（有机化学专业论文）锡基炔的硼氢化及其在有机合成中的应用研究.pdf

浙江大学理学硕士毕业论文 摘要 烯基锡化合物作为一种重要的合成子具有多样性的反应性能，在有机合成 中有着广泛的应用，特别是由于许多天然产物中都含有一定构型的多取代烯烃的 结构单元。将金属或杂原子导入烯基锡化合物的a 位或b 位形成含金属或杂原予 的双官能团化合物，并利用其多样性的反应性能开发多取代烯烃的区域和立体选 择合成法当前有机合成研究热点之一。人们努力寻求一条更有效地途径进行立体 选择性地合成z 型或e 型的双官能团或多官能团烯基锡化合物。 本论文共分两大部分：1 ：烯基锡化合物的区域和立体选择性合成进展的文 献综述：2 ：锡基炔的硼氢化反应及其在合成中的应用。 第一部分：综述部分概述了通过锡氢化、锡金属化、金属交换、锡碳化、金 属氢化等反应来区域和立体选择性地合成烯基锡化合物的各种方法。 第二部分：正文部分研究了端锡基炔的硼氢化反应及其在锡基烯烃化合物合 成中的应用。端锡基炔硼氢化反应得到的含金属锡和杂原子硼的1 ，2 - 双官能团 化烯烃化合物，该化合物是合成多取代烯烃的重要中间体，经n a o c h ，和 c u b r s m e 2 处理后生成烯铜中间体，再进一步与卤代烃、二芳基高碘盐、炔基芳 基高碘盐和烯基芳基高碘盐等亲电试剂进行碳一碳偶联反应，高区域和立体选择 性地合成了各种含锡基的取代烯烃、共轭烯炔和共轭二烯。由于反应具有立体选 择性好，原料易得，反应过程简单，反应条件温和，产率高等诸多优点，因此提 供了高区域和立体选择性地合成锡基烯烃化合物的一条简便有效的途径。 浙江大学理学硕士毕业论文 a b s t r a c t v i n y l s t a n n a n e sa r eo fi n c r e a s i n gi m p o r t a n c e a si n t e r m e d i a t e si ns y n t h e t i co r g a n i c c h e m i s t r y d u e t ot h e i r g r e a tv e r s a t i l i t y a s b u i l d i n gb l o c k s i n o r g a n i cs y n t h e s i s ， e s p e c i a l l yi ns y n t h e s i so f t h en a t u r a lp r o d u c t s c o n s i d e r a b l ee f f o r th a sb e e nm a d ei n r e c e n ty e a r st od e v e l o pan o v e lr o u t ea b o u tr e g i o a n ds t e r e o s e l e t i v es y n t h e s i so f v i n y l s t a n n a n e s t h i sd i s s e r t a t i o ni n c l u d e st w o p a r t s ： p a r t1 ：w es u m m a r i z e dt h ee v o l v e m e n to ft h er e g i o a n ds t e r e o s e l e t i v es y n t h e s i s o f v i n y l s t a n n a n e s ，i n c l u d i n gh y d r o s t a n n y l a t i o n ，s t a n n y l m e t a l l a t i o n ，c a r b o s t a r m y l a t i o n ， m e t a l e x c h a n g e d ，h y d r o m e t a l l a t i o na n ds oo n p a r t2 ：w es t u d i e dt h eh y d r o b o r a t i o nr e a c t i o n so fs t a r m y l a c e t y l e n e s ，a n du s e d s t a n n y l v i n y l d i a l l q ，l b o r a n e s a st h e s t a r t i n g m a t e r i a l st o e x p a n dt h ec r o s s - c o u p l i n g r e a c t i o n 谢t l lo r g a n i ce l e c t r o p h i l e si n c l u d i n ga l k y l a t i n ga g e n t s ，d i a r y l i o d o n i u r ns a l t s ， a l k y n y l ( p h e n y i ) i o d o n i u mt o s y l a t e sa n da l k e n y l ( p h e n y l ) i o d o n i u ms a l t s t h em e t h o d h a ss o m ea t t r a c t i v ea d v a n t a g e ss u c ha sh i g hy i e l d ，m i l dr e a c t i o nc o n d r i o n s ，s i m p l e p r o c e d u r e ，a n dh i g hr e g i o a n ds t e r e c s e l e c t i v i t y i ns u t r m a a r y , t h er e a c t i o np r o c e s s p r o v i d e san o v e lm e t h o df o rt h er e g i o a n ds t e r e o s e l e t i v es y n t h e s i so fv i n y l s t a n n a n e s i n c l u d i n gs t a r m y l e n y n e sa n ds t a n n y l a l k a d i e n e s 2 浙江大学理学硕士毕业论文第一蕈碰榭站毋掳稚僦触帮拦 蜘 弛辱 _ - _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ - 一 第一章烯基锡化合物的区域和立体选择性合成进展 1 _ 0 前言 金属有机试剂与亲电试剂的交叉偶联反应形成碳一碳键是有机合成中的一类 重要反应。自从1 9 7 6 年a z a r i a n 首次报道有机锡化合物用于碳一碳键形成的反应 以来，有机锡化合物在合成中的应用受到人们广泛关注。有机锡化合物是温和的 亲核试剂，具备许多金属试剂不具备的优点，如反应条件温和、立体选择性强、 反应进行完全、目标产物产率高，特别是反应允许羟基、硝基、氰基、卤素、硝 基、甲氧基、醛基、酯基等活泼基团存在于有机锡化合物和有机亲电试剂中。有 机锡化合物对氧气和湿气较稳定，制备比较方便，可贮存使用，在大多数情况下 无副反应发生，无需惰性气体保护。因此有机锡化合物是偶联反应较为理想的有 机金属试剂，可以有效地替代格林试剂、有机锂试剂、有机铝试剂等金属有机化 合物。 烯基锡化合物作为一种重要的合成子具有多样性的反应性能，在有机合成中 有着广泛的应用”1 ，特别是由于许多天然产物中都含有一定构型的多取代烯烃的 结构单元。将金属或杂原子导入烯基锡化合物的a 位或b 位形成含金属或杂原子 的双官能化试剂，并利用其多样性的反应性能开发多取代烯烃的区域和立体选择 合成法是当前有机合成研究热点之一。人们努力寻求一条更有效地途径进行立体 选择性地合成z 型或e 型的烯基锡化合物。 本文主要综述烯基锡化合物的区域和立体选择性合成进展。 1 1 锡氢化反应 l e n s i n k 、n o l t e s 和他们的合作者报道了合成烯基锡化合物最直接、最简便的 方法_ 怏烃锡氢化反应4 o 锡氢化反应可以通过自由基引发、过渡金属催化或 者路易斯碱催化作用下进行。 浙江大学理学硕士毕业论文 第一窘茹摧甜化昔撕镳茸私责艘筮帮拦分目e 啦犀 1 1 1 自由基引发的锡氢化反应 自由基引发的锡氢化反应通常同时发生顺式加成和反式加成，因此常得到n 取代和b 取代的( e ) ( z ) 型混合物1 和2 ，反应的立体化学很难控制 反应式 ( 1 ) 【5 。自由基引发的锡氢化反应常需要较长的反应时间和较高的反应温度。 r 三三；一r r ”，s n h a i b n o r e t 3 b a n = a z o b i s i s o b u t y r o n i t r i l e w + n h 气n r 。+ r 岸3 s n r l s n r ”3 2 当r = h 时，如果斟是强吸电子基团( c o r 、c n 等) ，锡基团主要加成到带 有官能团的碳上区域选择地得到n 位取代的锡基烯化合物3 ”；如果副是弱吸 电子基团( c r 2 0 h 、c 6 h 5 ) 或推电子基团( a l k y l 、o r 等) ，主要得到b e 型加 成产物4 和p z 型加成产物5 “ ”1 “。 1 1 2 过渡金属催化的锡氢化反应 而过渡金属催化的锡氢化反应以顺式加成进行，反应立体选择性地得到( e ) 一烯基锡化合物6 反应式( 2 ) ，一般炔为端基炔烃。 r _ 三三r b u ，s n h m r m r 2 p d ，c o ，p t ，r h ，n i ， r ) ：( r + n ：(+ 1 9 5 )9 ( 9 5 )1 6 ( 4 2 4 3 u 1 2 6 ) s h i r a k a w a 等报道了过渡金属络合物催化的锡碳化反应，反应按顺式加成进 行，并具有较好的区域和立体选择性 反应式( 2 7 ) 4 7 - 4 8 o 如果r 为h 或m e 时，当r 是p h ，p - c h 3 c 6 h 4 ，e t o 等推电子基团，主要得到加成产物4 4 ；而当r t 是 浙江大学理学硕士毕业论文第一霉糕舒舒创僦抛辅莹帮拦六鞋啦每 c 0 2 e t ，c 0 2 m e 等吸电子基团，主要得到加成产物4 5 。 r ”_ 三三 s n b u ， r 三三- _ r 一 c a t p d l 1 t o l u e n e ，2 5o c ，l h r ” 沁 bu3s(snbu3 厂2 + rr r = h ，m e 4 4 r 。c 0 2 e t ，c 0 2 m e ，p h ，e t o ，4 - c h 3 c 6 h 4 r ”= h ，p h ，b u l 1 r ” rr 、a n 孙 姚m ( 2 7 ) 而当配合体l 2 是二亚胺时，炔基锡化合物的锡碳化反应得到n 一共轭烯基锡 化合物4 6 ，烯基锡化合物的锡碳化反应得到n 一共轭烯基锡化合物4 6 和4 7 反应 式( 2 8 ) h 9 3 。 r s n b u 3 h _ = = - c 0 2 e t p d l 2 e t o t o l u e n e ，5 00 c 球h c 。耐0 2 e t 磁h c 掣0 2 e t 4 7 a ：r 。p h c = c ，b u c 兰c ，t m s c 三c o n l y 4 6 b ：r _ c h 2 = c h ，( e ) p h c h = c h ，( e ) - h e x c h ：c h4 6 4 7 l 2 除了炔基锡化合物，酰基或烯丙基锡化合物也可以与炔烃发生锡碳化反应 反 应式( 2 9 ) 呻3 ， r - 三三_ 1 r 5 h ，c 0 2 e t ，p h r l 。h e x ，m e ，m e 3 s i ，b u r 。a l l y l ，a c y l ，a l k y n y l 4 8 4 9 ( 2 9 ) 14 浙江大学理学硕士毕业论文霈一茸艇第葫砧分纫橱鳟密觥择拦燃属 累积二烯也可以与酰基锡化合物发生锡碳化反应生成烯基锡化合物5 0 反应 式( 3 0 ) 1 。 o l j r ，、 s n r ， r ” + l 一 1 5 金属氢化反应 c a t n i ( c o d ) 2 t o l u e n e o s n r 3 r f r 5 0 ( 3 0 ) 炔烃发生金属氢化反应生成烯基金属化合物，该烯基金属化合物是一种十分 有用的合成中间体。它可以与卤素反应生成卤代烯烃5 1 反应式( 3 1 ) ；或与金 属试剂发生金属交换反应后，再进一步与亲电试剂反应生成多取代烯烃5 2 反应式 ( 3 2 ) 1 。 r 三 r m h hm m h 2 c p 2 z r ( c 1 ) h ，i - b u 2 a 1 h ，r 2 b h x = b r i 2 e + he 5 2 ( 3 1 ) ( 3 2 ) 利用此方法也可以通过卜锡基炔化合物来制备含金属原子和杂原子的多官能 团烯化合物，或多取代的烯基锡化合物。 l i p s h u t z 等首次报道了锡基炔化合物的锆氢化反应，发现锡基炔化合物和 s c h w a r t z 试剂c p 2 z r ( h ) c 1 反应，立体选择性地得到含锡和锆的1 ，1 一双官能团烯烃 化合物5 3 。该官能化试剂是合成取代烯烃的重要中间体，其与h 2 0 反应生成烯基 斟，、x r譬h 钉譬 浙江火学理学硕士毕业论文第一尊姓彗帮玷龠蚴楫垂 = 觑。黜帮幽揪越裾 锡化合物5 4 反应式( 3 3 ) ，或与1 2 反应生成卜碘一1 一锡基烯化合物5 5 反应式 ( 3 4 ) 3 。 c p 2 z r ( h ) c i r 三三一s n r 3 t h f r t ，1 5 r a i n r s n r ， u 3 h z r c p ，c ( 5 3 ) h 2 0 5 5 ( 3 3 ) 3 ( 3 4 ) h u a n g ，x 等最近又发展了利用锡基炔锆氢化反应得到的( z ) 一卜锡基烯基锆 化合物，合成锡基烯基芳基硫醚5 6 反应式( 3 5 ) “、锡基烯酮化合物5 7 反应 式( 3 6 ) 。、锡基烯醛化合物5 8 反应式( 3 7 ) 1 、锡基烯酯化合物5 9 反应 式( 3 8 ) ”3 。 ，一 c p 2 z r ( h ) c lr s n r 3 a r s c l r 三s n r 3 ，2 = + 。c h 2 c 1 2h 。 、z r c p 2 c 1 r 8 删3 崩 hs a o 5 35 6 r - b u ，p h ，c h s o c h 2 ；r 1 2 e t ，b u ；a r _ p h ，4 - m e c 6 h 4 ，4 - c 1 c 6 h 4 r 三_ _ s n 如c p 2 z r ( h ) c 1 c h 2 c 1 2 5 3 r 2 p h ，n 。c 5 h l l ，c h 3 0 c h 2 ；r f = p h ，b u ；r ”= p h ，c h 3 c p 2 z r ( h ) c i r 三s n r 3 - + c h 2 c i z s n r 3 1 c o 1 。- h z r c p 2 c i 5 3 2 h c l r 3 = p h ，n c 3 h 7 ，n c 4 h 9 ，n c 5 h 1l ，n - c 6 h 1 3 ；r = ：p h ，n c 4 h 9 5 7 ( 3 5 ) n r 3 ( 3 6 ) o r “ r s n r ， = ( 3 7 ) hc h o 5 8 l6 列 喂 孙 = ( - - 一 一1 5o c t o n t “ k r ， h u a n g ，x 等利用上述反应，通过端硒基炔的硼氢化反应，立体选择性地得到 ( e ) 一l 一硒基烯基硼化合物。该含硒、硼的1 ，2 一双官能化试剂是一种十分有用的 合成中间体，用n a o c h 3 和c u b r s m e 2 处理后得到烯铜中间体，再与卤代烷进一 步反应生成多取代硒基烯烃( s c h e m e2 1 。3 。 r s e 三三；一h r 二b h 哪a t 0 r s eh 、) 一 1 n a o c h 3 2 c u b r s m a t 1 5o c s 肖f hc u l l h c i - 1 2 c h 2 c 心 r 2 b h = d c b ，9 - b b n r 2 c h 3 ，c 2 h 5 ，i - c 3 h 7 ，n c 4 h 9 ，n - c 5 h l i ，n - c 6 h 1 3 ，p h s c h e m e 2 h u a n g ，x 等还利用碲基炔和二环已烷基硼烷( d c b ) 进行硼氢化反应，得到 碲基烯基硼化合物，再经a c o h 处理后，生成双取代的硒基烯烃( s c h e m e3 1 。 生一 罴 h 吗 譬h纛一 浙江大学理学硕士毕业论文蒹= 尊镶黝廊艘翦微删靴台戚手鲍吐州 刚一t e r 里t h f b 麓r r 罴r t 3h r r ”_ 二= = 二一+ ，= = = 、+ = 二= = ，王= = j “ 、 ，r 1 ，b ： h 0h 一1 0 t 0 1 0o c 。一 但是，目前有关锡基炔的硼氢化反应和利用此反应合成多取代烯烃化合物的 报道不多。p e l t e r 等曾报道锡基炔的硼氢化反应，反应立体选择性地得到( z ) 一卜 锡基烯基硼化合物，该1 ，卜双官能化烯烃化合物与有机锂试剂发生金属交换反应 后，与亲电试剂反应得到烯基硼化合物( s c h e m e4 ) ，并可进一步生成二取烯烃和 酮类化合物哪a 反应的硼试剂选用二环已基硼烷( c 1 1 x ) 2 b h 和二山卡基硼烷( m e s ) 2 b h 。 但是反应的选择性和产率均不高，也未见相关应用的报道。 r ：b h r 三_ _ s 氓j t