（有机化学专业论文）二硫缩烯酮的α官能化反应及合成应用.pdf

， _ 独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。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的研究成果，也不包含他人为获得东北师 范大学或其它教学机构的学位或证书而取得的研究成果。与我一同工 作的同：忐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。 签名：缝：望歪 日期：。珈2 。歹 关于论文使用授权的说明 本人了解并遵守东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留、向国家有关部门送交学位论文的复印件，允许论 文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影 印、缩印或其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 作者签名：铨：翌歪 指导教师签名： 壹1 暑手 日期：龇2 ：笠日期：卯7 5 摘要 a - 羰基二硫缩烯酮是一类重要的有机合成中间体，它也可以看作是 a ，1 3 - 不饱和化合物，近二三十年被广泛地用于有机合成。阻然将其作 为l ，3 双亲电体用于合成芳环、杂环等化合物的研究已很深入，但对其 q - 碳原子上的反应研究的较少。j u n j a p p a 等曾用n b s 在二硫缩烯酮的。 一碳原子上引入溴原子，但由于其o 碳原子上的取代基仅为苯甲酰基和 溴，限制了其在有机合成中的进一步应用。厂了 本文深入探索了二硫缩烯酮类化合物a 碳原子上的反应，利用芳基 重氮盐、卤素等亲电试剂对a 一羧基二硫缩烯酮类化合物的a 一碳原子上 ， 进行官能化。f 结果如下： 、 1 、利用0 羧基二硫缩烯酮与亲电试剂芳基重氮盐经偶氮化偶联脱 羧反应，合成了8 个1 - 1 ，3 1 二硫戊环- - 噻烷二硫庚环一2 亚甲基一1 一( 4 一 氯硝基一苯偶氮基) 2 - 丙酮，4 个f 1 ，3 1 二硫戊环二噻烷二硫庚环2 一亚 甲基( 4 - 氯，硝基苯偶氮基) 一乙酸，1 个【l ，3 一二硫戊环- 2 - 亚甲基一( 4 一 硝基苯偶氮基) 乙酸乙酯，2 个( 2 ，2 - 二甲硫基乙烯基) - ( 4 一氯硝基 一苯基) 二氮烯类化合物及4 个1 - 1 ，3 一二硫戊环二噻烷一2 - 亚甲基一1 一( 4 一 氯硝基苯偶氮基) 4 - 芳基3 烯一2 丁酮类化合物，并总结了。一羧基二 硫缩烯酮类化合物的a 一碳原子上其他取代基对其反应活性的影响。 2 、利用 1 ，3 二硫戊环二噻烷二硫庚环2 一亚甲基( 4 - 氯，硝基一苯 偶氮基) 一乙酸与卤素经卤代脱羧反应，合成了8 个【1 ，3 1 - 二硫戊环二噻 烷二硫庚环2 一亚甲基卤代甲基( 4 氯硝基苯基) 一二氮烯类化合物。 3 、利用1 ，3 1 二硫戊环2 亚甲基( 4 - 硝基苯偶氮基) - 乙酸乙酯等 四个化合物与乙丙二胺反应，合成了咪唑烷基2 一亚甲基- ( 4 一硝基- 苯偶 氮基) 乙酸乙酯等8 个化合物。 4 、对( 2 ，2 - 二甲硫基乙烯基) ( 4 - 氯硝基- 苯基) 二氮烯的酸催 2 化重排反应作了探讨，同时合成了f ( 4 硝基苯基) 亚肼基 - 乙酸甲硫酯 等5 个化合物。 5 、合成了4 个希夫碱镍( i i ) 类配合物，对它们进行了i r 、h n m r 等表任，并对3 1 【2 ( 一3 一羟基一l - 甲基- 2 一亚丁烯氮基) 苯亚氨基 一乙基】4 - 甲硫基2 4 戊二烯2 蜉的不对称席夫碱镍( 1 1 ) 配合物2 进行了单晶x r a v 衍射表l 止。配合物2 属单斜品系，空间群为p ! 。c a2 1 4 7 6 ( 2 ) ，b5 1 1 7 8 2 ( 2 ) ，c = 1 4 8 1 0 ( 3 ) n m ；口= 1 1 】7 3 ( 2 ) 。，v = 18 6 0 2 ( 7 ) r i m ，z 2 4 ， 、， r ，= o0 5 3 5 。卜厂 本文合成了4 5 个未见文献报道的新化合物，对它们进行了i r 和 ，h n m r 等表征，对希夫碱镍( i i ) 配合物2 进行了单晶x r a y 衍射表征； 主要实施了四个反应，其中，a 一羧基二硫缩烯酮与芳基重氮盐的偶氮化 偶联脱羧反应是一个未见文献报道的新反应，并对四个反应的反应机理 作了初步探讨。 关键词：a 羰基二硫缩烯酮，偶氮化偶联脱浚反应，卤代脱羧反应 a b s t r a c t a sv e r s a t i l ei n t e r m e d i a t e si ns y n t h e s i s ，a - o x ok e t e n ed i t h i o a c e t a l sh a v e b e e ns t u d i e de x t e n s i v e l ya n de s p e c i a l l ya s 1 , 3 一e l e c t r o p h i l e st of o r ma r o ya n d h e t e l o c y c l i c c o m p o u n d s r e s e a r c h e s o nt h ea c a r b o na t o mo ft h e s e i n t e r m e d i a t e sa r el i m i t e d j u n j a p p aa n dc o w o r k e r sh a dd o n es o m er e s e a r c h e s i nt h i s f i e l d ，b u tt h eu s a g ei sl i m i t e df o rt h ef l e x i b i l i t ya b o u tt h ef u n c t i o n a l g r o u p so n t h eq - c a r b o na t o m i nt h i s p a p e r ，t h er e a c t i o n so nt h e d - c a r b o na t o mo fk e t e n ed i t h i o a c e t a l s w e r ee x p l o i t e d ，t h e a p o s i t i o no fk e t e n ed i t h i o a c e t a l sw e r ef u n c t i o n l i z e db y d i a z o n i u ma n d h a l o g e n s t h em a i nr e s u l t sa r el i s t e da sf o l l o w ： ( 1 ) e i g h t o f 1 - 1 ，3 - d i t h i o l a r d d i t h i a n d i t h i e p a n - 2 - y l i d e n e 一1 一( 4 - c h l o r o n i t r o - p h e n y l a z o ) - p r o p a n - 2 - o n e ，f o u ro f 1 3 - d i t h i o l a n d i t h i a r d d i t h i e p a n - 2 - ( 4 - c h l o r o n i t r o p h e n y l a z o ) - a c e t i ca c i d ，o n eo f 1 ，3 一d i t h i o l a n 一2 一y l i d e n e - ( 4 一 n i t r o b e n y l a z o ) + a c e t i ca c i de t h y le s t e ra n d f o u ro f1 - 1 ，3 】d i t h i o l a n d i t h o a n 一 2 - y l i d e n e 一1 一r 4 - c h l o r o n i t r o p h e n y l a z o ) - 4 - a r ) 1 b u t 一3 一e n - 2 - o n e c o m p l e x e s w e r es y n t h e s i z e d b yt h ea z o c o u p l i n gd e c a r b o x y l a t i o n r e a c t i o no f q c a r b o n y l k e t e n ed i t h i o a c e t a l sa n dd i a z o n i u mc h l o r i d e ( 2 ) e i g h to f 1 ，3 】一d i t h i o l a n d i t h i a n d i t h i e p a n - 2 - y l i d e n e h a l o m e t h y l 一( 4 - c h l o r o n i t r o p h e n y l ) - d i a z e n ec o m p l e x e s w e r e s y n t h e s i z e db y t h e h a l o d e c a r b o x y l a t i o n r e a c t i o n ( 3 ) e i g h t o f 1 - i m i d a z o l i d i n 一2 - y l i d e n e - i - ( 4 - n i t r o - p h e n y l a z o ) 4 一a r y l b u t - 3 e n 一2 - o n ec o m p l e x e sw e r es y n t h e s i z e d ( 4 ) t h ea c i dc a t y l i z e dr e a r r a n g e m e n to f ( 2 , 2 - b i s - m e t h y l s u l f a n y l v i n y l ) 。( 4 _ n i t r o p h e n y l ) 一d i a z e n e w a s d i s c o v e r e d ，a n d ( ( 4 一n i t r o p h e n y l ) 一h y d r a z o n o 。 t h i o a c t i ca c i ds - m e t h y le s t e rf i v ec o m p l e x e sw e r es y n t h e s i z e d ( 5 ) f o u rs c h i f fb a s en i ( i i ) c o m p l e x e s w e r es y n t h e s i z e da n da s s i g n e db yi r 4 8 1 1 d n m r m e t h o d s 3 1 【2 - ( 3 h y d r o x y 1 m e t h y l b u t 2 e b y l i d e n e a m i n o 卜口1 1 e n o y l i m i n o e t h ? l - 4 。m e t h 3 i t h i o p e n t a 2 、4 - d i e n 一2 o ln i ( i i ) 2u a sc h a r a c t e r i z e db 、，x r a ) d i f f r a c t i o na n a l ) s i s ，t h ec r 37 s t a lo f c o m p l e x2b e l o n g st om o n o c l i n i cs d a c e g r o u p ：p 2 c ，w i t ha 21 1 4 7 6 ( 2 ) n 1 1 1 ，b = 1 1 7 8 2 ( 2 ) 1 1 m ，c = 1 4 8 1 0 ( 3 ) n m , 0 ： 1 1 1 7 3 ( 2 1 。v = 18 6 0 2 ( 7 ) n n l l ，z = 4 ，r ，= o0 5 3 5 i nt h i sp a p e r f o r t y * f i v en e w p r o d u c t s ，e r es ) r m h e s i z e da n dc h a r a c t e r i z e d 、i ai ra n dihn m r a n do n es c h i f fb a s en i ( 1 i ) c o o r d i n a t i o nc o m d l e x 、a a s c h a r a c t e r i z e db yx 。r a yd i f f r a c t i o na n a l y s i s k e y w o r d s ：q - o x o k e t e n ed i t h i o a c e t a l s ，d e c a r b o x y l a t i o n d i a z o c o u p l i n g r e a c t i o n ，h a l o d e c a r b o x y l a t i o nr e a c t i o n 5 第一章前言 a 一羰基二硫缩烯酮1 ( s c h e m e1 ) 是一类多官能团有机化合物，其 宫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。从 1 9 1 0 年至今特别是近二、三十年罩，对该类化合物的合成、结构及其在 有机合成中的应用研究取得了巨大的发展。d i t t e r l l 】、j u n j a p p a l 2 i 、k o l b f 3 和y o k o y a m a l 4 等分别对这方面的研究作过长篇综述。 r 叱, c 2 h 5 , p b j z h 2 d 。 l b s c h e m e l a 一羰基二硫缩烯酮是一类重要的有机合成中间体。根据烷硫基的结 构不同，可将化合物1 分为a 一羰基链二硫缩烯酮l a 和o 羰基环二硫缩 烯酮1 b ，l a 和l b 的结构和性质有相似之处也有许多不同的地方。由l 的结构可以看出，这类化合物可视为a ，目不饱羰基化合物或潜在的b 一酮酸( 酯) 类化合物，存在羰基和b 碳原子两个亲电中一1 1 , ，在一定的 条件下可和亲核试剂发生1 ，2 或1 ，4 i 力口成反应；同时，化合物1 的a 碳原子为较活泼的亲核中心，在合适的条件下能与亲电体发生反应；如 果化合物1 中羰基的a 碳原子上连有氢原子，用合适的碱将化合物1 脱 质子，则生成的负离子作为亲核体，能和亲电体发生反应。因此由a 一羰 基二硫缩烯酮1 出发，经选择适当的亲电或亲核体及相应的反应条件可 合成众多的有机化合物。经1 合成的脂环、芳香环、杂环等化合物及其 衍生物的方法，不仅可以代替原有的合成方法，而且其中许多方法具有 选择性强、步骤少、产率高等特点。 一q 羰基二硫缩烯酮类化合物的制备 通常制各o 羰基二硫缩烯酮类化合物用四类试剂：具有活泼亚甲基 6 ( 或甲基) 的底物( 醛、酮、酯、羧酸、硝基化合物、8 羰基化合物等) 、 碱( 用来拔除活泼亚甲基上的氢) 、二硫化碳及卤代烷。；c r 用( s c h e m e2 ) 表示。 8 “一壁 c r xo r x ( c h 2 ) n x j蜮 r io t i a n dr 2 。 e w g s c h e m e2 由上式可以看出，所用原料的摩尔比为：底物：碱：二硫化碳：卤 代烃( 单卤代烃) = l ：2 ：1 ：2 。因为这个反应中所用的底物、二硫化碳、 卤代烃对碱都比较敏感，容易发生醇醛缩合、克莱森缩合、以及卤代烃 的取代、消除等副反应，所以碱的选择和用量在这类化合物的合成中非 常重要。一般需要用的碱具有碱性强弱适度、不亲核、溶解性好等特点。 例如制备2 类化合物时用弱碱无水碳酸钾限”，制备3 类化合物时用不亲 核碱叔丁醇钾、二异丙基胺基锂( l d a ) 、六甲基二硅胺基锂( l h m d s ) m 9 1 。制备4 类化合物用无水磷酸钾m 1 时效果较好，制备5 类化合物时用 三乙胺i “1 作碱( s c h e m e3 ) 。 u 2 r r x r s c h e m e3 1 9 7 6 年，k 。n e n 等1 1 2 1 首次报道了利用l d a 和n b u l i 为碱合成了。一 竣基二硫缩烯酮类化合物9 ( s c h e m e 4 ) 。 l d an b u i 。1 ) c s 2 r ( h 、c o o h + m “：0 0 u 菊 6 7 l b a s e 2 m e i 3 1 h - r m e s s m e 9 s c h e m e4 j u n j a p p a 等用r e f o m a s k y 试剂与全硫碳酸酯反应，以较高产率合成 了一系列a 羰基二硫缩烯酮类化合物1 2 和1 3 3 1 ( s h e m e 5 ) 口 f刚。 b z n c h c o o e t 一 ) k 2 c 0 3 c 2 f i s c o c h 3 2 ) c h 3 r 1 3 s c h e m e5 8 1 2 h ， s c h 3 o 娘 页 严舭。 举 e + 吣人州 二、q 羰基二硫缩烯酮的结构 从o 羰基二硫缩烯酬1 的结千乞中可以螽出：7 炭碳双诞1 目受推( r s ) 一拉( r 2 c o ) 电子壁作用而被极化，具有两个亲电中心羰基碳和p 碳原 子，具有一个亲核中心羰基a 位碳原子。从软硬酸碱的角度来考察亲 电中一山的软硬度，则羰基碳可以看作较硬的亲电中心，羰基p 一位上的碳 可以看作是较软的亲电中一“。 d i e t e r 在他的综述1 1 中从晶体结构数据出发，用共振论的观点列其 结构进行了解释。晶体结构数据总结如下：( 1 ) o ，羰基二硫缩烯酮中羰基 氧和顺位硫之间的距离小于氧原子半径( 1 4 a ) 与硫原子范德华半任( 1 8 5 a ) 之和( 3 2 5 a ) ；( 2 ) 与羰基顺位的s - c m ：，键的键长比另一支s c ( s p ：) 键 的谜长短：f 3 ) ( 7 1 一羰基二7 赢缩烯酮中c = c 双键的键长比乙烯的c = c 双键 的键长( 13 4 a ) 长。根据上述结果，d i e t e r 从共振自：角度对其进行了解释 ( s c h e m e 6 ) 。 ，。v0s c h 洲a 。书吼 1 4 1 5 s c h e m e6 在此基础上，刘群老师等人从构象分析入手，结合电子效应和取代 基的立体相互作用，对a 羰基二硫缩烯酮的空间结构进行了解释( s c h e m e r r 2 r 8 8 饥曳 ! rr o r 2 s c h e m e7 化合物1 可以采取不同的空间构象( 1 2 , e ，d ) 。化合物1 将采取哪一 种优势构象主要取决化合物1 中的r 1 与烷硫基( r s ) 之间的空间排斥力 的大小及烷硫基的刚、柔性。当r 1 = h 时，r l 与烷硫基问的排斥力最小， 化合物1 采取的优势构象为d ；当r 1 基团比较大时( 如p h ，甲基等) 由 于r 。与烷硫基( r s ) 之间的空间排斥力较大，化合物l 采取的优势构象 为e ；r 为环状取代基时，由于环状取代基的刚性，化合物1 采取的优势 构象为c 。当化合物1 采取的优势构象为c 或d 时，两个硫原子都能够很 好地和n 轨道形成p n 共轭，此时两个c 。扩s r 键的键长几乎一样长； 当化合物l 采取的优势构象为e 时，只有羰基顺位上硫原子能够很好地 和n 轨道形成p n 共轭，此时两个c f s d2 、s r 键的键长不一样。 总之在1 类化合物中，由于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) 、r 1 ( 有时乃至r 2 ) 的体积及类型( 芳基、烷 基、氢等) 均对s c 。：、间的p n 共轭程度产生影响( 有时对c = o 和c = c 间的共轭也产生影响) 。也许正是由于这些影响因素的存在，影响着1 类 化合物的反应性，赋予了a 一羰基二硫缩烯酮1 类化合物作为一类重要的 中间体在有机合成中的作用。 三、n 羰基二硫缩烯酮的性质、反应及在有机合成中的应用 a 羰基二硫缩烯酮1 类化合物中存在羰基碳和b - 碳原子两个亲电 中心及o 碳原子一个亲核中心。因b 碳原子上连有硫原子，无论b - 碳 原子上带有正电荷或负电荷，都会由硫原子的作用( 3 p 电子对，3 d 空轨 道) 而稳定化，使1 类化合物可以多种多样的反应，从而使1 类化合物 成为一类重要的有机合成中间体。同时烷硫基的体积的大小不同及其连 1 0 接芎式的差异r 环与非环等) 对s c m ：、问的p - r 麸轭程度产生影n “从 而导致不同的烷硫基对a 一羰基二硫缩烯酮类化合物的反应性有一定的嘲 控作用。 3 1 与g r i g n a r d 试剂的加成反应 由于化合物1 中存在两个亲电中心，! i 它与g r i g n a r d 试剂进行反晦 时存在反应取向问题。d i e t e r 和j u n j a p p a 在子自的综述中，对o - 碳基_ 硫缩烯酮1 与g r i g n a r d 试剂的反应进行了总结m 2 1 o2 0 与甲基、烯丙基、 ! 甲基烯丙基、炔丙基卤化镁等发生1 ，2 - 加成反应；2 0 与乙基、丙基、 苯基、苄基卤化镁等发生先l ，4 后1 ，2 - 加f ，e 反应( s c h e m e 8 ) 。 r r 2 r 。 r = m e a | | y l ，m e l h a l l y l ，p r o p p y n y t ； 2 2 2 0 s c h e m e8 h 3 r 坠! 垡 r 2 r s c h 3 r 。 r = e t r l - p r ，p h b a 2 l 当n 羰基环二硫缩烯酮2 3 - ng r i g n a t d 试剂进行反应时，无论g r i g n a r d 试剂中的r 为甲基、烯丙基、2 甲基烯丙基、炔丙基，还是乙基、丙基、 苯基、苄基，反应只得到1 ，2 - 力口成产物1 4 ( s c h e m e 9 ) m “1 。 m e t h a l l y l p h ， 2 3 2 4 s c h e m e9 在实验的过程中，我们注意到2 3 与g r i g n a r d 试剂反应的程度还受到 g r i g n a r d 试剂的用量的影响：等摩尔量的g r i g n a r d 试剂和底物2 3 几乎不 鹭 驴一 一 洲少 ：l丫个 发生反应；当g r i g n a r d 试剂用量达到底物2 3 量的2 2 倍时，反应才能进 行完全，得到高产率的加成产物9 2 “2 4 2 6 2 9 1 。刘群等通过反应时形成络 合物2 5 ( s c h e m e 1 0 ) 对如上事实予以说明：2 5 的形成将消耗一定量的 g r i g n a r d 试剂( 说明了g r i g n a r d 试剂用量多) ，同时增大了d - 碳原子周 围的空间位阻，增大了羰碳原予的亲电性( 解释了加成反应的取向问题) ， 这些因素都有利于g r i g n a r d 试剂与2 5 进行1 ，2 一加成反应。 r 2 n 2 1 2 2 s s c h e m e1 0 有趣的是，当缩醛基为七元环的化合物2 6 与。一羰基二甲硫缩烯酮2 0 相似，与苄基g r i g n a r d 试剂反应得先1 ，4 后1 ，2 - 加成产物2 7 ，与烯丙 基或甲基烯丙基g r i g n a r d 试剂发生1 ，2 - 加成，得产物2 8 1 刈( s c h e m e 1 1 ) 。 “ 9 ，。2 些a 夯 r 2 2 8 s c h e m e1 1 化合物2 6 与g r i g n a r d 试剂加成反应的取向也许和七元环二硫缩醛基 的优势构象有关，环庚烷最稳定的构象是扭曲椅式1 ，这一构象可能造 成了类似2 5 的络合物难以形成1 3 2 】，导致了上述反应的差异性。 3 2 、环合芳构化和取代环合芳构化反应 1 2 r一 。一羰基二硫缩烯酮1 与烯丙基卤化镁等g r i g n a r d 试剂反应生成的中 间体在l e w i s 酸催化下，可发生环合芳构化或取代环合芳构化反应，合 成苯系芳烃和芳杂环化合物。这是a 羰基二硫缩烯酮在有机合成应用研 究中的重要内容之。环合芳构化和取代环合芳构化可以用下面所示的 两个式r 表示( s c h e m e1 2 ) ： 釜邋 盈 o h 3 0 h 3 r a c i dh z z = o rs ro h r r 取代环合芳构化反应具有区域选择性，亲核基团( z ) 可被引入所 构建芳环的特定位置上，水、一元醇、硫醇、硫酚等均可作为亲核体参 与反应。缩醛基为六元环的a 羰基二硫缩烯酮，当上述亲核体存在时发 生取代环合芳构化反应i ”1 “2 2 。“”3 ”，当上述亲核体不存在时发生环 合芳构化反应9 】；缩醛基为七元环的o 羰基二硫缩烯酮可发生环合芳构 化，但不发生取代环合芳构化反应9 1 2 0 1 ；缩醛基为五元环的a - 羰基二 硫缩烯酮，在同样的实验条件下，既不发生环合芳构化反应，也不发生 取代环合芳构化反应，而是生成脱水产物口“。 早在i 9 8 4 年j u n j a p p a 等人以烯丙基溴化镁为亲核试剂和b ，b 一二 甲硫基( i l ，b 不饱和酮3 5 反应，以较高产率地得到了预期产物1 - 甲硫 基5 ，6 ，7 ，8 四氢萘3 8 ，并提出了其机理( s c h e m e1 3 ) 1 3 6 o 13 最ic r 底物3 5 与g r i g n a r d 试剂发生1 ，2 加成反应生成化合物3 6 ，3 6 在 b f ，e t ，o 的催化下经环合生成中间体3 7 ，接着发生芳构化反应生成3 8 。 根据已有的实验结果2 “”1 可初步得出：不同s r 的a - 羰基二硫 缩烯酮环合芳构化反应的活性顺序为s c h ，s c h ， s ( c h ! ) 3 s s ( c h 2 ) 、s io l 。为了得出更加明确的结论我们又实施了化合物2 7 在环合芳构化及 取代环合芳构化( 以甲醇为亲核体) 条件下的反应( s c h e m e 1 4 ) ” s c h e m e1 4 3 9 a 、3 9 b 及3 9 c 在环合芳构化条件下均生成化合物4 0 ，产率依次为 1 4 一 昏斗 r 建 1 7 s ( c h ，) 、s s c h ，s c h ，。 迈柬，j u n j a p p a 等利用j ：f 旮芳拘化阳杂f 合号构化合成了! ，j = 多只酊 三物i 五性的多取代的咔唑4 5 ，4 7 和毗啶5 - p 吲哚类4 旷。1 ( s c h e m e1 5 1 。 c 。h 奠一 r c 4 3 ar = 、 o br = h m e 4 4 a ，r = m e x = s m e4 5 a ，r = m e ，x = h 4 4b r = h x = s m e4 5 b ，r = x = h l ，m m c 么 艰 s c h e m e1 5 3 3 、n 羰基二甲硫缩烯酮类化合物与芳醛的缩合反应 o 羰基二硫缩烯酮与醛、酮等的缩合反应可应用于增加原反应物共 轭链的长度。这类化合物可作为一类新的中间体，继续应用于有机合成。 最初，c h o i 等人从化合物5 0 出发，以n a i l 为碱，使化合物5 0 生成的负 离子再和醛、酮等反应，得到肉桂酰基衍生物b ，b 一( 亚乙二硫 基或亚丙二硫基) 亚甲基一a ，b - 不饱和酮5 2 ( s c h e m e 1 6 ) ”。 5 0 h ，o 二 r 2 o + 。，八。：n a h t h f ! ! ! ：! ! ! 竺 r 2 1 5 r a i n 5 1 n = l2 s c h e m e1 6 1 6 近年来，我们课题组对这类反应进行了比较深入地研究，用烷硫基 结构不同的缩烯酮作为底物与芳醛缩合，得到了一系列的a - 肉桂酰基二 硫缩烯酮类化合物，实验结果如下( s c h e m e 1 7 ) 】： o0 p h h n = 1 2 p - 1 = c h tp h ： o0 0 6 0 0 h 5 7 c h 2 p h s c h e m e1 7 从上述实验结果可以看出，烷硫基不同对a 一羰基二硫缩烯酮与芳醛 的缩合产物有着明显的影响。当烷硫基为环状( 五、六、七元环) 时，3 一 环烷硫基亚甲基乙酰丙酮可以和芳醛缩合生成双肉桂酰基二硫缩烯酮； 当烷硫基为链状的甲基或苄基时，3 - 烷硫基亚甲基乙酰丙酮只能得到单 肉桂酰基二硫缩烯酮，且苄硫缩烯酮发生脱乙酰基反应；甲硫缩烯酮生 警次鼍炎 a 怂 成单侧缩合后s c h 、被o h 取代、再重排的产物。由此可见烷硫基的结构 对反应有很大的影啊。 3 4 、q 羰基二硫缩烯酮类化合物在合成杂环化合物中的应用 在d i e t e r 和j u n j a p p a t ：1 的综述里提到了很多由o 羰基二硫缩烯酮类 f ! 合物台成杂环化合物n 0 方法。近年柬，黄宪等对5 一( 双甲硫基亚甲基) 丙二酸亚异丙酯6 1 在合成中的应用研究中，将6 1 与a 一氨基苯并咪唑6 2 经“一锅煮”反应合成2 - 取代嘧啶 1 ，2 - a 苯并咪哗- 4 一( 1 0 h ) - 酮6 3 ， 眨应历程涉及加成( 1 ，4 - ) ，消除( 一c h 3 s h ) 和闭坏脱羧”1 ( s c h e m e 1 8 。 6 2 6 l s c h e m e1 8 o 具有。，a 羰基二甲硫缩烯酮类化合物易于杂原子亲核试剂反应” ：1 李正名a ”、杨华铮叫、刘群5 - 4 6 1 等也相继报道了有关工作。朱再明等 首次成功实施了化合物6 4 与乙二胺的取代反应得化合物6 5 ( s c h e m e 1 9 ) 。 厂、 h 2 n n h 2 s c h e m e1 9 近年来j u n j a p p a 等人将a 羰基二甲硫缩烯酮6 6 与胺基锂反应合成 了q 羰基一n ，n 、一n ，s 一、n ，o - 缩烯酮6 7 ，6 8 ，6 9 ，7 0 ( s c h e m 。2 0 , 2 1 ) 乙5 洲s a r 一s c h 3 n o 6 7 h 、，o c h 3 a r 守：旬a ， r 。 h i r 2 n r 守! 旬。 s c h e m e2 1 所合成的q 一羰基n ，n 一、n ，s 一、n ，o 缩烯酮6 7 - 7 0 在c u c l 2 催化 下发生分子内关环反应生成了咪唑并吡咯衍生物7 1 ( s c h e m e 2 2 ) 1 4 8 o o h x n h 竺坚旦! 一 x = o m e ，n r l ( r 2 ) ，s m e s c h e m e2 2 此外，j u n j a p p a 等还从2 ，2 二甲硫基硝基乙烯与炔丙基醇反应第一 次合成了3 - 硝基呋喃衍生物1 4 “。 王梅祥等1 利用q 芳甲酰基二硫缩烯酮7 2 与邻胺基苯甲酸酯7 3 在 争 。浮。 冰醋酸中回流，比较简单地制得了具有药物学活性的官能化的喹诺酮7 4 、 喹啉7 5 、吡哗并喹诺酮7 6 、吡唑并喹啉7 7 ( s c h e m e2 3 ) 。 ar 双二 7 6 77 s c h e m e2 3 3 5 、a 羰基二硫缩烯酮类化合物c 1 碳的反应 对a 羰基二硫缩烯酮类化合物的研究主要集中在其羰碳和b 一碳发 生反应，而其a 碳的反应研究较少。j u n j a p p a 等 5 1 1 利用n 一芳甲酰基二硫 缩烯酮7 8 与n b s 反应，制得了q 一芳甲酰基a 一溴代二硫缩烯酮7 9 ，7 9 中q 一溴原子可被取代。如图所示( s c h e m e 2 4 ) oc u c n o a r r ss r 8 0 几 hno u o r ss r 8 1 8 4 s - c 4 h 9 n o s - c d h o n s c h e m e2 4 王芒老师【5 2 1 利用a 。肉桂酰基一n 一羧基二硫缩烯酮8 6 和碘进碘代内酯 化反应时，偶然得到碘代脱羧产物8 7 ( s c h e m e2 5 ) 。9 8 级硕士研究生杨 晓霞进一步研究了8 6 与卤素的卤代脱羧反应l 。 帅 岍 虬 8 6 87 s c h e m e2 5 3 6 、a 羰基二硫缩烯酮类化合物的其他反应 二硫缩烯酮8 8 在阳极氧化引发下，与烯醇醚、醇等亲核体发生分子 内的偶联反应，在形成五、六员环的同时立体选择性地产生季碳原子】 ( s c h e m e2 6 ) 。 n = l2 n u c = o he d o ie t h e r s c h e m e2 6 a 三甲硅基二硫缩烯酮9 0 与醛在路易斯酸存在下发生脱氧二乙烯 化反应，生成3 一取代的1 ，4 戊二烯9 1 ，或生成5 - 苯基- 1 ，3 ，6 一庚三烯 9 2 ：9 0 与邻胺基苯甲醛或邻羟基苯甲醛反应，生成喹啉9 3 或苯并二氢 吡喃9 4 5 5 1 ( s c h e m e 2 7 ) 。 然= p l 阱旧 n s rs e 。纱认 顶j ! 1 0 j h o c u c i ，c u o a c e t o n e w a t e r 9 5 s c h e m e 2 7 2 3 囝3 c u r t w e n t r u p 等利用二硫缩烯酮类化合物9 6 热分解制备了新一类有 机合成中间体芳基亚胺基丙二基硫酮9 7 15 6 1 ( s c h e m e2 8 ) 。 s c h e m e2 8 n = 一c2 一c = 一c = 一s 四、论文题目的选择 o - 羰基二硫缩烯酮是一类重要的有机合成中间体，它可以看作a ， 0 一不饱和化合物。到目前为止，主要是对其羰碳和1 3 一碳的反应研究的 较多，而对其a 一碳的反应性研究的较少。j u n j a p p a 等1 人用n b s 与n 芳甲酰基二硫缩烯酮反应制备了a 一溴代a 芳甲酰基二硫缩烯酮 ( s c h e m e2 4 ) ，拓展了a 羰基二硫缩烯酮的应用，同时在j u n j a p p a 的工 作中，a 碳原子上的取代基仅为芳甲酰基和溴，限制了它的进一步应用。 王芒老师【5 2 1 利用a 肉桂酰基q 羧基二硫缩烯酮与i ，在弱碱碳酸氢 钠的催化下进行卤代脱羧反应( s c h e m e2 5 ) ，证明了化合物1 的q 碳具 有亲核性，能与亲电试剂反应。为了进一步验证1 类化合物的a 碳的亲 核性的强弱，我们利用亲电性较弱的试剂重氮盐与其反应( s c h e m e2 9 ) ， 并预期得到的芳基偶氮基二硫缩烯酮9 9 可作为一类新的合成中间体，进 一步开发其在有机合成中的应用。如经过还原可在二硫缩烯酮的a 一碳原 子上引入氨基等。 偶氮化合物的光致顺反异构化性质及其在异构化过程中伴随的结 构、偶极距及光学性质的改变，使其在光学信息储存、光化学开关和非 线性光学等领域中具有极其广阔的应用前景。我们设计合成的芳基偶氮 基二硫缩烯酮类化合物同时具有苯基偶氮基和咪唑基、嘧啶基等，是一 类具有推拉电子基、共轭程度较高的化合物，通过其结构的进一步修饰， 可能具有值得研究的光学性质。 孩 r r s o rn = = = il r s 一s r 冗 艮飞扩 树 s c h e m e2 9 2 5 n 兰至n 【i r - = c l t c o ，g t o o c h 0 0 ca j c i - 1 = c h c o r ，= n o ，c 第二章q 羧基二硫缩烯酮q 一官能化反应 仪器与试剂 ( 一) 仪器 b r u c k e ra c 一8 0 型核磁共振仪( 内标t m s ，溶剂c d c i j d r d m s o ) ， b r u c k e r - 4 0 0 型核磁共振仪( 内标t m s ，溶剂c d c i ，d 6 - d m s o ) ，美国 n i c o l e t 公司m a g n a5 6 0f t i r 红外光谱仪( k b r 压片法) ，s i e m e n sp 4 型四 圆衍射仪，l k 9 8 b 电化学系统，电光分析天平，旋片式真空泵，三用紫 外线分析仪，7 9 i 型磁力加热搅拌器，高效薄层板，熔点采用微量法 测定，温度计未经校j e 。 ( 二) 试剂 无水碳酸钾沈阳市新西试剂厂( a r ) 二甲基甲酰胺天津天泰精细化学品有限公司( ar ) 二硫化碳天津化学试剂二厂( ar ) 乙酰乙酸乙酯 北京化i v ( a r 1 丙二酸二乙酯上海试剂三厂( c p ) 碘甲烷北京大兴兴福精细化学研究所( ar ) 苯甲醛沈阳试剂一厂( a r ) 胡椒醛 北京化5 2 ) - - ( a r ) 对硝基苯甲醛德国m e r c h 公司进口( a r ) 对氯苯甲醛北京化工厂( a r ) 苯胺北京市新光化学试剂厂( c p ) 对氯苯胺北京化工厂( a r ) 对甲基苯胺北京长城化学试剂厂( a r ) 对硝基苯胺北京市化学试剂厂( a r ) 亚硝酸钠北京化工厂( c p ) 1 ，2 一二溴乙烷北京化工厂( c p ) 1 ，3 一二溴丙烷北京化；5 - ( cp ) 1 ，4 - 二溴丁烷江苏新华活性材料研究所( a r ) 无水乙醇北京化5 2 ) - - ( a r ) 9 5 乙醇北京化工厂( a r ) 四氢呋喃 乙二胺 丙二胺 硅胶g ( 2 5 0 目1 碳酸氢钠 氢氧化钠 盐酸 碘 溴 三氯甲烷 天津天泰精细化学品有限公司【a r ) 北京市化学试剂厂( a r ) 美国进口f c p ) 青岛海洋化工厂( a r ) 沈阳市新西试剂厂( a r ) 北片! 化工厂f a r 1 北京化工厂( a r ) 日本进1 2 1 分装( a r ) 北京能够益利精细化学品有限公司( a r ) 天津天泰精细化学品有限公司( a r ) 一、一羧基二硫缩烯酮的制备 l 、2 一二烷硫基亚甲基乙酰乙酸乙酯、2 - 二烷硫基亚甲基丙二酸二乙酯、3 二烷硫基亚甲基乙酰丙酮的制备1 5 叫 o 0 u 。：罢。 r i = ：c h e t o 8 i 器：慨c h 2 h 1 4 - rc he i o 2 ) 3 ，3t ， 、m n 2 ，4 l s c h e m e l 合成方法以i a 为例： 向盛有2 0m ln ，n 一二甲基甲酰胺( d m f ) 的三颈瓶中加无水碳酸 钾( 27 6g ，2 0 0m m 0 1 ) ，搅拌下加入乙酰乙酸乙酯( 1 3 0 0 m g ，1 2 5m l ， 1 0 0 m m 0 1 ) ，常温下搅拌o 5 小时，冰水浴下继续搅拌约0 5 小时，( 此 时反应液为血红色) ，向反应瓶中次性加入i ，2 - 二溴乙烷f 2 0 6 8mg ，0 9 5 m l ，1 10m m o | ) ，搅拌过夜( 1 4h ) 。t l c 监测反应完毕，将反应液倾 入水中，立即出现大量沉淀，充分搅拌后抽滤，水洗，晾干后得化合物 1 a ( 2 】2g ) ，产率9 7 3 。同样的方法合成化合物功一1 j ，如下表1 。 表12 一二烷硫基亚甲基乙酰乙酸乙酯、2 二烷硫基亚甲基丙二 乙酯和3 - 二烷硫基亚甲基乙酰丙酮( 1 a 1 j ) p r o d u c t r ir 2 r r r e a c t t i m e ( h )y i e l d s ( 监1 1 am eo e t ( c h 2 ) 2 1 49 73 l bm eo e t ( c h 2 ) 3 1 49 56 1 cm eo e t ( c h 2 ) 4 1 68 5 4 l de t ooe t ( c h 2 k 1 49 6 7 1 ee t oo e t ( c l a 2 ) 3 1 49 4 2 1 fe t oo e t ( c h 2 ) 4 1 68 6 5 1 9 m em e ( c h 2 ) 2 1 49 l2 1 hm em e ( o h 2 ) 3 1 49 7 5 1 lm eo e t c h 3 1 49 7 6 i j o e to e t c h 3 1 49 6 8 2 、g 羧基二硫缩烯酮的制备 ( 1 ) 、由a 一乙氧羰基二硫缩烯酮水解制各f 5 7 o0 尺，八 r s 入s r o e t 一2 1 攀) c 2 h 5 0 h i 誊or ，毕。h r 1 诊n h 诧、 r s 人s r 1 2 s c h e m e2 合成力法以2 a 为例： 向2 0 0m l 圆底烧瓶中加入化合物l a ( ：3 2 g ，1 0m