（有机化学专业论文）铯离子催化端炔碘化醚及二硒醚的合成研究.pdf

铯离子催化下炔荜碘、脂肪( 芳) 醚及二矾醚的合成研究 摘要 炔基碘是一类重要的有机合成中间体，在偶联等反应中应用非常广泛，目前 炔基碘的制法存在反应时间长，试剂昂贵，反应条件要求苛刻，操作复杂等中的 某些缺点。我们的研究目的是要找到一种条件温和、操作简单、试剂便宜的合成 方法。氢氧化铯为无机超强碱，能与弱酸形成稳定的碳负或杂负离子，该负离子 具有强的亲核进攻能力，在室温下就能与许多底物进行反应。因此我们设计以氢 氧化铯作碱来促进端炔与碘反应制备炔基碘。实验表明以t b a i 为相转移催化剂， 4 a 分子筛为吸水剂，在溶剂t h f 中，氢氧化铯能顺利的促进端炔与碘化合成炔基 碘。该法具有反应速率快、操作简单、产率高等特点，是制备炔基碘的一种好方 案。但氢氧化铯促进端炔与碘的反应需要等当量的氢氧化铯，由于氢氧化铯的昂 贵，限制了该法的进一步应用。为了节省铯离子的用量，我们设计以催化量的碳 酸铯与计量的氢氧化钾体系来代替等当量的氢氧化铯。结果发现，室温下以t b a i 为相转移催化剂，4 a 分子筛为吸水剂，在混合溶剂t h f h m p a 中，以氢氧化钾 作碱，碳酸铯能催化端炔与碘反应得到炔基碘。与前面的方案相比，在反应时间 稍延长的基础上，炔基碘基本上能得到满意的产率。该方案达到了节省铯离子的 用量的目的。为炔基碘的扩大应用提供了一种新的选择方案。 在研究醚的的合成中，我们用中性盐氯化铯来代替碳酸铯，采用催化量的氯化 铯与计量的氢氧化钾体系来应用于芳醚的合成。实验发现，在室温下以d m f 为溶 剂，氢氧化钾作碱，采用一锅法，氯化铯能顺利的催化伯卤代烃与酚的反应，高 产率的得到芳香醚。 我们进一步采用催化量的氯化铯与计量的氢氧化钾体系来应用于脂肪醚的合 成。发现室温下以d m f 为溶剂，t b a i 为相转移催化剂，4 a 分子筛为吸水剂，氢 氧化钾氯化铯体系同样能够促进醇( 包括不活泼的伯醇和叔醇) 与伯卤代烃反应得 到相应的脂肪醚。 二烷基二硒醚是一类重要的中间体，文献报道了许多制备方法，其中磺酸酯 与二硒化钾( 钠) 的反应，在d m f 中需要加热到1 0 0 才能有效进行，这必然限制 了那些在高温下不稳定的有机物在该体系中的应用。我们在二硒化钾与磺酸酯反 应的体系中加入催化量的碳酸铯，发现室温下利用铯离子带来的二硒二负离子的 高亲核性就可促进二硒化钾化与各种对甲苯磺酸酯反应，获得相应的二烷基二硒 醚。 关键词：氢氧化铯；碳酸铯；氯化铯；1 炔基碘；芳香烷醚；脂肪烷醚；二 烷基二硒醚 硕 ：学位论文 a b s t r a c t 1 i o d o a l k y n e sa r eo n e o ft h eu s e f u li 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 f o re x a m p l e t h e y a r ew i d e l yu s e di n c o u p l i n gr e a c t i o n s b yf a r t h em e t h o d so fs y n t h e s i s 1 - i o d o a l k y n e sh o w e v e re x i s ts o m e w h a td i s a d v a n t a g e s ，s u c ha sl o n gr e a c t i o nt i m e ， e x p e n s i v er e a g e n t s ，h a r s hr e a c t i o nc o n d i t i o n s ，h a r dt oh a n d l ea n ds oo n o u rr e s e a r c h p u r p o s ei st od e s i g nam e t h o dt h a tt h er e a g e n t sa r ec h e a p ，t h er e a c t i o n sa r ei nm i l d c o n d i t i o n s ，a n dt h ew o r k - u pi ss i m p l e c e s i u mh y d r o x i d ei sa ni n o r g a n i cs u p e r i o rb a s e ， i tc a nr e a c tw i t hw e a ka c i d st of o r mt h ec o r r e s p o n d i n gs t a b l ec a r b o no rh e t e r oa n i o n s ， w h i c ha r ev e r ys t r o n gn u c l e o p h i l e s t h e yc a nr e a c ts m o o t h l yw i t hm a n yr e a g e n t sa t r o o mt e m p e r a t u r e s ow ed e c i d et om a k et e r m i n a la l k y n e sr e a c tw i t hi o d i n e sb yu s i n g c s o ha sb a s e t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ee m p l o y m e n to fc s o hi nt h ep r e s e n c eo f t b a ia n d4am sm a k e st h ei o d i n a t i o no ft e r m i n a la l k y n e sc o m et r u ei nt h es o l v e n to f t h f i nas h o r tt i m ew i t hg o o dt oe x c e l l e n ty i e l d sp r o v e dt h i sm e t h o di sag o o d p r o t o c o lt of o r m1 一i o d o a l k y n e s h o w e v e rt h ei o d i n a t i o no ft e r m i n a la l k y n e sn e e d s e q u i v a l e n ta m o u n to fc s o h i t sp r i c el i m i t si t sf u r t h e ra p p l i c a t i o n r e g a r d i n gt o i t s e c o n o m i cf a c t o r ，w ed e s i g nu s i n gk o h ( 2 o e q ) c s 2 c 0 3 ( 0 2 e q ) s y s t e mt ot a k ep l a c eo f q u a n t i t a t i v ec s o ht od e v e l o pt h ei o d i n a t i o no ft e r m i n a la l k y n e s t h ee x p e r i m e n t s r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ee m p l o y m e n to fk o h ( 2 0 e q ) c s 2 c 0 3 ( 0 2 e q ) s y s t e mi n v o l v i n g t h eu s eo ft b a ia n d4am si nd m fc a na l s om a k et h ei o d i n a t i o ns m o o t h l y a c c o m p l i s h e d ，o n l yn e e dal i t t l el o n g e rr e a c t i o nt i m e t h er e s u l t so f t h i sp r o t o c o lw o u l d p r o m i s et h e1 - i o d o a l k y n e sf o rf u r t h e ra p p l i c a t i o n o nt h er e s e a r c ho fe t h e r ss y n t h e s i s ，w eu s ec s c ii n s t e a do fc s 2 c 0 3a sc a t a l y s tf o r t h es y n t h e s i so fa l k y lp h e n y le t h e r s w ef o u n da tr o o mt e m p e r a t u r e ，t a k i n gd m f a s s o l v e n t ，t h ek o h ( 2 0 e q ) c s c i ( 0 2 e q ) s y s t e mc a nm a k ep h e n o l sr e a c t w i t hb o t h r e a c t i v ea n du n r e a c t i v ep r i m a r yh a l i d ei nao n e - p o tw a y , w i t he x c e l l e n ty i e l d so f c o r r e s p o n d i n ga l k y lp h e n y le t h e r s f u r t h e rm o r e ，w et a k et h ek o h ( 2 0 e q ) c s c i ( 0 2 e q ) s y s t e mf o rt h eo a l k y l a t i o n o fa l c o h o l sf o rt h ea l k y le t h e r ss y n t h e s i s t h i sp r o t o c o li n v o l v e st h eu s eo ft b a i ，4a m si nd m f t h ee x p e r i m e n t sr e s u l ts a t i s f i e du s ：v a r i o u ss u b s t r a t e si n c l u d i n g u n r e a c t i v ep r i m a r ya n dt e r t i a r ya l c o h o l sw e r ec o n v e r t e ds m o o t h l yt ot h ec o r r e s p o n d i n g e t h e r sa tr o o mt e m p e r a t u r e ，b o t ht h er e a c t i v ea n du n r e a c t i v ep r i m a r yh a l i d e sa r ep r o p e r e l e c t r o p h i l e s t h ee t h e r so fd i s e l e n i d e sa r ea ni m p o r t a n ti 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 m a n ym e t h o d sh a v eb e e nr e p o r t e di nl i t e r a t u r e a m o n gt h e m ，t h et o l s y l a t e sr e a c tw i t h k e yw o r d s ：c e s i u m h y d o x i d e ；c e s i u m 1 - i 。d o a i k y n e ；a i k y lp h e n y le t h e r ；a l k y le t h e r ； i l l c a r b o n a t e ；c e s i u m c h l o r i d e ； d i a l k y ld i s e l e n i d e a t n 盯 眦 岛 p 缸 0黑淼 渤 甜晰 砒 隗吼啪咖m 心 h 砒 m 幽 如 a 盯 m m 堪 一 北钯九 岫 岫= 蛐 5 | 缸| 要呻m 篇| 莩一 k 盯 以 叮龇 。眵埘 毗刚哪删蜘 懿 。 啪 m h = 竺一 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：亩丫，现彳拳 日期：彦。夕年 月u 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 、不保密囤。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： f 丸伟日期：训7 年，月订日 b 哮日期：卅年一衫日 叫友弋 j_影 硕t ：学位论文 第1 章绪论 1 1 铯离子的特点及其催化特性 铯离子具有离子半径大，电荷密度低，高度极化等特点，如表l 所示。这些 特点与其它碱金属离子有着显著的差别，这揭示着铯离子在有机反应中有着自己 独特的催化效果。如在那些极性大的非质子溶剂中，铯离子直接“裸露于溶剂 中，这种“裸露 离子在亲核取代进攻中往往具有很高的反应活性。近2 0 年来铯 离子应用于有机合成中的反应非常多，涉及到的反应包括官能团的保护及其转化， 环的形成，立体选择性反应等，铯离子在c c 、c o 、c n 、c - p 、c s 、c s e 等键 的形成发挥着越来越重要的作用。 表1 碱金属离子的半径及其极化度比较1 】 1 2 氢氧化铯在有机合成中的应用 氢氧化铯是无机超强碱，在许多有机溶剂中有较好的溶解性，可以在空气氛 围中进行反应。其参预的反应往往具有环境友好，操作简单，反应条件温和，后 处理容易等特点【2 1 。氢氧化铯在反应体系中多以两种方式促进反应的进行。 1 2 1 氢氧化铯作为反应物参预反应中 作为反应物，氢氧化铯主要是利用其超强碱性促进酸性极弱的底物去质子化， 从而促进反应向右进行，氢氧化铯参加的反应主要有三大类型： 第一类：形成新的碳杂键 ( 1 ) c o 键的形成：在四丁基碘化铵和4a 分子筛存在下，氢氧化铯可与醇反 铯离了催化下炔堆碘、脂肪( 芳) 醚及二研醚的合成研究 应生成烷氧负离子，促进醇在室温下与伯卤代烃化合成烷基醚【3 】。 叮一洲一叮一。 ( 2 ) c p 键的形成：利用上面c o 键形成的原理，在四丁基碘化铵和4a 分子 筛存在下，氢氧化铯能促进仲磷与伯卤代烃快速反应，相应的得到各种类型的叔 r ，p h ! 竺! ，一r 2 一p r 1 - k 。 4a m s ，d m f ，r t ( 3 ) c s e 键的形成：同样在四丁基碘化铵和4a 分子筛存在下，氢氧化铯能与 硒酚反应产生相应的硒负离子，与各种伯卤代烃反应可以得到各种不对称硒醚【5 】。 p h s e h + p h s ec s 一p h s e r 4am s ，d m f ，r t o ( 1 ) 开环：f o x 等报道，室温下，氢氧化铯可以顺利的促进伯磷或仲磷对环氧 人o h r 竺笛c s o h , 一r 2 p h r 人 r 人州r 卜4a m s , d m fp 4一a m s , d m f r 7 v ( 2 ) 成环：j o n c z y k 等报道，利用水合氢氧化铯作碱，可在不添加溶剂的情况下， 促使苯亚甲基氯在8 0 。c 左右的温度下生成相应的卡宾试剂，从而对烯烃顺利的进 行加成环化反应，生成g e m 氯苯环丙烷【7 1 。 p h 、 c s o h p h c h c l 2 + 产 m g8 0 8 5 第三类：应用于不对称合成 近年来，氢氧化铯在不对称合成中扮演着重要的角色。有关这方面的报道主要 有： ( 1 ) a n d r u s 等报道低温( 一3 5 ) 和手性相转移催化剂季铵盐的存在下，利用氢氧 化铯可以促进甘胆酸酯在二氯甲烷与正已烷的混合溶剂中与卤代烃反应，实现不 对称烷基化8 1 ( 对映选择性达到9 5 ) 。 2 硕 j 学位论文 d p m o oo m e o m e c a t a l y s tr * 4 t m + r - - - - - - - c s o h ，r b r c h 2 c 1 2 n h e x ，3 5 c oo m e o m e ( 2 ) c o r e y 等报道了氢氧化铯参与下的立体选择性烷基化反应，此反应是环状 且官能化a 氨基酸合成的关键步骤，高度对映选择性和绝对立体化学是通过大体 积手性相转移催化剂中的铵离子和甘胺酸衍生物的烯醇式负离子形成的紧密的、 结构化离子对来获得的。亲电试剂只能s i 面来进攻【9 】。 ；y 咖棚娶辫 ( 3 ) m a r u o k a 等利用新合成出的手性相转移催化剂，在氢氧化铯的作用下，控 制反应物间的比例，在甲苯中促进氨基乙酸与两种不同的卤代烃反应，实现了不 对称二烷基化，取得了不错的效果b o 。 o 肛m 髟n v 人卧， f f ( s ，s ) - i ( 1m 0 1 ) 1 ) r 1 x ，2 ) r 2 x c s o h ( 5 j o - o e q ) t o l u e n e 一- u - j u - u幽t h 唑f 心：蛰o e u t - - 卜、v 、 d 心 。” r i x 一疹一，卧 b o 殄一，b r p h c h 2 b r r 2 x l 卧6 0 ，9 7 ( r ) b r 5 8 ，9 6 c e ( r ) 疹，b r 7 4 ，9 2 e e ( s ) 1 2 2 氢氧化铯作为催化剂 由于氢氧化铯的超强碱性及铯离子的特殊效应，氢氧化铯可以与有机弱酸作 用，形成较为稳定的有机碳负或杂负离子。目前，氢氧化铯催化下的有机反应主 要有以下： 在氢氧化铯存在下，可以促进伯胺与卤代烃发生一烷基化反应而选择性的得 到二级胺，并阻止三级胺的生成，这就避免了原始方法中胺的大量加入一2 1 。 p h n h 2 + 椰m 型o phnhbu+phnbu2am s ”。 4 “。 r d m f 2 3 c 。2 4 h 8 9 1 0 w i t h o u tc s o h h 2 0 2 5 7 2 氢氧化铯对端炔的c h 键的活化起到了极大的作用，例如在只需引入催化量 的氢氧化铯条件下就可使二级或者三级脂肪醛酮发生炔基化反应得到炔基叔醇， 铯离了催化下炔堆碘、脂肪( 芳) 醚及二硒醚的合成研究 并且可以阻止竞争性反应( a d o l 反应) 的发生【13 1 。 o r ，人r 2 + r 。一h 嵩恭署 r i ，r 2 = a l k y lo r h r 3 = a l k y l ，a r y l ，a l k e n y l o h r 悟r s 6 6 9 6 端炔的c h 键活化后形成的炔负离子是个非常活泼的亲核试剂，能与多种底 物发生亲核反应，如在低温( 1 0 0 。c ) 、空气浴中，进攻二芳硒醚可以得到叁键 直接与硒相连的各种不对称炔硒醚【14 1 。 r 三h + a r s e s e a r 竺呈- r s e a r t h f 1 0 , - 4 ) 而改变条件，使之在室温、氮气保护下，则又可使二芳硒醚顺利的对叁键发生 加成反应，得到专一的加成产物( z ) 1 , 2 二芳硒基烯【1 5 1 。 r h 、， r 兰h + a r s e s e a r 竺呈，h t h f ，n 2 a r s ds e a r 醇，一级或二级胺以n m p 为溶剂，在氢氧化铯催化下，加热到1 0 0 。c 后可对 苯乙炔进行区域选择性加成，得到( e ) 式和( z ) 式两种异构产物1 6 1 。 一 c s o h ( 2 0m 0 1 ) p h o r 一 r o h + p h h 弋而两面丽玎i 茄￥ c s o h ( 2 0m 0 1 ) p h n c r ) p h p h n h ( r ) h +p h _ 三兰 一h 二 吲 n m p ，9 0 1 2 0 ，1 2 2 4 h，i 1 3 铯盐在有机合成中的应用 由于铯离子的离子半径大、电荷密度低、高度极化等特点引起了科学家们的 广泛注意，近年来设计利用铯盐来促进反应发生的实验方案比较多见，有的甚至 已经在工业合成中得到应用，例如钯催化的s u z u k i 偶联反应和b u c h w a l d 胺基化 反应。目前在各种铯盐的应用当中，以氟化铯和碳酸铯的应用最多。 1 3 1 氟化铯在有机合成中的应用 氟化铯在有机合成中的应用非常广泛，这是因为除了铯离子的独特特点之外， 氟化铯本身是一中性盐，参预到反应中，可使反应体系的条件缓和化，保证些对 酸或碱较为敏感的底物不受影响。另外一个重要的原因是氟离子易于与体系中的 氢原子形成氢键，能够有效地促使化学平衡向右移动，比如在偶联反应中，氟化 铯能明显加快底物的转化速率【1 7 】。氟化铯在有机合成中应用的相关文献报道有： 4 硕_ 学位论文 ( 1 ) 利用氟化铯催化酯化反应：s a t o 等报道室温下，在羧酸：卤代烃：氟化铯 = 1 ：1 5 ：1 5 的比例下，羧酸可与卤代烃在d m f 中顺利的发生酯化反应，高收率 的得到各种羧酸酯【18 1 。 c s f r c o o h+ r x 6 i 石卜 r c o or ( 2 ) 利用氟化铯来催化s n 2 型亲核取代反应：o t e r a 等报道氟化铯在有机合成 中的应用中指出：在三倍量的氟化铯催化下，各种亲核试剂( 如氧、硫、氮、碳 亲核试剂等) 都可以有效地使仲碳上的甲基磺酸酯或对甲苯磺酸酯离去，得到相应 的立体专一产物。而在同条件下碳酸铯却没有此作用，这充分体现了氟化铯的独 特催化效应【19 1 。 r ，足2 +；c s f r ，人n u n u l l o rn u t m s 解 r 1 人r 2 +；r 1 入r 2 r l = c h 3 ，r 2 = c o o e to r r l = c 6 h 1 3 ，r 2 = c h 3 n u l l = p h s h ，p h c o o h ，m e c o s h ，p h o h n u t m s = t m s n 3 r 3 = s 0 2 m e ，c 6 h 4 c h 3 巾 ( 3 ) 利用氟化铯催化加成反应：k i m 等报道室温下，氟化铯能够催化三甲基硅 基氰在无水乙睛中对各种脂肪族、芳香族、环状甚至含杂环的酮进行加成反应， 可非常方便的得到相应的三甲基硅醚【2 0 1 。 0o s i m e 3 m e 3 s i c n ( 1 5e 0 3 ，c s f ( 1 0 )i r p r ：i 面面五广一r 1 个c n ( 4 ) 以c s f c e l i t e 体系作碱应用于合成中：将c s f 覆于c e l i t e 上，形成c s f c e l i t e 体系，该体系可使氟化铯不易潮解，同时还具有方便，没有腐蚀性等特点，因此 有关该体系的应用报道比较多。如s h a h 等选用c s f c e l i t e 作碱，在乙腈中卤代烃 可使酚或苄醇在加热回流的条件下o 烷基化得到相应的醚【2 。 c s f c e l i t e r o h+r i x 呻 r o r t c h 3 c n ，r e f l u x r _ p h e n y lo rb e n z y l x = c i b r o r i r l 。a l k y l ，a c y l ，b e n z y lo rb e r t z o y l p o l s h e t t i w a r 等报道在c s f c e l i t e 体系下，硫醇可对环氧化物进行开环，得到 相应的1 3 羟基硫化物，该反应具有区域选择性，作为亲核试剂的硫醇进攻位阻较 小的环上的碳原子【2 2 1 。 铯离了催化下炔基碘、脂防( 芳) 醚及二硒醚的合成研究 o r + r s h c s f c e l i t e 。卜 c h 3 c n o h i r 人s r 。 r = p h ，c h 2 = c h c h 2 0 ，p h o c h 2 r = c 2 h 5 ，p - c i c 6 h 4 ，c 6 h s c h 2 t a s a d a q u e 等报道c s f c e l i t e 体系可提供一个方便有效的方法合成对称二硫 醚：以乙腈作溶剂，在氧气氛中氧化巯基( 包括脂肪、芳香和杂环硫醇或硫酚) ，两 分子硫醇会被氧化成二硫醚，如果是二硫醇，则相应的得到环状的四硫化物【2 3 1 。 c s f c e l i t e ，o ， r s h - - _ 二_ = = _ - - r s s r c h 3 c n ，r t o fr e f l u x r = a l k y lo ra r y l ( 5 ) 利用氟化铯来催化偶联反应：在钯催化的s u z u k i 偶联反应中，氟化铯的引 用可以使反应在非碱性条件下进行，这可使许多敏感的官能团( 如乙烯基硼酸) 都不 受影响，同时还能明显的加快反应速率和提高反应产率。而在同等条件下如果改 用氟化钾，反应1 8 h 后才得到5 9 的产率，这说明了氟化铯在该反应体系中有着 较好的催化效应【2 4 1 。 ( 3 - b c 。h ，： + b ，e 9 叱一 9 1 o c h 3 p e n n e y 发现在氟化铯催化下，氨基锂可使c - c n 键断裂，能直接与2 氰基或 4 氰基吡啶发生交叉偶联反应，高产率的得到相应的氨基吡啶，这揭示c c n 键在 交叉偶联反应中也有着一定的应用前景，同时也为氨基吡啶的合成提供了一种新 的方法【2 5 1 。 户n卢n 卜c nc 。f 二泸n r z h 尸l 州2 7r 弋广洲心户胀z r = a l k y l ，a r y l 1 3 2 碳酸铯在有机合成中的应用 在有机反应中，由于底物往往含有那些对强碱非常敏感的官能团，因此反应 体系中通常避免强碱的介入，但是有些反应又必须在碱性条件下才能快速有效的 进行，这就难免会限制一些底物在该体系中的应用。文献报道选用碳酸铯作碱可 解决这一矛盾。碳酸铯的优点表现在( 1 ) 碳酸铯碱性相当，不会对那些对碱非常敏 6 硕i ：学位论文 感的底物造成明显的影响；( 2 ) 碳酸铯引入到体系中能明显增强底物的亲核性；( 3 ) 与同一族的碳酸钾相比，碳酸铯在有机溶剂中还有着较好的溶解性，如表1 2 所示。 这些都表明利用碳酸铯作碱比其它强碱有着更为广阔的应用空间 2 6 1 。 表1 2 室温下碳酸铯与碳酸钾在不同有机溶剂中的溶解度对 匕( g 1 0m l ) 碳酸铯在有机合成中的应用有： ( 1 ) 利用碳酸催化于亲核取代或亲核加成反应：k o n d o h 等报道硝基苯在邻对 位有强拉电子效应的取代基存在下，碳酸铯在溶剂d m s o 中能促进硫醇与硝基苯 在室温下发生亲核取代反应，得到相应的硫化物o ”1 。 9 刚一d m s o 2 59 吣 l，y n 0 2 4 5m i n s ir e w g - - 4 - c h o ，2 - c h o ，4 - n 0 2 ，4 - f ，4 - c n ，4 - c o o c h 3 等 i ba l k y i ，a r y l k o n d o h 等还报道在碳酸铯催化下，脂肪硫醇在溶剂d m s o 中可对炔烃发生加 成反应，以较高收率得到高选择性的顺式产物2 引。 c a t c s 2 c 0 3 r ，r 2 + r s s h 竺! ! 尘竺竺， d m s o ( 2 ) 利用碳酸铯作碱选择性的脱保护：j i a n g 等报道碳酸铯在室温下可选择性 的使叔丁基二甲基硅基酚醚脱保护，高产率的得到相应的酚，其它醚键不受此影 响【2 9 】： 7 铯离了催化下炔幕碘、脂肪( 芳) 醚及二硒醚的合成研究 r 1 r 2 o t b s 0 5 e q c $ 2 c o ，3 r 1 d m f - h 2 0 ，r t r 2 r l = c h 2 0 t b s ，c 0 2 c h 3 ，c h 2 0 t h p ，c h 2 0 t s r 2 = h o m e o h ( 3 ) 利用碳酸铯成环或开环：f u c h s 等报道，碳酸铯可催化3 - 溴一3 一烷基一2 一吲哚 酮在脱去一分子h b r 形成双烯体后发生d i e l s a l d e r 环化，同时羰基以c o 的形式 释放出来形成稳定的三元环。这为( 士) f l u s t r a m i n e sa 和( 士) 一f l u s t r a m i n e sc 类化合 物的合成提供了一个新的合成策略3 0 1 。 h c s 2 c 0 3 ， c h 2 c 1 2 ，r t - - - - - - - - - - - - - - 2 4 h b l a n d 等报道利用含丙二酸肟基结构的双烯体分子在加热或高压下自身发生 d i e l s a l d e r 环化反应后，以碳酸铯作碱，d m f 为溶剂，又可使之在室温下开环， 同时腈基离去，形成具有芳香性的各种取代吡啶羧酸化合物3 1 1 。 甲苯 - - - - - - - - - - - - - - - - r 3 o c s 2 c 0 3 _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一i l l d m fr t r 3 x 2c no rc o o e t ； r 1 ，r 2 ，r 3 = h ，m e ，p h ；n 20 ，l ( 4 ) 利用碳酸铯作碱应用于氧化反应中：l e e 等报道在铑化合物碳酸铯体系催 化下，在氧气氛中高温下可使苄醇或烯丙基醇氧化成相应的醛或酮1 32 。，例如： 9 一o h 型若学g l r u 2 r u c l 2 ( p - c y m e n e ) 2 ( 5 ) 碳酸铯与相转移催化剂t b a i 共同在反应体系中的一些催化应用：碳酸铯 与相转移催化剂一起应用于反应体系中往往有较好的反应效果，这在有机反应中 较为常见，如s a l v a t o r e 等报道在相转移催化剂存在下，碳酸铯在室温下就可以促 进各种硫醇与卤代烃反应，生成相应的硫醚【”】。 硕1 二学位论文 。 口一 c s 2 c 0 3 殳c s rxshr 一叫r 一 ：- r - s r t b a i ，d m f 0 c r t r t , 1 h ( r = a l k y l ，a r y l ，o ra l k y la r y l ；r = a l k y l ) c o h e n 等报道在相转移催化剂存在下，利用碳酸铯可使各种二烷基亚磷酸酯 在室温下顺利地与卤代烃化合成相应的磷酸酯【3 4 1 。 黔菖一h 熹豢黔kr o 刊五蒜芦- r k i m 等报道了一个非常方便简捷的不对称有机碳酸酯的合成方法，在相转移 催化剂存在和温度约为1 0 0 。c 时，利用碳酸铯提供的 c 0 2 可以将醇与卤代烃桥连 起来，得到各种不对称的有机碳酸二酯【3 5 粕】，例如： 旷。一旷。百。 d m f ，9 3 ，2 1 h 后来s a l v a t o r e 等进一步研究发现，在持续的二氧化碳气流中，碳酸铯可促进醇 或伯胺与二氧化碳、卤代烃三者在室温下反应，高产率的得到相应的碳酸酯或氨 基甲酸酯f 3 7 - 3 9 1 ， r x ，c s 2 c 0 3 ，c 0 21 f f r o h 了r 、o 人o r t b a i ，d m f t t 。 r n h lr x , c s 2 c 0 3 , c 0 2 - r 、n 儿。r ir n h 2 叫 、h 。 、o。tbaid m f，r t ” ( 6 ) 碳酸铯在偶联反应中的应用：d e n m a r k 等研究钯催化剂催化取代的芳基二 甲基硅醇与碘苯化合物偶联反应中发现以碳酸铯作碱虽然总转化率不是很高，但 可以有效地避免碘苯自身的偶联反应，选择性达到9 0 以_ l t 4 0 1 。 邺。疗0 d r 蔫基邺。d 引、o h + d r m a e r t e n 等研究钯催化合成不对称二芳基酮的s u z u k i 偶联反应中指出：尽管 芳基卤代烃的活性较低，但在一定条件下，是可以与一氧化碳、芳基硼酸三者一 起反应。他们进一步研究发现，使用- 杂环卡宾配合物可以克服芳基卤代烃的低 反应活性。最终，他们在醋酸钯一- 杂环卡宾配合物的体系催化下，选用碳酸铯作 9 铯离了催化下炔桀碘、脂肪( 芳) 醚及二硒醚的合成研究 碱，以1 , 4 二氧六烷为溶剂，在一定的温度下，顺利的促进芳基卤代烃、一氧化 碳、芳基硼酸三者偶联，高产率的得到了不对称二芳基酮【4 1 1 。 q b，co竺phb(oh)csc oq 御h 於r ， 2 ，23 ，弋人c o p h l ，4 一d i o x a n e ，5 0b a rc o ，10 0 ( 2 i m d ：一 2 l h ，1 0 0 c o n v e r s i o n ，9 5 s e i e c 呻 a r 门、i 夕i _ ti n 、a r a f 2 ，4 ，6 ( m e ) 3 c 6 h 2 用碳酸铯作碱，可使咪唑结构中n 原子上相连的氢活化。如在d m f 溶剂中，碳 酸铯可催化咪唑与溴代吡啶衍生物在1 1 2 c 下发生偶联反应，2 4h 后可得到6 卤代 咪唑【l ，2 - a 】吡啶衍生物【4 2 1 。 卧f + 凸 0 5 2 0 0 3 p 心f s e z e n 等报道利用碳酸铯作碱，在钴催化剂的催化下，碘或溴代芳香烃可使噻 唑、l ，3 氧氮杂茂等一氮二烯类五无杂环在高温下直接芳基化。控制条件，可以选 择的得到2 位或5 位的芳基五元杂环，这在有机合成中非常有应用价值4 引。 p h 勺嚣 i m e s ( 1 0m 0 1 ) c s 2 c 0 3 ，d m f ，15 0 。c co(o等ac)2m 0 1 )从s p h ( 5 、 i m e s ( 1 0m 0 1 ) + c u l ( 2e q ) c s 2 c 0 3 ，d i o x a n e ，1 2 0 ( 2 8 4 ( 7 ) 碳酸铯在药物合成等方面的应用：t a n g 等利用碳酸铯作碱使氨基酸或缩氨 酸与含 n ( o ) n o 】结构的化合物反应，合成了具有抗癌活性的前药【4 4 1 。 r 贝。o n 啼or 人。 南1 5 o h 占 等 j o h n s o n 等报道在d m f 溶剂中，在4 a 分子筛的促进下，用碳酸铯作碱可使 醛与酰胺反应，之后脱保护，得到了二酮哌嗪类化合物4 5 1 。 l o 硕 ：学位论文 h c s 2 c 0 3 ，4 a m s d m f ，r t ，1 8 h s 0 2 p h a ，c ( 8 ) 碳酸铯在不对成合成中的应用：最近，利用碳酸铯作碱在不对称合成中的 应用发展迅速。h a y a s h i 等报道利用碳酸铯作碱，在铑催化剂存在下，丙二酸二甲 酯可对1 取代2 丙烯基乙酸酯不对称烷基化，对映选择性达到9 0 以上【4 6 1 。 c h 2 ( c o o m e ) 2 r 、一一 ! 兰! 竺：- r 弋a o 已a c l r r 5 h ( d p m ) ( c m 0 1 ) 2 h 4 ) 2 占h ( c o o m e 、1 2 f 5 。“。“” t o l u e n e , 4 0 。c , 1 2 h 9 0 9 7 e e l = r ：p h ，c 6 h 4 m e - 4 ，c 6 h 4 c f 3 - 4 ，c 6 h 4 c i - 4 ，1 - n a p h t h y i ，c h 2 c h 2 p h d p m = d i p i v a l o y l m e t h a t o b a g d a n o f f 等研究发现，在钯催化作为外消旋体的仲醇的选择性氧化的反应中， 碳酸铯叔丁醇的引入可以显著加快反应速率。如在下面的反应中，加入碳酸铯 叔丁醇，反应9 5 h 之后，转化率为6 7 4 ，e e 选择性则达到9 9 5 ，而在没引入 碳酸铯叔丁醇的情况下，即使加热到8 0 ，也需在反应四天之后才能达到同样的 效果【4 7 】。 p d ( n d b ) c 1 2 m s3 a ，0 2 - - - - - - - - - - - - - p ，h c h 3 , 6 0 c m e o ( 一) s p a r t e i n e o o h + m e 。扩 1 3 3 其它铯盐在有机合成中的应用 s t a v b e r 等研究氟氧基硫酸铯在乙腈中催化氧化仲醇的反应发现，除了1 萘基 苯甲醇被分解成1 氟萘和苯甲醛之外，其余仲醇都能被顺利氧化成酮且没有氟化 物的生成【4 8 】： o h r ，一占一r 2 h b ：o n l yr l = 1 c 8 h 7 ，r 2 = p h ，一旦一r 2 a 0 + p h c 、h b 7 畅 h n _ i 触 n ， 。审。 船 oem 铯离了僻化下炔筚碘、脂肪( 芳) 醚及二硒醚的合成研究 h a w r y l u k 等发现在d m a p 催化下，羧酸铯可与仲碳上的甲磺酸酯发生s n 2 亲 核取代反应，得到构形翻转的产物【4 9 1 ： m s o 日 r = m e ，p h 2 1 选题背景及思路 1 7 5 e q c s o c o r o 5 e q d m a p t o l u e n e ，r e f l u x o r 儿矿 h 目前炔基碘，醚及二硒醚等有机中间体的制备反应条件要求比较苛刻或需在 加热的条件下才能有效进行，这不仅对仪器设备要求比较高，消耗大量的能源， 还不可避免地伴随着因温度过高引起的副反应，同时还限制了那些含在高温下非 常活泼官能团的底物在这些体系中的应用。铯离子参预的反应具有环境友好，操 作简单，反应条件温和等特点，而氢氧化铯为无机超强碱，能够促进有机弱酸性 化合物去质子化，从而促进反应向右进行，如我们报道过的氢氧化铯催化端炔与 一二芳硒醚的有关反应。因此我们设计以氢氧化铯为碱促进端炔与碘反应来制备炔 基碘，并进一步设计以催化量的铯离子与当量的氢氧化钾体系代替等当量的铯离 子，将其应用于炔基碘、芳基醚、脂肪醚及二硒醚的合成研究中，寻求一种能够 在温和条件下制备上述各类有机中间体的方法。 1 2 硕i ：学位论文 第2 章碳酸铯催化下端炔碘化合成炔基碘 2 1 前言 炔基碘是一类反应活性很高的有机中间体 s o l ，在有机合成中应用非常广泛， 如在四氟硼酸二吡啶碘( i ) 促进下，炔基碘可与许多亲核试剂反应，得到另一类非 常有用的合成中间体：2 位含各种官能团的1 ，1 二碘1 烯【”1 。 n ui 、， r i+i ( p y ) 2 b f 4+ n u ( n u 】田叫= r _ p h ，刀c 4 h 9 h n u ( n u l l ) 2c i s i m e 3 ，n c s 。，p y r i d i n e ，p h s h ，i - p r o h ，h c 0 2 h ，b r ，i 。 控制条件，在四氟硼酸二吡啶碘( i ) 与四氟硼酸体系催化下，炔基碘还可自生 发生聚合反应，形成二聚体【5 2 彤】，以苯乙炔为例： i p y 2 b f 4 2 h b f 4 2p h 兰三- 一i - - c h 2 c 1 2 偶联反应中，如果以p d ( p p h 3 ) 4 为催化剂、d m f 作溶剂，炔碘在室温下即可“ 自身偶合生成1 ，3 对称二炔5 4 】： 4 t 0 0 1 p d ( p p h 3 ) 4 2r 兰三 一i +r d 匝 r r = a l k y l ，a r y l 而改作t h f 作溶剂，在引入两当量的二异丙胺后，炔碘在碘化亚铜