（有机化学专业论文）有机小分子催化酮的硅睛化反应研究.pdf

四川大学硕士论文 有机小分子催化酮的硅腈化反应研究 有机化学专业 研究生：周辉指导老师：冯小明教授 氰醇是合成一些多官能基化合物的重要中间体，手性氰醇还是不对称合成 中的重要手性源之一。酮的不对称硅腈化反应作为制备光学活性氰醇的直接而 有效的方法，已被广泛接受。本研究发展了一类新型的高效、可操作性强的催 化酮的硅腈化的有机小分子催化体系，从而避免了在使用金属催化剂带来的诸 如条件苛刻( 如大多需无水无氧) 、环境污染以及产品中残留微量金属难于除去 等缺点，并尝试将其应用于酮的不对称硅腈化反应。 非手性季铵盐和氮氧化物共同催化酮的硅腈化反应，以良好的收率获得氰 醇硅醚的消旋化合物( u pt o9 9 ) 。该催化剂适用于脂肪酮、芳香酮、杂环酮和 位阻酮。催化剂用量低( d o w n t o2 5 ) 、反应时间短、温和的反应条件以及广泛 的底物适应能力，都说明该方法具有较强的实用性。 根据对比实验以及实验现象，提出了可能的催化循环和反应过渡态。 合成了2 3 个手性季铵盐，并尝试应用于酮的不对称硅腈化反应。考察了手 性季铵盐的分子结构、溶剂、底物浓度、t m s c n 用量以及添加荆对反应对映 选择性的影响。 关键词：氰醇，酮，氮氧化物，季铵赫，有机催化。 堕型查差塑主笙茎 s t u d i e so nc y a n o s i l y l a t i o no fk e t o n e sc a t a l y z e db y o r g a n o c a t a l y s t s h u i z h o u ( o r g a n i cc h e m i s t r y ) d i r e c t e db y p r o f x i a o m i n gf e n g c y a n o h y d r i n sa r ev e r s a t i l ei n t e r m e d i a t e s i nt h ec o n t e x to fo r g a n i cs y n t h e s i s ， e s p e c i a l l y ，i na s y m m e t r i cs y n t h e s i s t h ea d d i t i o no f t m s c n t ok e t o n ei st h em o s t d i r e c t ，e f f i c i e n t ，a n dp r e v a i l i n gs t r a t e g y i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，an o v e le f f i c i e n te a s i l y c o n d u c t e dc a t a l y t i cs y s t e mh a sb e e nd e v e l o p e d ，s oa st oa v o i dt h eh i g hp r i c e ， t o x i c i t y , p o l l u t i o n ，w a s t et r e a t m e n ta n dp r o d u c t c o n t a m i n a t i o nc a u s e db yt h em e t a l c a t a l y s t s a n dw ea t t e m p tt oa p p l yt h i sc a t a l y t i cs y s t e mt ot h ea s y m m e t r i c s i l y l c y a n a t i o n a c h i r a lq u a t e r n a r ya m m o n i u ms a l ta n dn - o x i d e ( d o w nt o2 5m o l ) w e r eu s e dt o a f f o r dr a c e m i cc y a n o h y d r i n sw i t he x c e l l e n ti s o l a t e dy i e l d s ( u pt o9 9 ) t h i s a p p r o a c hc o v e r st h es u b s t r a t er a n g eo f a l i p h a t i c ，a r o m a t i c ，h e t e r o c y c l i ca n d s t e r i c h i n d r a n c ek e t o n e s t h el o wc a t a l y s tl o a d i n g ，s h o r tr e a c t i o nt i m e ，m i l dc o n d i t i o n s a n dt h eg o o dg e n e r a l i t yo fs u b s t r a t e sa l lm a k et h i sp r o t o c o lp r a c t i c a l a c c o r d i n gt ot h ec o n t r o le x p e r i m e n t sa n d t h ee x p e r i m e n tp h e n o m e n a ，ap o s s i b l e c a t a l y t i cc y c l ea n dap o s s i b l ek e yi n t e r m e d i a t ea r er a t i o n a l l yp r o p o s e d t oi l l u s t r a t e t h ee x p e r i m e n t a lo b s e r v a t i o n s 2 3c h i r a lq u a t e r n a r ya m m o n i u ms a l t sw e r ep r e p a r e da n de v a l u a t e df o rt h e e n a n t i o s e l e c t i v ea d d i t i o no f t m s c nt ok e t o n e s k e yw o r d s ：c y a n o h y d r i n s ，k e t o n e s ，n - o x i d e s ，q u a t e m a r ya m m o n i u ms a l t s ， o r g a n o c a t a l y s i s 前言 前言 由羰基化合物经硅腈化反应所得的氰醇是许多精细化学品的重要原料或中 间体，由其可以制各1 3 - 氨基醇及a - 羟基羰基化合物。而手性氰醇则是许多天 然产物，生物活性物质及手性药物的重要中间体【2 】。由手性氰醇制备的b 氨基 醇是很有用的不对称反应中的手性辅助试剂3 1 。鉴于其重要性，、化学家们一直 探索寻求其有效的合成方法。 h o p g r ，加凡 o o p g r 1 乏r 。n h 2 d l b a l h 2 p d c ? 固一 刚剧j l 三一一 h s o + o h r 夼” o h r 夼弧3 o h r 1 水，“2 醛、亚胺、酮与三甲基硅腈( t m s c n ) i u 司的不对称加成反应是制备手性氰醇 直接而有效的途径n 在尝试了不同的氰源后( 如h c n 、氰化物无机盐如k c n 、 有机金属氰化物如b u 3 s n c n 、以及t m s c n 等) ，发现：t m s c n 具有毒性低、 反应活性与化学选择性良好、产物氰醇硅醚稳定性较好等优点，从而受到广泛 青睐。 与醛和亚胺相比，酮的硅腈化反应研究相对起步较晚。主要的原因在于： 第一t 由于酮羰基的发生亲核反应的活性相对较低，许多在其它反应中起到很 好手性诱导和活化底物的手性催化剂，在酮的硅腈化反应中未能起到应有的催 2 v o o o 蚕 r 一 前言 化作用，从而阻止了酮的硅腈化反应的广泛研究：第二，由于酮的空间阻碍大， 难以寻找有效匹配的手性催化剂，从而限制了其不对称硅腈化反应的研究。 尽管存在诸多困难，人们对酮的硅腈化反应仍然抱有极大希望并倾注大量 注意力。尤其是近几年，关于酮的硅腈化反应取得了很多突破性的进展，这对 于有机化学乃至其它化学领域都有着十分重要的意义。 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 1 催化酮的硅腈化反应一消旋化合物的制各方法 1 1h c n h 2 s 0 4 ( 浓) 1 9 6 8 年。p a r h a m 小组在研究稠环芳酮的t i f f e n n e a u - d e m j 8 x i o v 扩环反应中 最早涉及酮的氰醇醚制备，他们采用浓硫酸催化液态氰化氢对芴酮的乙烯基或 三甲基硅烯醇醚的加成反应，合成相应的氰醇醚中间体，但收率较低”1 。 1 2 z n l 2 随后，e v a n s 以1 5m 0 1 碘化锌为催化剂完成t m s c n 对酮1 的加成反应 ( s c h e m e1 ) 【6 】。该方法与p a r h a m 报道的方法相比，具有更好的底物适应性和更 高的化学收率，该过程甚至可以在无溶剂条件下进行。其结果见表1 ( t a b l e1 ) 。 s c h e m e l t a b l e1s y n t h e s i so f p - a m i n o m e t h y la l c o h o l s3 e n t r yk e t o n e ( 1 ) c y a n o h y d r i n s ( 2 )p - a m i n o a l c o h o l s ( 3 ) l a l b l c l d l e l f 9 4 9 4 5 9 4 5 9 5 9 5 9 1 5 8 6 5 5 5 9 5 8 9 2 6 4 5 72 掣。 竺 炭： 等 厶 徽一 鞋聪” 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 7 l g 9 5 8 4 4 他们还从热力学角度说明，选择t m s c n 而不是氰化氢进行酮的加成反应， 是因为前者具有更高的生成焓，实验结果亦证实如此。同时，t m s c n 对酮的 加成反应具有一定的立体和化学选择性：在z n l 2 催化的t m s c n 对4 - 叔丁基环 己酮4 的加成反应中，同时得到了两种加成产物5 和6 ( s c h e m e 2 ) ，其比例为 1 ：9 ( 此比例可在2 5o c 保持2 4h 不变) ，但在k c n 1 8 嚣- 6 的催化作用下，5 与6 的平衡比例为7 8 ：2 2 ：当反应底物为c ，d 不饱和酮时，只有l 2 - 加成产物， 而没有1 ，4 力口成产物。 c ) t m | 1 s i c 2 n 56 g a s s m a n 等也采用碘化锌为催化剂合成氰醇硅醚【7 ，然后在3 n 盐酸溶液 中水解氰醇硅醚制备相应的氰醇( s c h e m e3 ) 。通过实验研究，。他们认为，氰醇 形成过程并不像早期文献报道那样是一个平衡过程，氯醇可以高收率制备，而 且该方法对位阻较大的酮同样适用。结果见表2 ( t a b l e2 ) 。g r e e n l e e 等人也考察 了z n l 2 和k c n i i8 冠6 对a 取代位阻酮的催化活性i 。 s c h e m e 3 r 尽r ：詈r 俺o t m n s 竺r 飞c n h 7 a l a 7 b i c 7 c l g 7 dp - m e t h y l - a c e t o p h e n o n e 7 ep - m e t h o x y - a c e t o p h e n o n e 7 fp - c y a n o a c e t o p h e n o n e 4 7 9p - n i t r o - a c e t o p h e n o n e 7 hp - c h l o r o - a c e t o p h e n o n e 7 ib e n z o p h e n o n e 7l招停buty卜pheny7k9 - 1 1 u o r e n o n e i m e t h a n o n e 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 t a b l e2y i e l d so f p u r i f i e dc y a n o h y d r i n so b t a i n e df r o ms e l e c t e dk e t o n e s 1 3t m s o t f n o y o r i 等嗍采用1m 0 1 t m s o t f 催化t m s c n 对酮1 0 的加成反应( s c h e m e 5 ) ，其结果见表3 ( t a b k3 ) 。在该反应条件下t4 一叔丁基环己酮的加成产物为5 和6 的混合物，其比例为9 1 ：9 。但对于含有杂原子的苯并吡喃酮l o g 却检测 不到加成产物。他认为t m s c n 的活性亲核试剂实际上是三甲基硅基异氰。 s c h e m e5 11m o l 矿t m s o t fr 杰c n r c r r 2 m s t m s c n n 1 l o ac y c l o h e x a n o n e l o bc y c l o o c t a n o n e 1 0 c2 - a d a m a n t a n o n e l o da c e t o p h e n o n e l o ea - t e t r a t o n e 1 0 f2 - c y c l o h e x e n o n e l o gp - b e n z o q u i n o n e 。火竹 一 蒸二童堡垡叟箜壁壁些星些兰坚簦鲨 t a b l e 3r e a c t i o n so f t m s c na n dk e t o n e sc a t a l y z e db yt m s o t f 4 e n 时 t e m p y r i m e ( o c ，h )k e t o n e c y a n o h y 柏( 1 1 ) 。，。，。，。j!：l】。一 l- 7 8 2l o a9 0 2 - 3 0 1 01 0 b9 4 37 8 1 41 0 c9 9 41 0 1 01 0 d8 8 5- 3 0 1 0 l o e 8 8 6-20，121 0 f7 3 b 。：!。ji：!i!i!l：。一!一 3 t h er e a c t i o nw a sc a r r i e do u ti nd i c h l o r o m e t h a n ea tt h em o l a rr a t i oo fk e t o n et ot m s c nt o t m s o t f ( 1 ：1 ：0 ，0 1 ) 6 3 - c y a n o 一1 一t r i m e t h y l s i l y l o x y c y c l o h e x a n ea sb y - p r o d u c ti n6 y i e l d 1 4c u ( o t f h s i n g h 小组【9 i 采用三氟甲磺酸铱催化t m s c n 对酮的加成时，反应不发生； 三氟甲磺酸铜作催化剂时，在二氯甲烷中反应很慢，当溶剂改用乙腈时，反应 迅速。筛选发现5m 0 1 的三氟甲磺酸铜的产率最高，而其它无机铜盐如c u c l 2 则无此效果。其结果如表4 ( t a b l e4 ) 。 t a b l e4c u ( o t 0 2c a t a l y z e ds i l y l c y a n a t i o no f c a r b o n y lc o m p o u n d s “ e n t r y c y a n o h y d f i ny i e l d ( 9 舒 2 4 h 、h m p o f h ( e h n口c j p fh 硷撼 m r - ( c h 2 ) 广0 0 “ h 6 第一章催化酮的硅膳化反应文献综述 4r e a c t i o n s o fa l d e h y d e sw e r ep e r f o r m e di nc h 2 c 1 2a n dt h a to fk e t o n e si nc h 3 c na tr o o m t e m p e r a t u r e 1 5 高氯酸锂( l p d e ) 四氟硼酸锂( l t f b ) j e n n e r 等采用高氯酸锂( l p d e ) ：n 四氟硼酸锂( l t f b ) 的有机溶液催化 t m s c n 对酮1 2 的加成( s c h e m e6 ) u 0 lo 在比较了不同的催化剂如v b ( o t f ) 2 、 z r c l 4 、k c n 1 8 一冠一6 、b i c l 3 、z n l 2 、l p d e 、和l t f b 对产物收率的影响之 后，发现采用l p d e 或l t f b a ( l t f b 的c h j c n 溶液1 时，收率最高。在优化条 件下，采用l p d e 或l t f b a 催化不同芳酮的硅腈化反应，结果见表5 ( t a b i e5 ) 。 结果表明该反应对底物的普适性较强。对于芳香酮，当对位有推电子取代基时， 有利于反应：而有供电子取代基时不利于反应。另外，有氨基、羟基等官能基 团存在时反应严重受阻，但方法仍不失为芳香酮的硅腈化反应的一个有效方法。 s c h e m e 6 x 泌+ t m s c n x 电鹏 1 2 1 3 第一章催化鲷的硅腈化反应文献综述 t a b l e5e f f e c to fl p d ea n dl t f b ao i lt h ec y a n o s i l y l a t i o no fc a r b o n y lc o m p o u n d s 4 e n t r y k e t 。n 。 x r 出盥l 一1 2 l p d el t f b a 11 2 ah h9 51 0 0 21 2 b h c t 3 9 8 ( 7 7 ) 9 2 31 2 cf c h j 9 41 0 0 41 2 dc i c h 39 3 ( 8 7 ) 1 0 0 51 2 eb r c h 3 8 69 9 61 2 f n 0 2 c h 3 1 0 0 ( 8 5 ) 1 0 0 7 1 2 9 n 0 2c h z b r 1 0 01 0 0 81 2 h n h 2c h 31 4 ( 。) 1 5 91 2 i c h ；( 4 1c h 3 6 44 7 1 0 1 2 j c h 3 ( 3 )c h 3 n or u n4 9 1 11 2 ko h c h 3( “) n or u n 1 21 2 1hp h1 46 i 1 31 2 mc h 3 p h6 15 5 1 兰! ；翌蔓竖z! ! !兰l21 1 1 c o n d i t i o n s ：k e t o n e ( 0 2 0 5m m 0 1 ) ，t m s c n ( 0 3 0 6m m 0 1 ) ，3 ml p d eo r3 ml t f b a ( l t f bi n a e e t o n i t r i l e ，0 4m 1 ) ，2 5o c 。d e t e r m i n e db y hn m r ，i np a r e n t h e s e s ，t h ey i e l do b t a i n e du n d e ri d e n t i c a lc o n d i t i o n sw i t hz n l 2 ( t sm 0 1 ) i nc h 2 c 1 2 。c o m p l e xm i x t u r ei nt h ep r e s e n c eo f z n l 2 4 t h r e ep r o d u c t sw e r ef o r m e di n3 t o v e r a l ly i e l d ，r e s u l t i n gf r o ms i l y l a t i o no ft h eh y d r o x y l g r o u pa n dc y a n o s i l y l a t i o no f t h es t a r t i n ga n di n t e r m e d i a t ek e t o n e s 1 6 l i o r s e n a n a y a k e 小组采用烷氧基锂催化酮的非对跌选择性硅腈化反应( s c h e m e 7 ) 【1 1 1 ，他们首先研究了1 8 c r o w n 一6 k c n 体系对樟脑酮1 4 硅腈化反应的影响， 发现该反应速度慢，且1 8 一c r o w n 6 价昂有毒，受此启发，他们拟采用价廉无毒 的聚醚多元醇代替1 8 c r o w n 6 。为此，他们系统地检验了三聚乙二醇的单甲醚 ( t g m m ) 、双甲醚( t g d m ) ( f i g u r e1 ) 等与k c n 、n a c n 及l i c n 组合体系的 8 第一章催化酮的硅膀化反应文献综述 催化性能，发现t g m m 与l i h 或n - b u l i 在t h f 中形成的锂盐溶液能有效地催 化1 4 的硅腈化反应，获得定量的转化率及9 6 ：4 的非对映选择性。见表6 ( t a b l e 6 ) 。 s c h e m e7 l j o r t m s c n 八 7 厶啪 c n 1 4 1 5 at 6 厂厂，八。，n 。 。 fl 、?l 、f t g d m t g m ml i t g m m f i g u r e l t a b l e6s i l y l c y a n a t i o no f c a m p h o rc a t a l y z e db yl e w i sa c i d s ， 瑭詈舞。磊 1 4 1 5 a 1 5 b 勋业上逝l 监也n q 嵫l 虹虹兰) 一i i m i ( h ) y 酗d 【坳l 岛；1 5 鲢 z n l 2 ( 5 ) k c n ，l8 c 6 ( 5 ) t g m m ( 5 1 l i t g m m ( 5 ) n a t g m m ( 5 ) k t g m m m g t g m m ( 5 ) t g m m l i c l ( 5 ) 9 ( 9 8 ) ( 3 5 ) ( o ) 9 5 ( 9 9 ) ( o ) ( 0 ) ( 0 ) ( 0 ) 7 2 ：2 7 9 4 ：6 9 6 ：4 孺 抖他他0他挖他m姐鸵丝放勉勉控控 2 3 4 5 6 7 8 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 l i t g m m ( 5 0 ) l i t g m m ( 5 ) l i t g m m ( 5 ) l i o m e ( 5 ) l i o b u ( 5 ) l i n e h ( 5 ) l i p p h ， 9 6 ( 9 9 ) 9 6 ( 9 9 ) ( 4 0 ) 9 5 ( 9 9 ) ( 9 9 ) ( 9 9 ) ( 9 9 ) 9 6 ：4 8 6 ：1 4 9 6 ：4 9 6 ：4 9 6 ：4 9 6 ：4 9 6 ：4 1 1 望i ! ! 盟；： 丝 【三! 1 21 垒墨 。s e l e c t i v i t i e sw e r ed e t e r m i n e db yg c 反应条件研究表明，( 1 ) 升高反应温度，反应速率提高，但非对映选择性 降低( t a b l e6 。e n t r y1 0 ) ；( 2 ) 降低反应温度。反应速率降低非对映选择性没 有变化( t a b l e6 ，e n t r y1 1 ) ；( 3 ) 增加催化剂用量，反应速率提高，但非对映选择 性不变( t a b l e6 ，e n t r y9 ) 。有意思的是，t g m m 的钠、钾、镁盐不能催化该反 应( t a b l e6 ，e n t r i e s5 - 7 ) ，而其它类型的锂盐则能催化该反应( t a b l e6 ，e n t r y 1 2 一1 6 ) 。所得产物用r e d a 1 还原生成盐酸盐，随之转化为恶唑啉酮1 6 进行x 啪v 分析，表明t m s c n 对樟脑1 4 的亲核加成主要发生在环的内面( s c h e m e8 ) 。 将t g m m l i 用于催化不同醛和酮与t m s c n 的加成反应，获得良好结果见表 7 ( 1 a b l e7 ) 。 羲詈毡乎一- 毽。 t a b l e7l i t h i u ma l k o x i d em e d i a t e dt m s c na d d i t i o nt ok e t o n e s 8 c a t 1 0 a d i n g t e m p t i m e d r y i e l d e n t r y s u b s t r a t e ( )( )( h ) ( g c ，)( ) o 坼4 4 7 m控彻规规皿船 ) 0 l 2 3 4 5 第一章催化酮的硅精化反应文献综述 2 4 5 6 7 9 2 2 49 3 ：79 1 52 2 7 8 9 9 ：1 7 7 ：2 39 7 - 7 8 48 5 ：1 5 9 6 7 81 2 8 2 ：i89 4 2 2 2 0 5 b2 2 0 ，l 0 0 2 5 2 2 2 2 4 1 6 2 5 2 4 2 20 2 52 24 2 2 0 2 8 4 ：1 6 9 7 ：3 9 4 9 4 9 6 9 5 9 4 瑭。氏。莎莎 抓吣眯“眯 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 1 3 2 24 8a l l r e a c t i o n sw e r ec o n d u c t e di nt h fw i t hl i t g m ma n d1 2e q u i vo ft m s c na tt h e s p e c i f i e dt e m p e r a t u r e ，o t h e r w i s ei n d i c a t e d b i mt h fs o l u t i o no f l i o e tw a su s e da st h ec a t a l y s t 。2 2e q u i vo ft m s c nw a su s e d t h ee x t r a1e q u i vo ft m s c n i sr e q u i r e df o rs i l y l a t i o no f h y d r o x y lg r o u p t h ep r o d u c tw a sb i s i l y l a t e d 如表7 所指，n o p i n o n e ( t a b l e7 ，e n t r y1 ) 和f e n c h o n e ( t a b l e7 ，e n t r y2 ) 等位阻 酮也能得到好的收率和非对映选择性；还有文献报道难以反应的底物如吐一甲基 环己酮、c a l - v o n e ( t a b l e7 ，e n t r y6 ) 等都能高收率及高选择性地发生硅腈化反应。 t g m m l i 还能有效地催化t b s c n 对非位阻酮的加成，其良好的收率及非对映 选择性都显示该方法的优越性。在进一步研究的基础上，给出了反应的机理， 解释此催化过程( s c h e m e9 ) 。该方法为有效地、高选择性地合成手性氨基醇提 供了切实可行的途径。 t m s c n 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 1 7 i n b r 3 a c h i l l e 小组对a 杂取代酮1 7 的硅腈化反应进行了专门研究( s c h e m e1 0 ) 1 1 2 a , 对催化剂、溶剂等反应条件进行了系统优化，发现三溴化铟是有效的催化 剂，二氯甲烷是最合适的溶剂。当催化剂用量为0 1 m o l 时，t m s c n 与 甲氧基苯乙酮在二氯甲烷中反应3 小时，即可得到理想收率的产物。将该反应 用于其他d - 杂取代酮的硅腈化反应，亦取得良好结果。见表8 ( t a b l e8 ) 。 s 洲毗i n b 吼r 一冀x c h 2 c 1 2 r 、 占 s c h e m e1 0 1 7r = p h r 1 = h x = m e o 1 8 t a b l e8c a t a l y t i cs i l y l c y a n a t i o no f 一h e r e t o - s u b s t i t u t e da n ds i m p l ek e t o n e su s i n gl n b r 3a s t h e c a t a l y s t 。 e n t r y k e t o n ep r o d u c t t i m e ( h )y i e l d ( 户 o ，j l 。a c ，人，。 儿。 ，l 。”。u s 人。 口 p i o s - p _ t o l 儿。 足 p h 3 h 7 s o c 。n 莎慨 ； 能t o ”x 。”s ”x o 州 鬟 3 q n _ 。 p c 3 h 7 x p i 丫小 旷 卯 ” 叭 ” 副 ；金 跖 孵 b 撕 ， m m 3 ， m ， 2 3 4 5 6 7 8 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 9嶷“8 义“ p k 、c d h l 3 p h h 3 1 69 6 d 。a l lr e a c t i o n sw e r ec a r r i e do u ti na n h y d r o u sc h 2 c 1 2a tr o o mt e m p e r a t u r e ，e m p l o y i n g1 m 0 1 o f t h ec a t a l y s t 。i s o l a t e dy i e l d so f o s i l y lc y a n o h y d r i n sa t t e rc h r o m a t o g r a p h i cp u r i f i c a t i o n 。t h eo - s i l y lc y a n o h y d r i nw a si s o l a t e di nad i a s t e r e o m e r i cr a t i oo f 6 1 ：3 9 ( 1 hn m r o f t h e c r u d ep r o d u c t ) ot h er e a c t i o nw a s c a r r i e do u te m p l o y i n g01m 0 1 o fl n b r 3 进一步的机理研究表明，i n b r 3 对邻位杂取代酮表现出甚至高于未取代酮的 催化活性，主要是邻位杂原予与铟离子之间存在邻基参与作用的结果【1 2 b 】。核磁 共振研究也证实，t m s c n 与i n b r 3 之间不存在氰基交换作用，而氰基n 原子与 铟之间却存在配位关系。也就是说，i n b r 3 既与酮羰基配位同时还把t m s c n 缚捉在反应活性位点的周围，从而使i n b r 3 在极低的用量下表现出优异的催化 效能( s c h e m e1 1 ) 。 s i m e 3 x 意目， 州卧掣、c s 。 x s c h e m eut r a n s i t i o ns t a t eo f t h ea d d i t i o no f t m s c nt oa h e t e r o k e t o n e sm e d i a t e db yl n b r 3 1 8 双功能和双活化催化剂 f e n g 小组也在双功能基概念下合成出带有n - o 偶极双功能基配体( f i g u r e 2 ) ，并将其成功应用于酮的硅腈化反应。由脯氨酸衍生的取代脯氨醇氮 氧化物1 9 a ，在温和条件下催化酮的硅腈化反应，取得良好的分离收率。见表9 ( t a b l e9 ) 。 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 t a b l e9c y a n o s i l y l a t i o no f k e t o n e s ( r 1 c o r z ) c a t a l y z e db y1 9 a - t i ( o i p r ) 4c o m p l e x 3 旦世碰b ib 2 卫啦( b ) ! 蛩垒! d ( 丛) ! ：1 1p h c h 3 6 2 8 2 ( 8 0 ) 2 2 - f c 6 h 4 c h 3 6 8 8 5 3 4 - f c 6 h 4c h 3 6 8 8 4 ( 8 4 1 4 c 6 h s ( c h 2 ) 2c h 3 9 6 ( 9 6 )9 3 ( 9 3 ) 5 c 6 h sc 2 h 5 7 2 ( 8 0 ) 8 7 ( 8 7 ) 6 4 - c h 3 c 6 h 4 c h 3 9 27 9 7 1 3 - n a p h t h y lc h 3 9 8 7 9 8 4 - 0 2 n c 6 h 4c h 3 8 0 ( 8 0 ) 8 6 ( 7 6 ) 9 c 6 h s c h = c h c h 3 9 6 8 0 1 0 n - c s h t lc h 3 5 i 9 7 1 1 4 - h 2 n c 6 h 4 c h s 9 8 5 4 l 一! ：坐! 1 2 1 1 1 出 曼蔓：! i ! 1 3c o n d i t i o n s ：2 0 t 0 0 1 1 9 a - t i ( o i p r h ( 2 ：1 ) c o m p l e x ，c o n c e n t r a t i o no f k e t o n e = o 3 4m c h z c l 2 ，0o c ov a l u e si n p a r e n t h e s e s ，f o rt h el i g a n d2 0i n s t e a do f1 9 a ， 。i s o l a t e dy i e l d 当采用更廉价制备的氮取代二乙醇胺氮氧化物2 0 时，发现它的催化性能与 1 9 相当( t a b l e 9 ) 。机理研究表明，氮氧化物1 9 、2 0 与t i ( o i p r ) 4 的络合物是作 为双功能基催化荆参与该反应的。 f i g u r e2 1 9 9 ar = 2 - p y r i d i n y l 9 br = 3 - p y f i d i n y l 9 cr = 2 - m e t h o x y p h e n y g d r = p h e n y l 1 5 o b n ( c h 2 c h 2 0 h k p 洲 了 r 、 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 f e n g 小组还发展了双活化法，并成功运用到酮的硅腈化反应中【1 4 】。该催化 剂体系用量很低，3m 0 1 2 1 和3t 0 0 1 2 2 ( f i g u r e3 ) 就可以高效地催化脂肪酮、 芳香酮、位阻酮、o 【，皿不饱和酮和杂环酮，高产率、高化学选择性地制备相应 的氰醇硅醚。牧率高达9 9 。见表1 0 ( t a b l e1 0 ) 。 f i g u r e3 厂、 t a b l e1 0s i l y l c y a n a t i o no f a r o m a t i c ，a l i p h a t i c ，c y c l i ca n dh e t e r o c y c l i ck e t o n e s 。 e n t r y k e t o n e t i m e ( h )y i e l d ( ) 6 c 6 h s c o c h 3 2 - f c 6 h 4 c o c h 3 4 一f c 6 h 4 c o c h 3 4 - 0 2 n c + f h c o c h 3 4 - m e c 6 h 4 c o c h 3 c 6 h s c o c h 2 c h 3 2 - a e e t o n a p h t h o n e ( d - c 6 h s c h = c h c o c h 3 c 6 h s c h 2 c h 2 c o c h 3 2 一o c t a n o n e 4 - p h e n y i c y c i o h e x a n o n e a t e t r a l o n e 9 - t e t r a l o n e 6 n 洲 一 卯 黔 跖 佗 鲫 黔 盯 刚 蚰 娩 鲫 s ! ” m 5 n 9 6 5 5 5 6 9 4 ， 2 3 4 5 6 7 8 9 m 眩 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 3 a l lr e a c t i o n sw e r ec a r r i e do u ta c c o r d i n gt ot h es t a n d a r d p r o c e d u r ew i t h 3m 0 1 2 1 - t i ( o i p r ) 4c o m p l e xa n d3t 0 0 1 2 2a st h ec a t a l y s t s ， b i s o l a t e dy i e l d 1 9 其他 此外，还有r 2 s n c l 2 、z r ( k p 0 4 ) 2 、1 2 、y b ( c n ) 3 、s o l i db a s e s 等作为催化剂 催化酮的硅腈化反应的报道 ”i 。 2 催化酮的不对称硅腈化反应一光学活性氰醇硅醚的制各 2 1 酶 用天然的职) 一氰醇酶、一氰醇酶催化酮的不对称硅腈化反应，可以获得 相应的酮氰醇。然而，一般来说，这种酶催化剂的底物适应性有限，化学产率 也不高m l 。 2 2t i ( o i p r ) 4 + 手性醇 1 9 9 7 年，c h o i 小组采用( 一3 ，3 一二甲基1 ，2 ，4 - t - - 醇与t i ( o i p r ) 4 形成的络 合物( 1t 0 0 1 ) ，在常温、高压下催化简单酮的不对称硅腈化反应，所得产物的 e e 值最高为6 0 发现压力升高有利于提高e e 值。 1 7 1 旷0 吼卫9 幢o h t m s c n 1 0 s o l v e n t ，0 8g p a 1 8 h 2 mh c i g h 3 h 3 c 7 个许g t 扩d 阶 2 3 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 2 3 双核催化剂二聚s a l e n 钛配合物 1 9 9 9 年，b e l o k o n 等利用二聚s a l e n 钛配合物2 4 催化酮的不对称硅腈化， 用0 5m 0 1 的2 4 作为催化剂催化酮的硅腈化反应j 反应在常压下进行( f i g u r e 4 ) l 引。所得产物的e e 最高可达7 2 。该方法对一般的芳香酮的反应效果较好， 丽对位阻较大的芳香酮、及脂肪酮的效果则较差。其结果见表1 3 ( t a b l e1 1 ) 。 该催化剂对醛的不对称氢氰化反应也有效。 a rrc a t t i m e ( d )y i e l d ( ) “e e ( ) 。 吖羁q 吣 ，j、一 w 冷肄梦 4 m - 2 屯 _ 4 l e ， - r e _ u 巾 _ 曙 曲 一 加醣配弛弛如 一 一 。：甜 站粥啪叭甜啪 一 一 啪m ，。，h 4 44。 l 5 0 l 5 0 5 5 1 5 0 o ，o o ，0 o 0 吼曼|融默既n饥mh 凡 孙确卧孙n孙鼬卧岷帆 第一章催化酮的硅腈化反应文献综述 2 - m e o c 6 h 4 m e o 14 2 76 4 2 - m e o c 6 h 4 m e 0 52 1 0 07 2 3 - m e o c 6 h 4 m eo 1 48 25 4 3 - m e o c 6 h 4 m e0 5 l1 0 05 6 4 - m e o c 6 h 4 m e 0 145 45 4 4 - m e o c 6 h 4 m en 5 11 0 06 0 4 - c f 3 c c 6 h 4 m e0 1 47 86 0 1 ：曼1 2 曼旦m !旦=