1 4 所示， 反应在苯中进行，反式异构体选择性从9 6 ：l 到1 0 0 。另外，当采用酮类化合物为底物 时，无论是以1 b 还是h m p t 作为催化剂都没有环氧化合物生成【l 引。 29 洲 o p r o a z a p h o s p h a t r a n e k i 寸 o ( 1 - 4 ) ( 7 ) 羰基化合物与硅烷化试剂的反应 羰基化合物的硅氢加成反应是一种合成醇类化合物的有效方法，同时也可引入不对 称合成反应，不对称合成需用到手性二级醇或手性氨基醇与有机硅试剂的混合物；目前 越来越普遍的利用聚甲基氢硅烷( p m h s ) 在催化剂作用下实现亚胺、叠氮和酯类化合 物的降级反应。 在路易斯酸存在下，利用烯丙基硅烷与醛加成制备烯丙基高级醇的反应已有了深入 的研究，在此条件下，碳碳键的生成非常容易。另有研究发现，在路易斯碱的催化下也 可迸行醛的烯丙基化反应；见诸报道的路易斯酸已有许多，但路易斯碱只发现了一种， 即：氟化物的回流t h f 体系。最新研究发现，低于化学计量比的p r o a z a p h o s p h a t r a n el d 可平稳的催化一系列醛的烯丙基化反应( 见反应1 5 ) 【聊。 多多s m e 3 + r c h 。呈拿忒3 ( 。5 ) 在路易斯碱催化的羰基化合物的三甲基硅烷基氰化这一特殊反应中，发现1 b 是三 5 第一章前言 甲基硅烷基氰化合物加成到醛和酮的高效催化剂。醛反应生成氰醇和氰基硅基醚的混合 物，粗产品用等当量的h c i 进行处理可得到唯一的氰醇产品，苯甲醛预期的生成氰醇， 产率高达9 5 ，但是检测不到对映体选择性1 2 1 1 。室温下芳香酮和脂肪酮反应生成氰基 硅基醚的速率都很慢，0 【，p 不饱和酮选择性的生成1 ，2 - 力口成产物。 上述反应中的三甲基硅烷氰化物中间体由3 1 p 和1 hn m r 表明，实际反应中由l b 和t m s c n 形成了p s i 配位键，如图1 3 所示【2 1 1 ，这一中间体结构与以往的n h 3 ，p h 3 ， a s h 3 等所形成的配位键很相似。 l 叩 图1 - 31 b 存在下醛和酮与三甲基硅烷氰化物的反应过程 f i g l - 3a l d e h y d e sa n dk e t o n e sa r er e d u c e db yp m h s i nt h ep r e s e n c eo fl b 1 b 作为催化剂时，大多数芳香族醛酮和脂肪族醛酮能高产率的降级到相应的醇【2 2 1 。 有空间位阻的芳香酮和脂肪酮降级在1 b 作为催化剂时，反应产率分别为：7 9 9 5 和 6 ”4 ，所需反应时间为1 2 h 。实验研究表明醛的降级反应比酮要快得多，因此在醛酮 同时存在下就存在化学选择性【2 3 1 。 二芳基醚的合成越来越引起重视，在许多自然生物活性物种中都含有这一结构，例 如：万古霉素，瑞斯西丁素和c h l o r o p e p t i n i 等；另外，聚芳基醚也可用于生产工程热塑 性塑料。近几年，k o n d o 等人发现在d m f 或d m s c o 中，p 4 t b u 可有效催化t b d m s 芳基醚或t m s 芳基醚与氟代芳烃的反应。研究发现含氮二环磷碱也可高效催化含吸电 子基团的氟代芳烃与t b d m s 芳基醚或t m s 芳基醚的亲核取代反应( 见反应1 6 ) 1 2 4 j 。 6 中国石油大学( 华东) 硕士研究生论文 刚d f + s_ 骂toluenert1 h 刚人 1 2 2p r o a z a p h o s p h a t r a n e 催化的去质子加成反应 c i ( 1 6 ) ( 1 ) 口，p 不饱和腈类化合物的直接合成及其二聚反应 羰基化合物可与腈类化合物直接合成a ，b 不饱和腈类化合物，中间产物不需要进行 分离和脱水就可直接作为中间体，用于合成香水、性信息素、维生素a 燃料色素等。 反应常用的催化剂有：碱金属及其醇盐，或其他离子碱，但这一反应过程通常伴随有多 类副反应，如：腈的自缩合反应，羰基化合物的a l d o l 缩合，c a n n i z z a r o 反应或p 羟基 腈中间体的逆反应等，因此仅，d 不饱和腈类化合物通常是脂肪酸经由w i t t i g h o m e r 反应 制得2 5 1 。制备1 2 , 8 不饱和腈类化合物的另一个间接途径是羰基化合物与l i c h 2 c n 反应， 其中l i c h 2 c n 是由乙腈与强离子碱如n b u l i 反应制得的；上述反应过程中生成的1 3 一 羟基腈中间体转化为目标产物，另需要在有强酸存在下进行热脱水反应；因此，不论直 接的还是间接的传统合成方法效率都很低。利用p r o a z a p h o s p h a t r a n e 如1 b ，1 j 和1 e 催 化合成0 【，d 不饱和腈类化合物，以相应的醛和乙腈或苄基氰化物为原料，反应在4 0 5 0 和极性质子溶剂或非极性疏质子溶剂中进行，产率高达8 9 - 9 9 2 6 1 。 在p r o a z a p h o s p h a t r a n el b 或1 j 存在下，乙腈可与二级醛直接反应生成1 2 , 1 3 不饱和腈 类化合物，进一步反应可得伍，b 不饱和腈的二聚体，如反应1 7 所示，这一反应效率很 高，如：催化底物1 环己烯基乙腈时，9 0 的1 环己烯基乙腈发生了二聚反应，其余的 1 0 发生了重排反应【2 7 1 。 眦删。等烹等 r k e b l 一冬f 7 ， 3 0 ，2 5 h l r 7v 、i 丘、c n ，、 ( 2 ) p 羟基腈化合物的合成 d 羟基腈化合物是一类非常有用的有机合成中间体，可用于1 ，3 氨基醇类化合物的 合成。这类中间体的制备方法较多，但现存的方法无一例外的有诸多缺陷，如：产率不 高，催化剂或所需溶剂有毒，易燃易爆，所需反应时间长，多步反应，或者需要在低温 下进行【2 8 1 。 研究发现，p r o a z a p h o s p h a t r a n e 如1 b ，l d 和1 j 能有效地催化醛类和乙腈的反应( 见 反应1 8 ) 2 9 】，相应的d 羟基腈化合物产率很高。这类反应与1 2 , 1 3 不饱和腈类化合物的 合成非常类似，在2 2 当量的m g s 0 4 存在下，反应混合物停留在生成p 一羟基腈化合物 第一章前言 这一步。酮类化合物发生此类反应只单一给出p 一羟基腈化合物，这或许是因为产生的三 基醇的空间位阻效应阻止了进一步的去质子化反应；另一方面，由二级醇生成的醛类化 合物，由于立体位阻较小，因此易发生去质子化反应生成一定量的c t , p 不饱和腈类化合 物；对于一级醛只发生a l d o l 缩合反应。另外，当芳香醛类化合物选择性下降时可通过 降低反应温度来获得较高的产率。 o r 八r i ( h ) + c h 3 c n 2 0 ( m 0 1 ) p r o a z a p h o s p h a t r a n e m g s 0 4 2 h ，c n r 喇 r 。( h ) ( 1 8 ) ( 3 ) e 0 【，1 3 不饱和酯的直接合成 e g t ，p 不饱和酯常用的制备方法有：w i t t i g 和w i t t i g h o m e r - w a d s w o r t h 反应，p e t e r s o n 和j u l i a - l i t h g o e 成烯反应，或p e r k i n 反应等【3 0 1 ，另外一般仍涉及有机金属化合物参与的 大量反应。这些制备过程有诸多缺陷，如：e 异构体的选择性很低，反应温度需要很高， 所用试剂毒性较大，即使提高反应温度产率仍很低，另外消耗的中间体化合物价格较高。 用p r o a z a p h o s p h a t r a n e 作为化学计量比试剂，产物0 c ，d 不饱和酯具有极高的e 式立 体选择性( 见反应1 9 ) 【3 0 1 。反应在异氰酸酯中进行，所需温度为4 0 5 0 c ，所需反应 时间为2 6 h 。 a r c h o + r c h 2 c 0 2 r p r o a z a p h o s p h a t r a n e 4 0 - 5 0 6 h睬+ h p ( 1 9 ) ( 4 ) 催化合成硝基醇反应 p 硝基醇是有机合成中用途很广也很重要的中间体，易转化为相应的硝基烷烃，2 氨基醇和a 硝基酮，进而可应用于生物活性物质的合成，如：肾上腺素和葸环类抗生素。 而h e n r y 反应是制备d 硝基醇最为有效的方法【3 l j 。h e n r y 反应过程通常为：在一种离子 碱作用下，羰基化合物和硝基烷烃发生缩合反应，尽管这一过程非常简单，但由于碱催 化剂易受到水相影响而使整个反应受到限制。h e n r y 反应通常易于受限的另一因素是， 反应产物在应用之前必须将碱催化剂提取出来，如果不能进行严格控制，酸化将导致 n e f 反应( 硝基化合物降级成羰基化合物) 。用初级胺和三乙胺作为浓缩剂将导致1 ，3 二硝基化合物的生成，另外反应过程中仍受水的制约。目前已有利用t m g 来进行反应 的改进，但酮类化合物反应所得产物收率仍不高【3 2 1 。 p r o a z a p h o s p h a t r a n el b ，l d 或l j m g s 0 4 体系可于室温下催化合成硝基醇( 见反应 1 1 0 ) ，反应可得到非常好的反应结果 3 1 , 3 2 。醛类与硝基烷烃充分反应时问约为5 6 0 m i n ， 8 中国石油大学( 华东) 硕士研究生论文 酮类与硝基甲烷的反应需要3 h ，与更高分子量的硝基烷反应所需时间延长至7 h ；以上 简单底物的反应转化率都很高，d 硝基醇不能与有空间位阻的酮进行反应，如：2 , 6 二 硝基环己酮和2 , 4 二甲基戊酮。催化剂量的碱在反应转化中的存在形式都是质子化的盐 2 b ，2 d 和1 j 。 rr。c。+ch3n。2!竺苎垒堡塑茅hoffmgso r v n 。z ( 。) ( 5 ) 迈克尔加成反应 研究发现，p r o a z a p h o s p h a t r a n e 室温下可顺利催化q 一氨基酯类s c h i f f 碱与a ，p 不饱和 底物发生迈克尔加成反应( 见反应1 1 1 ) ，可方便制备0 【氨基酯类化合物，反应在异氰 酸酯中进行，反应需2 h ，产率7 2 9 7 嘣3 3 1 。这一制备方法克服了以往制备方法中存在的 反应时间过长，反应产率不高，及需要腈类化合物过量等缺点。 r 从r 1 0 吡恻舶灿警m 硒： 研究发现，p r o a z a p h o s p h a t r a n e 可有效催化p ，丫不饱和酯或腈类化合物的区域选择性 迈克尔加成反应，反应为1 , 4 迈克尔加成，即：p 玎不饱和酯或腈类化合物的a - c 与0 【，p 一 不饱和酮类化合物的3 - 碳进行对接，含反式1 丙烯基结构的底物主要生成1 ，4 0 【一反式迈 克尔加成产物( 见反应1 1 2 ) 3 4 1 。p r o a z a p h o s p h a t r a n e 解决了以往非离子碱催化转化此 类反应中存在的底物的特定性。 洲。一+ r 1 r 一又q ( 1 , 4 一o t - t r a n s ) ( 1 1 2 ) 在p r o a z a p h o s p h a t r a n e 催化二聚反应中，偶然发现了p r o a z a p h o s p h a t r a n e 可催化醇与 o 【，口不饱和羰基化合物的1 , 4 加成反应( 见反应1 1 3 ) 【3 5 1 。在催化剂量的 p r o a z a p h o s p h a t r a n el b ，l d 或l e 存在下，烯醇的加成反应产率可达1 0 0 。 r 从r i o 心+ 。h _ 筹- 。淑m ， ( 6 ) 缺电子烯烃的二聚反应 在含氮二环磷碱p ( r n c h 2 c h 2 ) 3 n 的存在下，烯丙基苯基砜可以发生二聚反应，产 物为e 构型。由丙烯酸甲酯二聚所得的单体可很好地用于聚合物合成( 见反应1 1 4 ) ， 9 第一章前言 也可以用于更大分子的构建合成。丙烯酸甲酯的二聚反应通常是在5 0 1 i o c 下催化完 成，所用催化剂可以是三苯基磷或正丁基磷这样的磷试剂，也可以是三烷基磷与过度金 属的复合体系。上述催化剂中除c p 宰r u ( p c y 3 ) h 3 ( 产率9 l ) 外，所得反应产率都比较 差，最好的( c c 6 h 1 1 ) 3 p c s 2 催化体系在吡啶中回流反应1 6 h 可获得7 9 的收率【3 6 1 。 2 从少詈。0u 0 讹 当用p r o a z a p h o s p h a t r a n el e 或l h 做催化剂时，上述反应在室温下就可迅速发生， 反应在t t - i f 中进行4 h 转化率分别高达8 2 和8 5 嘣3 6 1 ，是目前为止催化此类反应最好 的催化剂。 ( 7 ) 高效高选择性的催化b a y l i s h i l l m a n 反应 b a y l i s h i l l m a n 反应是一个缺电子烯烃和一个羰基碳之间形成碳碳键的反应( 见反 应1 1 5 ) ，反应一般需要路易斯碱作为催化剂。最常用的路易斯碱是1 ，4 二氮二环【2 ，2 ，2 】 辛烷，但这一反应往往所需时间较长，因此限制了反应的应用。目前对这一反应催化剂 体系已经作了很多的改进措施，其中最有效的是添加路易斯酸t i c l 4 ，尽管如此，反应 产率仍不高，且伴随发生多类副反应【3 7 1 。 + 一一r = m e i p ri b u r l n g ， e v 恰 ( 1 1 5 ) 发现用含氮二环磷碱替代以往所用的路易斯碱效果非常好，如1 d 可催化丙烯腈和 芳香醛b a y l i s h i l l m a n 反应，所得产品为单一化合物，1d 却不能催化其它类型缺电子烯 烃( 如：乙烯基酮，丙烯酸酯和烯丙基氰化物等) ，但用含氮二环磷碱的衍生物3 b 却可 以得到很好的效果。同样采用t i c h 3 b 催化剂体系，可以高效高选择性的催化 b a y l i s h i l l m a n 反应，对于一些传统催化剂不能催化的反应底物也能够高效催化，并且 对于一些易生成混合物的反应也只进行单一转化，所有反应产率均在9 0 左右【3 7 1 。 1 2 3p r o a z a p h o s p h a t r a n e 催化的去h x 反应 ( 1 ) w i t t i g 反应以及相关y l i d e 的生成 目前已知许多类碱均可用以产生y l i d e 用于w i t t i g 反应及w i t t i g - h o n e r 反应。 p r o a z a p h o s p h a t r a n e 也是上述两类反应中一类非常有效的碱，可用于制备各类烯烃化合 1 0 中国石油大学( 华东) 硕士研究生论文 物；在温和的反应条件下，p r o a z a p h o s p h a t r a n e 就可以使 p c h 2 p p h 3 】和r c h 2 p ( o ) ( o e t ) 2 去质子化生成相应的y l i d e 和阴离子，与苯甲醛这样的醛类反应生成相应的烯烃，产率 为7 0 , - - 9 2 ，e z 选择性与其它碱所得结果大致相当 3 8 , 3 9 1 。 另外，p r o a z a p h o s p h a t r a n e 可用于制备亚稳态的y l i d e ，如：1 b 可用于各类氯代烷烃 反应生成相应的y l i d e ，接着用二( 三甲基硅烷基) 氨基钠( n a h m d s ) 等强碱进行去质 子化反应，生成的亚稳y l i d e 与醛类反应生成e 烯烃【3 9 4 1 1 。 ( 2 ) 制备s y l i d e 传统制备s - y l i d e 是通过锍盐与离子碱反应制备的，离子碱可以是碱金属的醇盐、 胺盐或氢化物；较不稳定的y l i d e 通常是用像l d a 或n b u l i 这样的强碱通过锍盐的去 质子化反应得到，这样的y l i d e 在与缺电子官能团反应时作为转亚甲基亲核试剂，可将 羰基化合物转化为环氧化合物；另外，也可用于共轭加成反应，分子中当有合适的迈克 尔受体时，将生成环丙烷结构【4 2 】。 p r o a z a p h o s p h a t r a n e 在乙腈中可用于锍盐的去质子化反应，可以生成稳定和不稳定 两类y l i d e ，生成的y l i d e 与芳香醛反应生成相应环氧烷烃，反应过程中没有类似用 丑b u l i 反应时存在的。单键重排的反应，产率一般为7 0 9 6 4 2 , 4 3 。 ( 3 ) 含双官能团活化的亚甲基类化合物的单烷基化 烷基化反应和分子中含双宫能团活化的亚甲基类化合物( 如：丙二酸酯，p - 二酮和 p 酮基酯类化合物) 的酰基化反应在有机合成中非常重要，因为其单取代产物可以转化 为非常重要的化合物【4 4 1 ，如：乙烯酮和乙烯酯类；其产物也可转化为a ，p 不饱和酯或酮 类化合物。但是，如果p 酮基酯和p 二酮的烯醇异构体在平衡浓度中相对过高，这类 化合物的单取代反应就常常会发生二取代、缩合、以及大量的烷基化反应，采用如d b u 这类非离子碱不能解决所有问题。另外，即使延长反应时间，反应产率仍不高。 p r o a z a p h o s p h a t r a n e 可以在温和条件下有选择性的将亚甲基有对称活化官能团的化 合物单烷基化( 见反应1 1 6 ) ，而且产率一般很高( 8 5 9 5 ) 。反应是定量反应，没有 检测到双取代产物。对于含单一官能团活化的亚甲基化合物，反应终止时仍有未反应的 底物化合物，另外有双烷基化产物生成。尽管如此，得到的单取代产物收率也是比较高 的( 5 9 8 8 ) 即】。 z 世幽凼她ky y z 2 f f c ，3 0 m i n , m e c n r i ( 1 1 6 ) ( 4 )卤代烷烃的脱卤化氢反应 第一章前言 脱卤化氢反应在有机合成中很重要，这一反应也易于实现，可方便的向有机物分子 中引入不饱和键。这一反应可广泛的应用于合成具有生理活性的化合物，其中包括：前 列腺素，维生素a 和多烯类化合物等【4 孓4 7 1 。由于采用三乙胺，d m a p ，嘧啶和喹啉等碱 催化此类反应，产率往往很不稳定；因此采用了碱性更强和亲核性更强的碱，如：d b n 和d b u ，此类试剂一般需过量，并且需要在加热条件下进行，但其产率却往往不高【4 5 1 。 p r o a z a p h o s p h a t r a n e 可以高效催