（分析化学专业论文）三氟甲基取代共轭烯炔的合成研究.pdf

s y n t h e s i so ft r i f l u o r o m e t h y l s u b s t i t u t e dc o n ju g a t e de n y n e b y w u q i a n b e ( h u n a nu n i v e r s i t y ，2 0 0 2 ) at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g a n a l y t i c a lc h e m i s t 叫 i nt h e g r a d u a t es c h o o l o f h u n a nu n i v e r s i t y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rj i a n gg u o f a n g n o v 2 0 1 0 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。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后果由本人承担。 作者签名： 雾参 j c 7 1 3 期：力，d 年，1 月妒日 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，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 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 烯炔化合物不仅是有机合成中重要的原料和中间体，也是一些抗癌药物以及 抗生素等物质的重要砌块，含有共轭烯炔结构的天然产物是目前所知抗癌抗菌活 性最强的化合物之一。许多具有生理活性的天然产物和药物中都含有共轭烯炔， 如抗癌抗生素卡里奇霉素( c a l i e h e a m y c i n ) 、天然药物特比奈酚( t e r b i n a f i n e ) 等都含 有共轭烯炔的结构单元。由于双键和叁键的多样反应性，共轭烯炔在有机合成中 占有重要的地位。而氟是一种很特殊的元素，很多有机氟化合物显示出相当特殊 和奇异的性质。在当代药物和农用化学中，通过引入氟原子改变和提高化合物的 某些生理活性已经成为研究和开发新产品的热点。本文研究了三丁基( 3 ，3 ，3 一三氟丙 炔) 锡烷和不同取代基的末端炔烃及芳基碘的反应，研究其在室温下以铜或钯催化 体系的反应，该方法可以得到产率较好立体结构单一的三氟甲基取代的共轭烯炔 合成子。 本文包含以下几方面的内容： ( 1 ) 从催化剂种类方面综述了炔烃二聚反应合成共轭烯炔的研究进展；综述了不同 类型的交叉偶联反应及其研究进展，特别是s t i l l e 反应；最后对氟化学的特点做了 简单的介绍。 ( 2 ) 利用三氟丙炔锡烷和末端炔烃的二聚反应来合成不同取代基的三氟甲基取代 的共轭烯炔，并通过1 hn m r ，1 9 f n m r ，1 3 cn m r ，1 1 9 s nn m r ，m s ，i r 以及元 素分析等结构表征，确定了所得化合物的结构。 ( 3 ) 利用三氟丙炔锡和碘代芳烃的交叉偶联、碳锡化反应的两步一锅法来合成不同 取代基的三氟甲基取代的共轭烯炔，并通过1 hn m r ，1 9 fn m r ，1 3 cn m r ，1 1 9 s n n m r ，m s ，i r 以及元素分析等结构表征。首先，让2 当量的三氟丙炔锡与1 当量的 碘代芳烃在p d 2 ( d b a ) 3 的催化下反应，体系中不加入三叔丁基膦，结果只得到s t i l l e 交叉偶联产物。此产物不经过分离，继续往体系中加入三叔丁基膦，结果进一步 得到叁键插入到c s n 间的产物。经过系列研究，获得了该反应的反应机理，且详 细研究了其相应的反应过程，优化了反应条件，获得了构建三氟甲基取代的共轭 烯炔的方法学。 关键词：共轭烯炔；偶联反应；钯催化剂；锡烷；末端炔烃；氟化学 三氟甲基取代共轭烯炔的合成研究 a bs t r a c t e n y n ec o m p o u n d sa r en o to n l yi m p o r t a n ti no r g a n i cs y n t h e s i so fr a wm a t e r i a l s a n di n t e r m e d i a t e s ，b u ta l s oa r ei m p o r t a n tb u i l d i n gb l o c k sf o ra n t i c a n c e rd r u g s ， a n t i b i o t i c sa n dn a t u r a lp r o d u c t s e n y n e c o n t a i n i n gn a t u r a lc o m p o u n d sa r eo n eo ft h e s t r o n g e s t a n t i b a c t e r i a la c t i v e c o m p o u n d s o fk n o w na n t i - c a n c e r c o m p o u n d s c o n ju g a t e de n y n ei st h em a j o rs t r u c t u r a l u n i t so fm a n yn a t u r a lp r o d u c t sa n dd r u g s w i t ht h ep h y s i o l o g i c a la c t i v i t y ，s u c ha st h ea n t i c a n c e ra n da n t i b i o t i c sc a l i c h e a m y c i n a n dt h en a t u r a ld r u gt e r b i n a f i n e d u et ot h er e a c t i v i t yd i v e r s i t yo f d o u b l ea n dt r i p l e b o n d s ，c o n j u g a t e de n y n ei sv e r yu s e f u li no r g a n i cs y n t h e s i so fc o m p o u n d sa n dp l a y s a ni m p o r t a n tr o l ei no r g a n i cs y n t h e s i s t h u s ，c o n ju g a t e dc o m p o u n d sh a v eb e e na n i m p o r t a n tp a r ti nf i n d i n gn e ws y n t h e t i c m e t h o di ns y n t h e t i co r g a n i cc h e m i s t r y f l u o r i n e i sa s p e c i a l e l e m e n t f l u o r i n e - c o n t a i n i n ge s p e c i a l l y t r i f l u o r o m e t h y l c o n t a i n i n gc o m p o u n d sp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei np e s t i c i d e sa n do t h e r a g r i c u l t u r a l c h e m i c a l sw h i c hm a k e si to n eo ft h eh o t t e s tr e s e a r c h i n gf i e l d i n f l u o r i n e c o n t a i n i n gc o m p o u n d s i nt h i st h e s i s ，t h er e a c t i o no ft r i b u t y l ( 3 , 3 ，3 t r i n u o r o p r o p y n y l ) s t a n n a n ew i t hd i f f e r e n tt e r m i n a la l k y n e sa n da r y li o d i d e sc a t a l y z e d b yp a l l a d i u m a n d c o p p e r w e r e i n v e s t i g a t e d f o r c o n s t r u c t i o no f t r i f i u o r o m e t h y l s u b s t i t u t e dc o n ju g a t e de n y n e a tm i l dc o n d i t i o n a l s ot h e i ra p p l i c a t i o n i no r g a n i cs y n t h e s i sw a ss t u d i e di nd e t a i l t h i st h e s i sc o n t a i n st h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： ( 1 ) t h ed i m e r i z a t i o nr e a c t i o no ft h e t e r m i n a la l k y n e st oc o n ju g a t e de n y n ew a s r e v i e w e db a s e do nt h ed i f f e r e n c eo ft h ec a t a l y s t s s e v e r a lt y p e so fc r o s s c o u p l i n g r e a c t i o na n dt h e i r r e s p e c t i v e r e s e a r c hw e r e r e v i e w e d ，e s p e c i a l l y f o rs t i l l e c r o s s c o u p l i n g r e a c t i o nw i t ham o r ed e t a i l e de x p l a n a t i o n ，a n dt h es p e c i a l i t yo f f l u o r i n ec h e m i s t r yw a si n t r o d u c e db r i e f l y ( 2 ) s e v e nd i f f e r e n tt r i f l u o r o m e t h y ls u b s t i t u t e dc o n j u g a t e de n y n e sw e r es y n t h e s i z e d v i ae a r b s t a n y l a t i o nr e a c t i o no ft r i b u t y l ( 3 ，3 ，3t r i n u o r o p r o p y n y l ) s t a r m a n ea n dt h e t e r m i n a la l k y n e a l lt h es t r u c t u r e sw e r ea n a l y z e db y 1h n m r ，1 9 fn m r ，1 3 cn m r ， l1 9 s nn m r ，m s ，i r a n de l e m e n t a la n a l y s i s ( 3 ) t h ec r o s s - c o u p l i n go ft r i b u t y l ( 3 ，3 ，3 - t r i f l u o r o p r o p y n y l ) s t a n n a n ea n da r o m a t i c i o d i d e sa n d c a r b s t a n y l a t i o n r e a c t i o n c a t a l y z e db yp a l l a d i u m a n d t r i t e r t i a l t u t y l p h o s p h i n eg i v e st r i f l u o r o m e t h y l - c o n t a i n i n g v i n y l s t a n n a n e s v i aa l l o n e p o tt w os t e p sr e a c t i o n s a l lt h es t r u c t u r e sw e r ea n a l y z e db y 1h n m r ， 1 9 fn m r ， 1 3 cn m r ，11 9 s nn m r ，m s ，i ra n de l e m e n t a la n a l y s i s w ea l s os t u d i e dt h eo n e - p o t i i i 硕士学位论文 t w os t e p sr e a c t i o ni nd e t a i lf r o mr e a c t i o nc o n d i t i o n sa n di t sm e c h a n i s ms t e pb ys t e p s e p a r a t e l y f i r s t ，w et r i e dt h er e a c t i o no f 2e qo ft r i b u t y l ( 3 ，3 ，3 一t r i n u o r o p r o p y n y l ) s t a n n a n ea n d1e qo fa r o m a t i ci o d i d e sc a t a l y z e db yp d 2 ( d b a ) 3w i t h o u tt h ep h o s p h i n e ， a n di tr e s u l t e dt h es t i l l eg r o s s c o u p l i n gp r o d u c te x c l u s i v e l y w i t h o u ts e p a r a t i o no ft h e s t i l l e c r o s s - c o u p l i n gp r o d u c t ，t r i t e r t i a l t u t y l p h o s p h i n e w a sa d d e df u r t h e r ，a f t e rt h e c o r r e s p o n d i n g r e a c t i o n t i m e ， i tr e s u l t e d t h e c a r b s t a n y l a t i o np r o d u c t o f t r i f l u o r o m e t h y l - c o n t a i n i n gv i n y l s t a n n a n e a tl a s t t h eo n e p o tt w o s t e p sr e a c t i o nm e c h a n i s mi sa l s os t u d i e di nd e t a i l k e yw o r d s ：c o n j u g a t e de n y n e ；c r o s s - c o u p l i n gr e a c t i o n ；p a l l a d i u mc a t a l y s t ；s t a n n a n e ； t e r m i n a la l k y n e s ；f l u o r i n ec h e m i s t r y i v 三氟甲基取代共轭烯炔的合成研究 目录 学位论文原创性声明与学位论文版权使用授权书i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论1 1 1 共轭烯炔合成研究进展1 1 1 1 不同催化体系催化末端炔烃二聚反应2 1 1 2 其它催化剂7 1 2 交叉偶联反应9 1 2 1s u z u k i 反应9 1 2 2s t i l l e 反应9 1 2 3 其它类型的s t i l l e 偶联反应1 1 1 2 3h i y a m a 偶联反应一1 2 1 2 4k u m a d a 反应1 2 1 3 有机氟化学简介1 2 1 4 本课题研究目的及工作内容1 4 第2 章三氟甲基取代的共轭烯炔的合成1 6 2 1 实验仪器及实验试剂1 6 2 1 1 实验仪器1 6 2 1 2 实验试剂17 2 2 共轭烯炔化合物的分子设计和合成路线设计1 7 2 2 1 共轭烯炔化合物的分子设计1 7 2 2 2 共轭烯炔化合物的合成路线1 9 2 3 实验部分1 9 2 4 实验结果讨论和分析3 2 结论3 4 参考文献3 5 附录a 合成化合物一览表3 9 附录b 发表的学术论文4 l j 2 之谢4 2 v 共轭烯炔是指分子中同时含有两个相互共轭的双键和叁键的一类化合物。这 类化合物不但是有机合成中重要的原料或中间体，广泛地应用于农药及药物等合 成中，而且是许多天然产物和具有生理活性的化合物的核心骨架。因此开发合成 共轭烯炔的方法和技术具有重要意义及广阔的应用前景。 1 1 共轭烯炔合成研究进展 末端炔烃二聚反应在有机分子中构建碳碳键的强有力的工具之一，而且反应中 起关键性作用的金属催化剂具有催化效率高、选择性好。因此是合成共轭烯炔的 最有效的方法和技术之一。随着对末端炔烃二聚反应的研究不断深入，反应机理 也日趋善，一般认为末端炔烃二聚反应一般是按以下几步进行： 末端炔与金属配合物发生氧化加成生成具有催化活性的金属炔物种； 活泼金属炔物种插入到另一分子炔烃得到乙烯基配合物。 还原消除产生共轭烯炔。 其中第二步是非常重要的步骤，控制着产物的区域选择性和立体选择性，以 【( a l l y l ) p d c l 2 t d m p p 体系为例。机理详见图( 1 1 ) 。 ( p d 0 p c 9 r 彳 r 飞曼 h ，p 3 r h r 瞧 c o n c c h 3 h 缀 图1 5 双核铱金属配合物催化剂 在配合物1 和2 的催化下，p h c = c h ，t - b u c - = c h ，m e 3 s i c - c h 和e t 3 c - = c h 等均 能能顺利反应，但反应选择性有差异：其中m e 3 s i c - c h 和e t 3 c - - c h 可以转化为立 体专一性产物( z ) 一烯炔；但p h c = c h 和t - b u c - c h 的反应除了生成( z ) 一烯炔还生成一 种三聚物。 1 1 1 3 镍配合物作催化剂 镍配合物在有机反应中是非常好的催化剂。k u r o s a w a 8 】等人在研究n i ( c o d ) 2 ( c o d = l ，5 环辛二烯) 催化末端炔烃的二聚反应中发现配体效应对二聚反应的选择性 有很大的影响，只有位阻较大以及碱性较强的膦配体才能较好地选择性生成( e ) 烯炔。尤其是以叔丁基膦( t e r t b u 3 p ) 为配体时效果最好。另外，反应在混合溶剂 c 6 d 6 c d 3 c n ( v v = 1 ：1 ) 中比在c 6 d 6 溶剂中得到更高的产率，更好地选择性生成( e ) 烯炔。 值得一提的是在n i ( c o d ) 2 和叔丁基膦催化体系下，疗b u 3 s n c = c 能以9 8 的 收率顺利地反应。在此反应基础上k u r o s a w a 9 】等人采用一锅法加入溴苯或氯苯， 发生m i g i t a s t i l l e 偶联反应，这为( e ) 1 ，4 二芳基一1 丁烯炔化合物的合成提供了一 种非常有效的方法( 图1 6 ) 。 a r x 1m 0 1 n i ( c o d ) 2 1t 0 0 1 p ( t - b u ) 3 3m 0 1 p d 2 ( d b a ) 3 6m 0 1 p p h 3 r t ，2h d m f - d 7 8 0 。1h a r x = p h b r ( 9 5 ) a r x = p h c i ( 7 7 ) 图1 6n i ( c o d ) 2 和叔丁基膦催化下一锅法m i g i t a - s t i l l e 偶联反应 合成了c p r u c ( r ) n ( h ) c = c ( h ) n ( r ) c 1 ( c p = 1 1 5 c 5 m e 5 ) 氮杂卡宾配合物3 和4 。该 配合物在空气中比较稳定( 图1 7 ) 。 3 4 图1 7 氮杂卡宾配合物催化剂 通过研究配合物3 和4 催化末端炔烃r c - = c h ( r = p h ，t - b u ，p t o l 和m e 3 s i ) 的二聚 反应，结果表明，反应的转化率和产物的立体选择性依赖于炔烃的取代基和n - 杂 环卡宾的取代基。当以配合物3 为催化剂时，除三甲基硅乙炔二聚反应的产物以头 尾式烯炔( 9 2 ) 为主外，其它炔烃的二聚反应以e 构型为主；当以配合物4 为催化 剂，产物则以头尾式烯炔为主。 v e r p o o t 等 1 1 1 合成了钌配合物5 和6 来催化末端炔烃二聚反应( 图1 8 ) ，产物为 头头式烯炔。 声心 p h 配合物5 净柏 p h 配合物6 c i ，p h 图1 8 钌配合物催化剂 实验结果表明，配体对末端炔烃的二聚反应的区域选择性和立体选择性有直 接影响【1 2 1 。当用 r u ( q 5 - c 5 m e 5 ) h 3 ( l ) 】催化r c 兰c h 时，炔烃取代基r 影响产物的化学 选择性，生成1 ，3 或l ，4 二取代物，而配体l 则影响产物的立体选择性。 b a s s e t t i 1 3 】等对一系列不同配体的钌催化体系做过详细的研究，其中d p p m ( 2 - 二苯基膦甲烷) 、p p h 3 和d p p e ( 1 ，2 二苯基膦乙烷) 的催化活性较好。这三种配体也有 差异，它们的活性顺序为：d p p m p p h 3 d p p e 。并且结果还表明：反应时间越短， 温度越低，越有利于( e ) 烯炔的生成。 三氟甲基取代共轭烯炔的合成研究 b a s s e t t i 【1 4 】报道了用【r u ( e ) - t i - c ( c - = c p h ) = c h p h ( t 1 5 - c 9 h 7 ) ( _ z 2 - p - d p p m ) i 酝d 合物催化苯乙炔二聚反应，产物生成头头式烯炔的混合物。 p e r u z z i n i 等i l5 】也合成了配合物 r u h ( c h 3 c n ) ( n p 3 ) o t f ( 1 0 ) 用以研究末端炔烃 的二聚反应该催化剂有如下优点：在空气中稳定，对n h 2 ，c 0 2 h ，c h o 等多种官能 团稳定；反应在有机相和水相中都可以进行；催化活性高；可以高效、高选择性 地催化末端炔烃发生二聚反应生成( z ) 烯炔。另外，配合物8 和9 对末端炔烃的二聚 没有催化活性，催化剂的合成路线如图( 图1 9 ) 。 配合物8 n a b h 4 仃p p h 2 r 甲p h 2 谚p l h t i 0 1 f m e c n 帮p p h 2 - e 1 + o t f 图1 9 钌配合物 r u h ( c h 3 c n ) 0 n p 3 ) 一o t f 的催化剂 k a t a y a m a 1 6 等对r u c l 2 ( = c = c h p h ) l 2 【l = ( f p r ) 3 p ，p c y 3 】催化下的芳香炔烃与 m e 3 s i c = c h 之间的二聚反应进行了研究，发现产物以j ( z ) 烯炔为主。 1 1 1 5 铑配合物作催化剂 铑配合物可以作为高效催化剂催化末端炔烃二聚反应生成相应的烯炔。 r h p p h 3 催化体系虽然催化末端炔烃二聚反应可以高选择性生成共轭烯炔，但反应 产率为中等( 6 5 7 5 ) ，并且反应中常伴随炔烃三聚反应等副反应发生。 v i n o g r a d o v 【l7 】等利用 r h c i ( p m e 3 ) 3 代替r h p p h 3 催化体系催化芳香炔烃二聚反应 生成烯炔，虽然提高了产率但立体控制性不好。 o z e r o v 等i l 驯合成了二芳基p n p 型r h 配合物1 2 、1 3 和1 4 。它们可以高效地催化 末端炔烃选择性生成( z ) 烯炔，催化剂的用量只需0 5m 0 1 ，产率却高达9 9 。配 合物1 2 比1 3 和1 4 具有更强的催化活性，而且催化剂对水和空气具有一定的稳定性。 xzm e1 3 x = f1 4 1 2 一x 图1 1 0 二芳基p n p 型r h 配合物的催化剂1 2 1 3 1 4 豫e 硕士学位论文 l i n 等【1 9 l 用 r h ( c o ) ( p p h 3 ) 2 c 1 m e i 催化末端炔烃的二聚反应，发现产物的选择 性受溶剂的影响很大：在非质子性溶( c h 3 0 c h 3 ，c h 2 c 1 2 和t h f ) 中催化 h c - c ( p c 6 h 4 x ) 【x - h ，n 0 2 ，c ( o ) h ，m e ，c n ，n m e 2 ，c f 3 ，f ，b r 和i 】，反应几乎以 1 0 0 的收率顺利地进行，高选择得到( e ) 烯炔；但是在m e o h 溶剂中，加入0 1m m o l 的m e i ，带吸电子基团的芳香炔烃二聚反应选择性发生逆转，得到的是( z ) 烯炔； 而加入过量的m e i ，得到的则是烷基化产物m e c - c r 。 1 1 1 6 锇配合物作催化剂 e s t e r u e l a s 等 2 0 1 报道了o s h c l ( c o ) ( i p r 3 p ) 2 在二乙胺中催化m e 3 s i c 兰c h 发生二 聚反应选择性生成( z ) 烯炔，产率可达8 2 ( 图1 1 1 ) 。 o s h c l ( c o ) 【p ( 卢p r ) 3 】兰m e 3 s i n h e t 2 hh i m e 3 图1 1 lo s h c i ( c o ) ( i p r 3 p ) 2 在二乙胺中催化m e 3 s i c - = c h 的二聚反应 1 1 2 其它催化剂 1 1 2 1 镧系及锕系金属配合物作催化剂 以苯乙炔为模板，h o u 等【2 1 1 研究了一系列镧系单茂配合物的催化性能，这些 配合物都能使苯乙炔二聚选择性生成( z ) 烯炔，尤其是镥苯胺配合物1 5 2 2 具有非 常优秀的催化性能，转化率 9 9 ，生成专一产物( z ) 烯炔( 图1 1 2 ) 。 15 ：l n = y , r = p h ，n = 2 16 ：l n = y b ，r 7 = p h ，n = 2 1 7 ：l n = l u , r 7 爿札n = 2 m e 3 ) n 18 ：l n = l u ，r = 2 ，4 ，6 - m e 3 c 6 h 2 ，n = l 2 1 ：r - - 2 ，4 ，6 一m e 3 c 6 h 2 1 9 ：l n = l u ，r = 2 ，6 一m e 2 c 6 h 3 ，n = l2 2 ：r - - 2 ，6 - m e 3 c 6 h 3 2 0 ：l n = l u , r - - t - b u , n = l 图1 1 2 镥苯胺配合物催化剂 此外，他们通过以镥苯胺配合物为催化剂，对一系列的末端炔烃的二聚反应 进行了研究。结果发现该类反应不但选择性非常好，( z ) 烯炔收率大于9 9 ，而且 该催化剂可以重复使用：催化剂1 7 经过三次反应后，催化活性及产物的选择性均 达9 9 。 三氟甲基取代共轭烯炔的合成研究 h e s s e n 等【2 2 】用阳离子“t 1 3 ：r li - m e 2 t a c n ( c h 2 ) 2 n t b u l a ( c h 2 s i m e 3 ) ) 加配合 物，高效、高选择性催化苯乙炔发生二聚反应选择性生成了( z ) 烯炔，产率大于 9 9 。 k o m e y a m a 等t 2 3 1 报道了在胺溶剂中，使用l n n ( s i m e 3 ) 2 】3 ( l n = y ，l af ( f l s m ) 为催化剂催化末端炔烃二聚反应。实验结果显示，钇的催化活性比钐和镧等高， 胺主要起控制反应进行方向及产物的立体选择性的作用。以l n y ( s i m e 3 ) 2 3 为催化 剂催化苯乙炔二聚反应选择性生成( z ) 烯炔的反应结果显示，叔胺中倾向于生成头 尾式烯炔。如果芳香炔烃在芳香伯胺4 c 1 c 6 h 4 n h 2 中反应，反应产物几乎完全选 择性生成( z ) 烯炔；脂肪炔烃在脂肪叔胺n ( s i m e 3 ) 3 中，则高选择型生成头尾式烯 炔。 锕系的铀也可以催化末端炔烃的二聚反应。e i s e n 等t 2 4 1 报道 ( e t 2 n ) 3 u b p h 4 】 阳离子配合物在胺的作用下，高效高选择性催化末端炔烃发生二聚反应，选择性 生成头尾式烯炔产物。 1 1 2 2 主族元素作催化剂 第三主族的有机铝试剂具有较高的化学活性，在有机合成中已得到广泛的应 用。e i s e n 等【2 5 】也报道了大部分末端炔烃在甲基铝氧烷( m a o ) 的催化下，在非极性 溶剂( c 6 h 6 、甲苯、环己烷) 中，选择性生成头一尾式烯炔( 9 9 ) ，但在四氢呋喃和 乙醚溶剂中，反应几乎不发生。而三甲基硅乙炔( m e 3 s i c = c h ) 在该催化剂下反应活 性较低，不但产率较低，而且反应选择性不好，得到( e ) 烯炔、( z ) 一烯炔和头- 尾式 烯炔三种异构体的混合物。 y a n g 等【2 6 】发现i n c l 3 n a b h 4 m e c n 催化体系可以高效、高选择性催化末端炔烃 发生二聚反应。但是反应的选择性即产物的构型决定于催化剂与原料的量比。以 苯乙炔为例，当i n c l 3 ：p h c = c h 的物质的量之比为3 ：7 时，二聚产物以( e ) 烯炔为主 ( 9 2 ) ；而当i n c l 3 ：p h c - c h 的物质的量之比为3 ：2 时，产物以苯乙烯为主。 1 1 2 3t - b u p 4 作催化剂 k o n d o 等2 7 1 报道了在r b u p 4 碱这一有机催化剂的催化下，以d m s o ( - - 甲基亚 砜) 为溶剂，苯乙炔与i - p r 2 n h 发生二聚反应得到头一头式烯炔( 6 6 ，e ：z = 5 8 ：4 2 ) 。 t - b u p 4 碱结构如图( 图1 1 3 ) 。 m e m e + m e n m e ，n n m e 2 ii ii m e 2 n p i = n p l n = p i n m e 2 n m e 2 料 n m e 2 m e 2 n p i n m e 2 n m e 2 图1 1 3t - b u p 4 有机碱催化剂 硕士学位论文 1 2 交叉偶联反应 氯化钯作为一种较为常见的催化剂，它具有许多的优点：催化活性较高，催 化条件温和，对水及空气稳定以及可再生等。另外，氯化钯可以与一些富电子配 体配位形成催化活性高的氯化钯配合物。本文以氯化钯为催化剂来介绍几种交叉 偶联反应的类型，由于本文中将使用至l j s t i l l e 偶联反应，所以将会重点介绍其进展。 1 2 1s u z u k i 反应 s u z u k i 偶联反应指卤代芳烃或烯丙基卤化物与有机硼在钯等催化下的偶联反 应。s u z u k i 偶联在构建c c 键中，除了可利用资源丰富以及价格低廉的卤代芳烃等 转化为目标产物外，参加反应的有机硼对水、空气和热都很稳定且较易制备，因 此，在有机合成中已得到一定地应用。 n g u y e n 等t 2 8 1 利用p d ( d p p f ) c 1 2 和p p h 3 组成的催化体系催化3 - 溴- 5 一叔丁基水杨 醛和有机硼反应，得到3 苯基5 叔丁基水杨醛，收率为6 7 ( 图1 1 4 ) 。 o h c b r + 冒要洲c o h 图1 1 4p d ( d p p f ) c 1 2 j f p p p h 3 催化下s u z u k i 偶联反应 氯化钯通过与膦配体配合生成稳定的氯化钯络合物作为催化偶联反应的催化 体系同样得到比较深入的研究，f i r o o z n i a 等t 2 9 】利用p d c l 2 ( p c y 3 ) 2 催化剂催化硼酸酯 和1 甲氧基2 氯苯，得到中等收率( 4 3 ) ，h i y a m a 等t 3 0 】研究发现p d c l 2 ( p p h ) 3 ，为 催化体系催化对甲苯磺酸基呋喃酮进行s u z u k i 偶联反应，能得到好的收率。 稳定环状的p d c l 2 配合物催化剂，性能很优越，即使在没有含磷等配体的情况 下，仍然能得到好的收率。例如利用环状p d c l 2 配合物1 为催化剂，在水相中无论 催化富电子卤代芳环、杂环，还是缺电子的芳环都能得到好的收率( 4 3 8 5 ) 。 1 2 2s t i l l e 反应 s t i l l e 偶联反应主要具有如下特点：( 1 ) 对底物的兼容性好；( 2 ) 在空气中有机锡 极其稳定，对水和空气不敏感；( 3 ) 反应产物形成锡盐，容易分离；( 4 ) 反应选择性 好。因此，s t i l l e 交叉偶联反应在现代有机合成以及复杂的天然产物的合成中均得 到了广泛的应用。 1 2 2 1 卤代芳烃的s t i l l e 反应 这一类型的偶联反应较早为人们所认识，相关的文献报道也最多。最初，这 一反应仅局限于碘代、溴代以及活泼的氯代芳烃的偶联反应，对于不活泼的氯代 三氟甲基取代共轭烯炔的合成研究 芳香烃则基本不反应。而且大多数文献报道的s t i l l e 反应都用三苯基膦作配体， l i t t k e 等【3 1 】用三叔基膦作配体的钯催化体系催化s t i l l e 反应可以成功地让不活泼的 氯代芳香烃反应。 m e c - + 眦s n 乡 p ( t - b u ) 3 p d 2 ( d b a ) 3 d i o x a n em e a r s 0 2 c 1 a r b r a r c i ， 作者对s t i l l e 系列的羰基化也作了研究，效果较好。 1 2 3 3s t i l l e 羰基化反应 m a z z o l a 等 3 4 1 对于s t i l l e 羰基化反应作了比较详细的研究( 图1 2 0 ) n呷+时翻酽ipd(pph3)4,lici,cor3 c u i 6 5 图1 2 0s t i l l e 羰基化反应 r r 9 r 三氟甲基取代共轭烯炔的合成研究 m a z z o l a 与其合作者们发现这一反应必须用铜盐作助催化剂，否则，产率很低。 a l p h o n s e 等在用杂环芳香烃硫醚为原料进行s t i l l e 反应时发现，他们的反应也必须 加铜盐作助催化剂，否则反应不发生 1 2 3h i y a m a 偶联反应 有机硅和卤代芳烃或烯基卤等的偶联反应称为h i y a m a 反应，它是s t i l l e 反应一 个有意义的变换形式。由于反应有机硅无毒害作用，为绿色物质，引起许多化学 研究者的兴趣。 在k f 参与下的p d c l 2 ( p e t 3 ) 2 催化体系，并就它对活泼的缺电子的卤代芳烃的催 化作用进行研究，发现催化效果非常好。研究还发现体积大且富电子的双齿配体 l ，2 二环已基磷基乙烷催化效果也很好。但在s t i l l e 和s u z u k i 偶联中应用广泛的 p d c l 2 ( p p h 3 ) 2 催化体系在h i y a m a 反应中不够理想。 1 2 4k u m a d a 反应 格氏试剂与卤代芳烃或烯基卤的偶联反应称为k u m a d a 反应。这一类反应研究 历史已很悠久，但应用不及前面几种类型的偶联反应广泛，其原因是因为格氏试 剂对水和空气敏感，且极易与许多其它活泼功能基团发生反应。k a t a y a m a 和u m e n o 等【3 5 】报道了第一例钯催化的k u m a d a 反应。氯代苯及其衍生物和格氏试剂在 p d c l 2 ( d p p f ) 的催化下可以顺利地进行偶联反应( 图1 2 1 ) 。 p c | + n - p r m g c l 0 1m 0 1 p d c l 2 ( d p p f ) 0 1e q u i v d p p f t h f 。8 5 p h 图1 2 1 格氏试剂与卤代芳烃的k u m a d a 反应 1 3 有机氟化学简介 氟原子和氢原子的原子半径相近，大小相似，当分子中的氢原子被氟原子取 代后，并不会引起该分子立体构型的显著变化。但是，由于氟原子具有很大的电 负性，当氟原子取代氢原子后，往往会使原来分子的电子性质发生很大的改变。 由于氟原子在有机化合物结构中的作用和影响，它被用于从药物化学到材料科学等多 个科学领域中，有机氟化学也一直表现出蓬勃发展的趋势，含氟化合物几乎深入到 我们日常生活的方方面面。 人们对含氟有机分子生物活性的关注可以上溯至上世纪5 0 年r u d o l p l l p e t e r s 对 一氟乙酸毒性机理的研究【3 6 1 。在这之后的几十年间，巨大的资金和人力投入到这 方面面的研究之中，大量的含氟医药、农药被报道并进入市场1 37 1 ，与此同时，人 们通过对含氟有机化合物的性质( 特别是生理活性) 的研究发现了大量具有特殊生 硕士学位论文 n h 2 玲 f 现在已经有很多含氟有机化合物成为上市的药物，( 图 z 弘b f o h g e m c i t a b i n e - j 癌c a s o d e x 治疗前列腺癌 c f 3c i s c 5 8 6 3 5 抗炎 e f a v i r e n z 抗艾滋病 图1 2 2 几种已上市的含氟药物 现在人们在研发新的医药、农药或对已有的药物进行改造时，对其进行氟代 己经成为一种重要的手段【3 8 】。另外含氟染料、含氟表面活性剂、含氟织物整理剂、 含氟的氟碳涂料等分别成为各自精细化工领域的高附加值、新开发的、有发展前 景的精品。