（有机化学专业论文）苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究.pdf

摘要 苯炔是一类重要的具有高度反应活性的有机合成中间体，因而苯 炔化学是有机合成的一个重要课题，近年来，随着温和条件下苯炔制 备新方法的发现，苯炔化学获得了巨大的发展，越来越受到化学家的 关注。本论文的主要研究内容如下： ( 1 ) 对近几年苯炔参与的反应的研究进展作了综述。主要从苯 炔的结构、制备和反应类型等方面进行介绍和讨论。 ( 2 ) 发展了一种钯催化苯炔与联烯反应选择性合成菲类化合物 的方法。发现在催化量的 ( a l l y l ) p d c l l 2 及p ( o t 0 1 ) 3 的存在下，各种联 烯，包括中间和末端联烯，都能与苯炔发生三聚共环化反应顺利地得 到中等到好产率的相应菲衍生物。实验证明，反应的化学选择性决定 于联烯的结构。 ( 3 ) 研究了苯炔与伊羰基膦酸酯的亲核加成反应，发展了一种 在温和条件下苯炔插入伊羰基膦酸酯选择性合成邻酰基苄基膦酸酯 的方法。在氟化铯的存在下，以t h f 做溶剂，2 氧丙基膦酸酯的碳 碳。键选择性发生断裂，再与苯炔加成生成中等到好产率的2 酰基苄 基膦酸酯。 ( 4 ) 报道了一种在温和条件下a g o t f 催化邻炔基苯甲醛肟串联 亲电环化 3 + 2 1 环加成反应制备稠杂环化合物的方法。本反应过程为： ( a ) 邻炔基苯甲醛肟分子内亲电环化反应；( b ) 与苯炔的【3 + 2 】环加 成反应。反应在7 0o c 的乙腈和四氢呋喃的混合溶剂中进行，能以中 等收率得到目标产物，反应产物有望在药物合成领域获得应用。 l 关键词：苯炔；菲类化合物；邻酰基苄基膦酸酯；串联反应；稠杂环 化合物。 a b s t r a c t 伽ec h e m i s t r yi sa ni m p o r t a n tt o p i ci no r g a n i cc h e m i s t r yb e c a u s e a r y n e sa r eh i g h l ys t r a i n e da n dk i n e t i c a l l y u n s t a b l em o l e c u l e se m e r g i n ga s v a l u a b l er e a c t i v ei 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 s r e c e n t l y , m a n y e f f i c i e n tm e t h o d sh a v eb e e nd e v e l o p e do nt h eb a s i so fo s i l y la r y l t r i f l a t e s b e c a u s ed - s i l y la r y l t r i f l a t e sc o u l db er e a d i l yp r e p a r e d ，a n db ec o n v e r t e d i n t ob e n z y n e si ns i t uu n d e rm i l dc o n d i t i o n s ，t h e r e f o r e ，f l r y n ec h e m i s t r yi s b e i n g r e c e i v e dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n s 1 r e c e n tp r o g r e s si nt h ea r y n ei n v o l v e dr e a c t i o n si ss u m m a r i z e d w ed i s c u s s e dd e t a i l e d l yt h es t r u c t u r e ，t h ep r e p a r a t i o n ，a n dt h er e a c t i o n t y p e so fb e n z y n e 2 p a l l a d i u m c a t a l y z e dc o c y c l o t r i m e r i z a t i o no fa l l e n e sw i t ha r y n e s h a sb e e nd e v e l o p e df o rs e l e c t i v e l ys y n t h e s i z i n gp h e n a n t h r e n e s i nt h e p r e s e n c eo f 【( a l l y l ) p d c l 2a n dv ( o t 0 1 ) 3 ，av a r i e t yo fa l l e n e s ，i n c l u d i n g i n t e m a la n dt e r m i n a la l l e n e s ，u n d e r w e n tt h ec o c y c l o t r i m e r i z a t i o nw i t h a r y n e st oa f f o r dt h ec o r r e s p o n d i n gp h e n a n t h r e n e si nm o d e r a t et og o o d y i e l d s t h er e s u l t ss h o w e dt h es e l e c t i v i t yo ft h er e a c t i o nb a s e d o na l l e n e s 3 am i l dm e t h o df o rs e l e c t i v es y n t h e s i so fo a c y l b e n z y l p h o s p h o n a t e s h a sb e e nd e v e l o p e db yt h er e a c t i o n so fa r y n e sw i t hf l - k e t o p h o s p h o n a t e s i nt h e p r e s e n c eo fc s fa n d 哪，t h ec a r b o n - c a r b o n o b o n d so f 2 - o x o p r o p y l p h o s p h o n a t e sw e r es e l e c t i v e l yc l e a v e da n da d d e dt oa r y n e s n l p r o v i d i n gt h ec o r r e s p o n d i n g2 - a c y l b e n z y l p h o s p h o n a t e si nm o d e r a t et o g o o dy i e l d s 4 am i l dm e t h o df o r s y n t h e s i s o fc o n d e n s e d h e t e r o c y c l i c c o m p o u n d sh a s b e e nd e v e l o p e d b y t h e a g o t f - c a t a l y z e d t a n d e m c y c l i z a t i o n 一 3 + 2 】c y c l o a d d i t i o n r e a c t i o n so f2 - a l k y n y l b e n z a l d o x i m e s t h er e a c t i o nm a y p r o c e e dv i ai n t r a m o l e c u l a re l e c t r o p h i l i cc y c l i z a t i o no f 2 - a l k y n y l b e n z a l d x i m e sa n d 3 + 2 】c y c l o a d d i t o nr e a c t i o n sw i t ha r y n e s i n t h em i x t u r eo ft h fa n dm e c na t7 0o c ，t h er e a c t i o nw a sc o n d u c t e d s m o o t h l yt o a f f o r dt h ed e s i r e dp r o d u c ti nm o d e r a t ey i e l d s ，a n dt h e a s - p r o d u c t sh a v ed i s p l a y e dg r e a tp r o b a b i l i t i e si nt h ea p p l i c a t i o n si nt h e a r e ao f p h a r m a c e u t i c a lm a t e r i a l s k e yw o r d s ：b e n z y n e ，p h e n a n t h r e n e ，d a c y l b e n z y l p h o s p h o n a t e ，t a n - d e m r e a c t i o n ，c o n d e n s e dh e t e r o c y c l i cc o m p o u n d i v 湖南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任 何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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 的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：自、易林沙f 。年 6 月2 日 湖南师范大学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，研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖南师范大学。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。本人授权湖南师范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d 。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：纠釜林 日期：口啤多月2 日 导师签名：乏泐 日期：帕年多月 2 一日 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 己l 吉 jl嗣 1 9 5 3 年，r o b e r t 研究的1 4 c 标记的氯苯和氨化钾生成苯胺及类似 反应，证实了苯炔作为活性中间体的存在，从而标志着苯炔化学的开 始。由于苯炔本身活性高而不易分离获得，故都是以合成其前体加以 代替，苯炔前体的种类很多，但目前应用最广泛的一类是邻三甲基硅 基苯基三氟磺酸酯。其反应主要是对“叁键”的加成，从而使其在产物 中恢复芳香性，苯炔的反应主要有极性的或协同的环加成反应、与亲 核试剂的反应、与亲电试剂的反应、苯炔的聚合等。 芳香化合物不仅是天然产物、重要药物的结构单元，而且是有机 合成的中间体。其合成具有很重要的意义，而通过苯炔参与反应是现 代有机合成中形成芳香化合物最为有效的方法之一，近年来，温和条 件下苯炔制备方法的发现，为苯炔化学的发展提供了新的契机，在基 于以此类为苯炔前体的反应研究中取得了许多突破性的成果。 目前，苯炔化学已经扩展到不饱和化合物与苯炔的三聚共环化反 应，双元素试剂对苯炔的插入反应，以及苯炔参与的串联反应等多个 有机合成方法学的多个领域。我们的任务就是以苯炔为原料，进一步 探究新反应，扩大应用范围，以便合成有用的具有生理活性的芳香化 合物以满足人类的需要。 苯炔与联烯、瞵酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 第一章绪论 1 。1 前言 苯炔是一类重要的具有高度反应活性的有机合成中间体，一直受 到化学家们的广泛关注【l 】。广义的苯炔是指缺失两个氢原子的芳环中 间体，包括1 ，2 ，1 ，3 一，1 ，4 脱氢苯( 图1 1 ) 等，但通常意义上的苯 炔仅指1 ，2 脱氢苯及其杂环类似物( 图1 2 ) 。1 9 5 3 年，r o b e r t 研究 的1 4 c 标记的氯苯和氨化钾生成苯胺及类似反应支持了苯炔中间体存 在的猜想。近来，苯炔作为稳定的客体分子在半盒状配体中被捕获 2 1 。 光谱学数据同样证明了苯炔的存在【3 】。 h h h h 图1 1 ：娘h ：娘： 图1 - 2 苯炔中含有一个特殊的碳碳叁键，与一般炔烃的不同之处在于t 炔烃中碳碳叁键的碳原子是s p 杂化的，由一个a 键和两个相互垂直 的7 1 ；键组成，两个。键的键角为1 8 0 0 ，但这样的碳原子不可能在苯环 中存在，因此苯炔中的碳原子为s p 2 杂化，碳碳叁键由一个兀键和两 冷h h孛h 硕士学位论文 个。键组成，其中有一个。键是由s p 2 轨道微弱地重叠形成的，并与 苯环的兀体系相互垂直，位于苯环之外。其结构见( 图1 3 ) 。 h h h 图1 3 苯炔的结构 从图中可以看出，这个。键的两个s p 2 轨道彼此不可能重叠得很 多，所以这个键很弱且有张力，容易发生反应。苯炔的这个结构特点， 使其成为合成多种化合物非常有用的中间体。 长期以来由于产生苯炔的条件很苛刻，苯炔在有机合成中的应用 受到很大的限制。1 9 8 3 年k o b a y a s h i 4 报道了在温和条件下产生苯炔 的方法，为苯炔化学的发展提供了新的契机。近年来苯炔化学已经扩 展到有机合成方法学研究的多个领域。苯炔的反应归纳起来大致可以 分为三种类型：周环反应、亲核加成反应和过渡金属催化的反应【5 1 。 1 2 苯炔的制备 苯炔是重要的活性中间体，必须现场产生。苯炔可以通过多种方 法制备，经济、简便的方法是用邻氨基苯甲酸制成重氮盐，该重氮 盐受热分解成二氧化碳、氮气和苯炔【6 1 ( 图1 4 ) ，然而其缺点是不稳 定，对碰撞特别敏感，极易发生剧烈爆炸，难于分离。 c 0 2 ，n 2 取代的邻氨基苯甲酸也可以象邻氨基苯甲酸一样进行反应，生成 4 墨i些业 主 嘞 q 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 取代的苯炔。1 9 8 3 年，h i m e s h i m a t t l 等用邻三甲基硅基芳基磺酸酯在 氟离子诱导下得到苯炔中间体，该方法最大的优点就是制备条件温 和，不会使用到强碱等苛刻的反应条件，从而使苯炔的反应范围大大 拓宽( 图1 5 ) 。 旧h m d s q ： t m s c i n a t o l u e n e ，r e f l u x 1 ，b u l i 。0o c - r t 2 t f 护0o g - r t q ：s 图1 5 三氟甲磺酸芳基酯可以在强碱二异丙基胺基锂的作用下产生苯 炔，如( 图1 6 ) 所示，反应的中间体为苯炔【8 】o 9 叽7 丽l d a h p m 冲嘞 图1 - 6 卤代芳烃也可以用强碱如氨基钠等处理而失去邻位质子而产生 苯炔【9 】，但是由于碱具有亲核性而使反应受到干扰。为了避免这种干 扰，可以使用邻二卤芳烃经金属( 锂或镁) 生成有机金属试剂消去的办 法来制备苯炔1 川( 图1 7 ) 。 q赢瓢蝶 硕士学位论文 一吖酬 q ：二q 二 图1 7 但是铜试剂则不能产生苯炔【1 1 1 ( 图1 - 8 ) 。 瓯旦 1 胺基苯并三唑可以较好地转化为苯炔，其缺点是必须有氧化剂 ( 如四醋酸铅) 的存在下才能得到苯炔且难于合成；如k n i g h t 【1 2 1 在1 9 9 4 年报道了从带有邻位乙羟基官能团的1 胺基苯并三唑在n 1 s 作用下 生成苯炔的方法( 图1 9 ) 。 , n h 2 n 、 ，n n 图1 - 9 k n o c h e l 1 3 1 等人报道了金属镁试剂诱导的产生苯炔的方法( 图 1 1 0 ) 。 o s 0 2 a r 9 s 0 2 a r 。竺邺堑竺 l c 0 2 c h 3 f u 一 阶 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 最近，高价碘化合物可以用来作为苯炔前体，k i t a r n u r a a 1 4 1 报道 了利用( 2 三甲基硅基) 苯基三氟甲磺酰氧基碘化苯为前体，在四丁基 氟化铵、氟化铯或者氟化钾等温和的条件下亦可生成苯炔中间体，在 温和的中性条件下与捕获试剂生成了加成产物( 图1 1 1 ) 。 q 刚c 吣一吣 u 志l 】盈 p h p h 1 0 0 图l - 1 1 最近，文献报道了一种用过渡金属钯催化的生成苯炔中间体的方 法。邻二卤苯经钯( o ) 氧化加成，氧化加成产物可以发生1 , 2 消除而产 生苯炔钯( i i ) 配合物活性中间体1 习( 图1 1 2 ) 。 q 三一q 三广d 囝 图1 1 2 2 0 0 7 年，g a n t a 1 6 1 等报道了一种制备苯炔的新方法( 图1 1 3 ) 。 硕士学位论文 利用三氟甲磺酸邻碘苯酯在丁基锂作用下生成苯炔。 n - b u l i 。7 8o c 图1 1 3 1 3 苯炔的反应 1 3 1 周环反应 苯炔的周环反应种类繁多，大致可以分为以下几种类型：狄尔 斯一阿德尔反应、【2 + 2 环加成反应、1 ，3 偶极环加成反应、1 ，4 偶极环 加成反应以及与烯反应。 1 3 1 1 狄尔斯阿德尔反应 苯炔是一个高度活泼的亲双烯体，能与大多数l ，3 二烯类化合物 如环戊二烯、呋喃、吡咯等发生狄尔斯阿德尔反应，这些反应常用 来检验苯炔中间体的生成。早在1 9 8 4 年，c a r r e 等就报道了芳卤能够 在强碱作用下产生苯炔中间体，并能够与呋喃发生环加成产物，但是 产率相当的低( 15 ) ；1 9 9 0 年s n i e c k u s t l 刀等报道了邻酰胺苯炔与呋喃 衍生物的狄尔斯阿德尔反应，作者用邻三甲硅基芳基磺酸酯在t b a f 作用下产生了苯炔，与呋喃发生环加成反应，得到含有氧桥的多环芳 烃( 图1 1 4 ) 。 图1 1 4 8 e t 2 r i = r 2 = h ；6 3 r i = r 2 = m e ：6 0 r i = m eo rh r 2 f m eo rh ：6 0 訾 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 1 9 9 2 年，w e g e t l8 】等在制备杂环喹啉的过程中，发现卤代芳烃1 一 叔丁基4 甲氧基2 溴苯在氨基钠的作用下能够与呋喃发生狄尔斯一阿 德尔反应( 图1 - 1 5 ) 。 n a n h 2 图1 1 5 吡咯的衍生物【1 9 】同样可以与苯炔发生狄尔斯一阿德尔反应生成相 应的产物( 图1 1 6 ) 。 只 哆 划x 一哟n r 蹩= h , x = y = m e ；3 2 伧粼 哆r + f 1 1 一领弱- - n 小哆+ l l | 一领灏 其它的杂环二烯也能与苯炔发生 4 + 2 】环加成反应。g o n s a l v e s 口0 1 等在1 9 9 2 年利用1 , 2 ，4 三嗪与苯炔的狄尔斯一阿德尔反应，进而脱氮 r 1 = r 2 = h r 3 = r 4 = p h ；7 7 r i = h 。r 2 = m e ，r 3 - - p h ，r 4 = h ；3 0 r 1 = m e r ? - = h 。r 3 = r 4 = p h ；6 1 图1 1 7 9 | 芯p m | q m 、j 贯v 时r 冬训 啭n 硕士学位论文 生成了异喹啉衍生物( 图1 1 7 ) 。 有趣的是多取代的恶唑类的化合物【2 1 1 与苯炔反应得到的是双苯 炔加成化合物，反应过程中两分子苯炔先后进行了狄尔斯阿德尔反 应( 图1 1 8 ) 。 r i 1 r 1 吨孵巡啤ra k r i = r 3 = h r 2 = p h ；5 3 r i = r 3 = p h ，r 2 = h ；5 5 图1 1 8 c a s t e d o 2 2 1 报道了通过苯炔和非环状双烯体的狄尔斯阿德尔反应 制备得到复杂芳香化合物( 图1 1 9 ) 。 + q 孑一 e r 1 = r 2 = o m e ，r 3 = c o m e ；4 0 r 1 r 2 = o m e 。r 3 = c o c f 3 ：6 2 r 1 - r 2 = o c h 2 0 。r 3 = c o c f 3 ；5 8 - b n + q 一 b n 图1 1 9 苯炔的狄尔斯阿德尔反应在有机合成中的应用也非常广泛。 c a s t c d o 2 3 1 小组于19 9 2 年利用苯炔活性中间体与口吡喃的狄尔斯阿 德尔反应发展了一种制备抗癌药苯并菲啶酮的新型合成路线( 图 书 侧一 盟 r， 丫n 雕 一 茎堡皇壁壁：蹩墼塑塞竺堡茎茎里墼盟垦窒箜堑窒 一 _l - _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ 一一一一 1 - 2 0 ) 。 r 1 r 2 oo r i = r 2 = r 3 = r 4 = h ，r s = m e ，r e = p h ；8 8 r 1 = r 2 = h r 3 = r 4 = o m e r s = e t ，r s = m e ；8 0 r i = r 2 = o c h 2 0 r 3 = r 4 = o m e 。r s = e t 。r 6 = m e ；7 2 图1 2 0 s h a 2 4 等于1 9 9 2 年利用吡啶炔中间体和异吲哚的环加成合成了 抗肿瘤药物e u i p t i c i n e ，产生的吡啶炔活泼中间体经环加成反应得到 了异吲哚结构片( 图1 - 2 1 ) 。 p d ( o a c ) 4 c o ，睁rn h 2 畛r 滞+ 暗妒 r i = s 0 2 p h r 2 = m e r 3 - - c 0 2 t - b u ；6 2 ( 5 5 ：4 5 ) r 1 = c 0 2 t - b u 。r 2 = r 3 = h ；6 5 图1 2 1 图1 2 2 m e o r = h ：8 8 ( 5 5 ：4 5 ) r = c h ( o c h 2 ) 2 ；8 1 ( 5 5 ：4 5 ) r = c h 2 0 m e ；8 4 ( 5 5 ：4 5 ) c a m b i e 【2 5 1 小组在1 9 9 4 年通过邻氨基苯甲酸经氨基重氮化后，原 位生成苯炔中间体，与取代的呋喃发生【4 十2 】环加成反应，提供了一 l l 洲月n 硕士学位论文 种制备甾体化合物的简便途径( 图1 - 2 2 ) 。 p i e r s t 2 6 等于2 0 0 6 年发展了一种苯炔参与的特殊的 4 + 2 】环加成反 应。硼杂吡啶与苯炔反应生成桥键化合物，反应在二氯甲烷中室温下 即可以反应( 图1 2 3 ) 。 世 ， p y 图1 2 3 1 3 1 2 【2 + 2 】环加成反应 苯炔与乙炔及简单的链烯烃不发生反应，而与具有张力的和连接 着给电子基团的烯烃发生环加成反应，可以方便地制备苯并环丁烷类 化合物( 图1 - 2 4 ) 2 7 1 。 q b ： 。v o m e 7 5 图1 2 4 杂芳炔如3 卤或4 卤代吡啶在强碱作用下和二烷基缩乙烯酮 也能发生类似苯炔的 2 + 2 1 环加成反应，可以用于吡啶并环丁烷衍生 物的合成( 图1 - 2 5 ) 。 豇。v o e 图1 2 5 1 2 榜阳n p 什距。 ，夕刖 9 + 时 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 s u z u k i 2 9 教授小组在2 0 0 0 年发现a 烷氧基苯炔和硅醇缩烯酮的 环加成反应具有严格的的区域选择性，可以分离到单一的环加成产物 ( 图1 - 2 6 ) 。 蜒+ y 酬s 一圈： 图1 2 6 y o s h i d a 3 0 1 等于2 0 0 4 年报道了苯炔与芳香醛的2 ：l 加成产物，苯 炔先与碳氧双键发生 2 + 2 1 环加成反应，重排后再与另一分子苯炔发 生 4 + 2 1 环加成反应，生成9 一芳基氧杂葱( 图1 - 2 7 ) 。 r 0 l + a r 贝h + r l r a r 图1 2 7 2 0 0 6 年，y o s h i d a t 3 1 1 等又报道了苯炔亚胺二氧化碳的三组分 【2 + 2 + 2 】环加成反应，反应能够利用温室气体二氧化碳来合成有用的 杂环化合物，具有重要的经济价值( 图1 - 2 8 ) 。 q o 硼t f ，n r + c k f 而, 1 8 - c r o w n - 6 啐 o 图1 2 8 1 3 1 31 ，3 偶极环加成反应 苯炔的1 ，3 偶极环加成反应是制备苯并五元杂环化合物的有用 方法。许多稳定的l ，3 偶极化合物可以同苯炔发生环加成反应。文献 硕士学位论文 综述见第四章。 1 3 1 41 , 4 偶极环加成反应 1 ，4 偶极化合物与苯炔的环加成反应在有机合成上也有很广泛的 应用。b i e h l 3 2 1 等人报道了一种合成a z a a c r i d o n e s 和d i a z a a e r i d o n e s 的 全新方法( 图1 - 2 9 ) 。 q 二一盟 h r = h ：1 9 r = o m e ；4 6 图1 2 9 合成2 溴5 ，6 二氢1 ，4 - e p 氧基萘的核心步骤就是利用氰基萘 先锂化后生成的l ，4 偶极子与苯炔的1 ，4 偶极环加成反应( 图1 - 3 0 ) 3 3 1o r 。h ：7 3 r = o m e ；6 6 图1 3 0 1 3 1 5 与烯反应 苯炔与含有烯丙位氢的烯烃之间的烯反应能够有效地用于检测 苯炔，但在合成中用到的并不多。1 9 9 4 年，n a k a y a m a 3 4 】等人报道了 一个意外的反应：3 ，4 新戊基噻吩的1 ，1 二氧化物与苯炔并不发生 d i e l s a l d e r 类型的反应，而是发生了烯反应( 图1 3 1 ) 。 1 4 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 + 圳一m 6 8 图1 31 2 0 0 6 年，c h e n g t 3 5 】，j 、组发现了苯炔与含有炔丙基氢的炔烃的烯反 应生成联烯化合物( 图1 - 3 2 ) 。 图1 3 2 1 3 2 苯炔对。键的插入反应 1 3 2 1 苯炔插入x h 键( x i c ，n ，o ，s 等) 苯炔插入x h 键( x = c ，n ，o ，s 等) 也可以看作含活泼氢的亲核试 剂对苯炔的亲核加成反应。苯炔与碳、氮、氧和硫等亲核试剂的亲核 加成反应为制备芳基取代的烷烃、胺和醚等提供了一种方便的合成方 法。 苯炔与锂化腈衍生物反应用于有机合成主要有两种策略。一是利 用邻位a 腈基负离子与苯炔的分子内的环化反应制备苯并环丁烷衍 生物( 图1 3 3 ) 3 6 1 。 渊墼洲 一吖n 图1 3 3 及腈基负离子与苯炔的另一种反应途径是分子间的反应。a 腈基 硕士学位论文 烷基锂负离子加成到苯炔中间体上，生成邻氰甲基化苯基锂，然后发 生分子内亲核进攻，生成苯并四员环中间体，重排后也可以得到邻烷 基苯腈。这种方法对于带有给电子取代基的苯炔与2 芳基2 锂乙腈 的反应特别有效( 图1 - 3 4 ) 鲫。 节a + y n 一阁一r 图1 3 4 b i e h l 3 8 1 课题组进一步发现利用氯代噻吩嗪与腈的反应能制备 2 - ( 腈乙基) 噻吩嗪( 图1 3 5 ) 。 q ；n a + r c n q ；q c n ； 、r r 图1 3 5 各种杂芳炔也能与芳基乙睛发生类似的反应，制备各种含氮或硫 的杂多环( 图1 - 3 6 ) 【3 9 1 。 5 4 图1 3 6 利用环酮生成的锂烯醇负离子与苯炔反应可以合成许多具有高 度环张力的多环化合物。例如，c a u b e r e 4 0 l d 、组禾u 用l ，4 环己二酮与苯 炔的锂烯醇负离子亲核进攻，生成的苯基锂中间体再进攻羰基生成苯 并的环丁醇( 图1 - 3 7 ) 。 l 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 6 吾篓融要h 6 + 禽銎融祟 u 。u2 ：+ z 图1 3 7 杂芳炔和大环烷酮发生这种反应，如c a u b e r e t 4 1 1 等在1 9 9 0 年报道 了3 ，4 吡啶炔与环庚酮的反应( 图1 - 3 8 ) 。 如8 璺蠲 图1 3 8 开链的锂烯醇负离子也可以与苯炔发生亲核加成反应。1 9 9 2 年， b i e h l 4 2 1 等利用2 丁烯酸和2 丁烯酰胺生成的锂内盐分别与苯炔反应 得到萘酚和l ，4 - 力口成产物( 图1 - 3 9 ) 。 苯炔与一级，二级胺的反应是合成烷基化苯胺的方便途径。3 ，4 吡啶炔与胺的亲核加成反应【4 3 1 可以以良好的收率得到两种产物的混 n g b r + n h r l r a 竺 一9 陬9 胍1 r 2 图1 4 0 1 7 n r lr 2 = m o r p h o l i n e ；4 1 a n d4 8 n r l 酽= p i p e r i d i n e ；3 6 a n d4 4 n r lr 2 = d i e t h | y l a m i n e ；3 8 a n d3 4 n r lr 2 - - d i p h e n y l a m i n e ；3 5 a n d4 2 n r l r 2 = p y r o l i d i n e ；4 4 a n d5 1 盼 一 ”图 叫 杈 硕士学位论文 合物( 图1 - 4 0 ) 。 通过脒取代的苯炔前体分子发生分子内亲核加成可制备1 , 2 一环 化的苯并咪唑( 图1 4 1 ) 。 9 芷 图1 4 l 2 0 0 3 年，l a r o c k 4 4 j 、组报道了各种胺与苯炔的亲核加成反应，反 应几乎都以定量的方式进行。2 0 0 6 年，作者总结了近几年此方面工 作，又报道了氨基甲酸酯对苯炔的氨化反应，以及酚或酸对苯炔的氧 亲核进攻( 图1 - 4 2 ) 【4 5 1 。 取二h c s f ( 2 0e q u i v ) m e c n ，r t n u = a m i n e ，s u i f o n a m i n e 。p h n o la n dc a r b o x y la c i d 图1 4 2 叔胺也可以与苯炔发生类反应，y o s h i d a 4 6 等报道了1 烷基咪唑 杂环氮可以与苯炔的反应( 图1 4 3 ) 。 g 二一 狰 p h o t f 图1 4 3 从机理上看，苯炔插入x h ( x = c ，n ，o ，s 等) 键基本都是杂原 子进攻苯炔得到苯基负离子，经质子化后生成偶联产物。如果将生成 1 8 萨 一 x n 一 壹 囝 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 的负离子用其它亲电试剂捕获，就能得到多步串联反应的产物，在有 机合成上也更有意义。近几年来，在这个领域已经取代了很大进展。 2 0 0 6 年，台湾的c h e n g 4 7 】小组发现含氮杂环与苯炔及乙腈在5 0 。c 下 发生三组分反应( 图1 - 4 4 ) 。 q o 硼t f + r 2 r i c h c n h + 喘备 图1 - 4 4 2 0 0 6 年，l a r o c k l 4 8 1 等用羟基、琉基、烷氨基取代的苯甲酸酯与苯 炔发生关环反应分别得到氧杂蕙酮、硫杂葸酮和卡唑酮( 图1 - 4 5 ) 。 q ：+ q 一 图1 4 5 x = o ，s ，n m e 最近，s t o l t z l 4 9 1 等报道了一种利用烯胺亲核进攻苯炔，生成的苯 基负离子分子内进攻羰基，生成的羟基经分子内脱水制备吲哚啉和异 r = m e 9 c 哨 0 2 e t 图l ，4 6 喹啉衍生物，作者发现反应的化学选择性决定于氨基上的取代基( 图 皿 几 r 舛 | 呈q 硕士学位论文 1 - 4 6 ) 。 1 3 2 2 苯炔插入x y 键( x 或y h ) 1 ，3 二羰基化合物与苯炔的亲核进攻反应是研究最为广泛的反应 之一。从反应机理上说，首先还是碳氢键的亲核进攻，但是与上述不 同的是，生成的苯基负离子不是被质子捕获，而是继续参加下步反应， 得到的最后产物从总反应来看基本都是苯炔插入。键的产物。 2 0 0 1 年，k i t a 刈等在合成抗生素f r e d e r i c a m y c i n 的过程中，用到 的关键步反应就是丙二酸二甲酯与苯炔的亲核进攻生成苯炔对碳 碳键的插入反应产物( 图1 - 4 7 ) 。 m e o m e o o m e b r m e o q m e 上 悯p l o m e c h 2 ( c o 州e ) 2 o m e o 图1 4 7 2 0 0 2 年，y o s h i d a 5 1 讣组报道了苯炔对脲的插入反应。得到酰基 化氨化的芳香化合物( 图1 - 4 8 ) 。 q o 粥t f h n 儿o 2 c s f 。2 0o c 图1 4 8 2 0 0 5 年，k u n a i l 5 2 1 等报道了苯炔插入活泼亚甲基碳碳键的反应。 2 0 聃 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 反应生成烷基化酰化的双取代苯( 图1 4 0 ) 。几乎与此同时，s t o l t z t 5 3 】 小组也报道了苯炔对伊二羰基化合物的插入反应，得到了类似结果。 q ：+ r u r ，旦 r ，r l = a l k y l 。o ral k y o x y l 图1 5 0 o r 1 r 同年，y o s h i d a e 5 叼等报道了苯炔对氨基硅烷中氮硅键的插入生成 邻氨基苯硅烷( 图1 5 1 ) 。 早1 旦双： 图1 5 l 2 0 0 7 年，y o s h i d a 5 5 1 等又报道了苯炔插入碳碳。键的一个新反应。 a 对甲苯磺酰基乙睛与两分子苯炔发生碳碳键和碳氢键的插入反应， 生成二芳基甲烷结构骨架( 图1 - 5 2 ) 。 q ：+ h 丫h k f 。18 - c r o w n - 6 图1 5 2 同年，y o s h i d a 5 q 等还报道了苯炔对酰氯碳氯键的插入反应，得 到邻酰基氯苯( 图1 5 3 ) 。 ：+ r 见x k f 。18 - c r o w n - 6 r 图1 5 3 同年，浙江大学的黄宪教授小组【5 7 1 利用含有砜基的活泼亚甲基化 脬 嗽 仰 佻q 硕士学位论文 合物与苯炔反应得到的磺酰化烷基化苯，再与缺电子烯烃发生串联 反应，得到萘酚类化合物( 图1 - 5 4 ) 。 二 phpco盆e0 。z 一。 p h 毒，嘲 图1 5 4 1 3 3 过渡金属催化的苯炔反应 o 嘛： o 0 2 b 0 2 日 1 9 9 3 年，b e n n e t t 5 8 1 等报道了制备镍( o ) 和苯炔络合物的简便方法， 此络合物与炔烃反应得到了四取代的萘类化合物，底物若为不对称的 炔，仍然以较好的区域选择性得到产物( 图1 - 5 5 ) 。 二取：+ n i 矾一二一 x x 桫侩l 臀, b r 二剖 r 1 兰兰一r 2 x _ _ - - - _ _ _ _ - - - _ _ _ _ - _ _ _ x r 2 r 2x + r 1 x r 2 图1 5 5 1 9 9 8 年c a s t e d o 5 9 报道tp d ( o ) 催化的苯炔的三分子聚合反应 戡 豇一 啦生 一 9 一y9 h 一 唾 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 三联二一三 r r r 图1 5 6 3 甲氧基苯炔的反应很好地解释苯炔三分子聚合反应的区域选 择性，在形成五元钯环的同时两分子苯炔形成的c c 选择性的在位阻 小的一侧( 图1 - 5 7 ) 。 颤：竺坚 嚣+ 转 8 1 9 3 ：7 图1 5 7 c a s t e d o 和t a m a m o t o 小组几乎同时研究了钯催化的苯炔与炔烃 的反应。t a m a m o t o t 6 0 l d 咧ep d ( o a c ) 2 p ( o t 0 1 ) 3 的作用下以良好的产 率得到了菲类化合物( 图1 - 5 8 ) 。 p d ( o a c ) 2 p ( 0 4 0 1 ) 3 r 1 图1 5 8 图1 5 9 2 3 硕士学位论文 2 0 0 3 年，c a s t e d o 【6 1 1 等发展了苯炔与二炔的共环化反应( 图1 - 5 9 ) 。 最近，t a m a m o t o 6 2 1 等人报道了v a ( o ) 参与的苯炔与烯丙基化合物 的反应，最终也得到了菲类化合物( 图1 - 6 0 ) 。 q 二+ c i p d 2 ( d b a ) 3 。c s f 图1 - 6 0 近年来过渡金属催化的双元素试剂对于苯炔的插入反应引起了 有机化学家强烈兴趣，在过渡金属的催化下双元素试剂c s n t 4 s ， s i s i 【4 9 】，s n s n 6 3 】等对于苯炔的插入反应( 图1 6 1 ) 。 q o 鹏t f + r - s n b u 3 【p d ，c s f m e c n 吼3 q o 硼t f + r 3 s n - s n r3pd(o了ac)2,kf1 8 - c r o w n - 6 q o 鹏t f + r 3 s n - s n r 3 q ：+ m p d ( o a c ) 2 k f 18 - c r o w n - 6 p d ( o a c ) 2 。k f l l 8 - c r o w n - 6 m t o c n c s n r 3 s n r 3 s n r 3 s n r 3 图1 6 1 同年，g i n 删等发展了一种镍( o ) 苯炔配合物与l ，3 二炔的共环化反应 制备2 ，3 二炔基萘的方法。反应必须在三乙基膦存在下进行，可以通 导导 毋o o 苯炔与联烯、膦酸酯或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 过底物的立体效应来控制产物的选择性( 图1 - 6 2 ) 。 抄f i ：i ：一三 r - - a w l a i k y l 。e s t e r r r f o r f r 1 r 1 r i r 1 甲、t b u 图1 6 2 2 0 01 年，m u r a i 6 习等报道了一种新型的苯炔反应：在烯丙基钯与 苯炔发生碳钯化后，一氧化碳插入到生成的芳基钯中的碳钯键中，生 成了羰基化合物( 图1 6 3 ) 。 驭：鼍箸 m e c n 8 0o c 。4 h 图1 - 6 3 2 0 0 4 年，台湾的c h e n g 鲫小组报道了苯炔碳钯化反应与锡试剂 的偶联反应两者的串联反应，得到了烯丙基炔基化的芳香衍生物( 图 1 - 6 4 ) 。 旷r 2 n 毫o t f s + r r 3 c i + r 6 一s n p d ( d b a ) 2 d p p e m e c n ，4 0o c 1 0 h 图1 6 4 同年，l a r o c k t 6 7 d x 细报道了种碳钯化碳杂偶联的串联反应。 使用邻碘苯酚或邻碘苯胺为底物，钯作催化剂，可以合成二苯并呋喃 硕士学位论文 或卡唑等杂化化合物( 图1 - 6 5 ) 。 驭硼o t f + c a t p d 1 0 0 0 c x = o 。n h ，n m e 。m e s 0 2 n n c 0 2 e t 图1 6 5 2 0 0 5 年，c h e n g t 6 s l d x 缍1 在上述工作的基础上，应用芳基金属试剂 ( 芳基硼酸、芳基锡和芳基硅等) 代替炔基锡试剂，生成双取代的芳烃 化合物( 图1 - 6 6 ) 。 兰1 h 一 t 鲫m s r + r 5 、久，c i + a r m r 3 p d ( d b a ) z d p p e m e c n 4 0 0 c ，1 0 hr 3 图1 6 6 最近，该小组改进了他们上述的工作，用炔烃与c u l 原位生成 炔铜试剂参加反应，也能得到一样的产物，该方法的优点是用毒性小 的炔烃代替了毒性较大的炔基锡试剂( 图1 - 6 7 ) 。 三众：+ 呛r 4c i + 一益釜三 r 3 图1 6 7 2 0 0 5 年，l a r o c k t t o t j 、组发展了邻芳基碘苯和苯炔的碳钯化碳氢 活化反应合成了三聚苯衍生物( 图1 - 6 8 ) 。 苯炔与联烯、膦酸酶或邻炔基苯甲醛肟反应的研究 甄： 图1 6 8 同年，该小组7 1 1 又报道了邻碘苯甲醛与苯炔的反应合成芴酮( 图 1 - 6 9 ) 。 g ：+取三一 图1 6 9 2 0 0 6 年，c h e n g 【7 2 讣组进一步报道了镍催化的苯炔与二炔的共环 化反应合成取代萘的方法( 图1 - 7 0 ) 。 r 1 q ：+ 厂兰专- r 1 k r