（化学工程专业论文）有机碱催化贫电子炔的环化反应研究.pdf

t h e s i ss u b m i t t e dt ot i a n ji nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g yf o rt h e m a s t e r sd e g r e e o r g n i c a l b a s ec a t a l y z e da n n u l a t i o n r e a c t i o n sb a s e do ne l e c t r o n d e f i c i e n t a l k y n e - b y h ub i n s u p e r v i s o r p r o f e s s o rx u e s o n g j a n 2 0 1 0 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞洼理王太堂 或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志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了谢意。 学位论文作者签名：纠状签字日期：沁卜年；月j 7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞洼堡王太堂有关保留、使用学位论文的规 定。特授权丞洼理王太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。 同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：嗣状导师签名：鸽卟哙 签字日期：如枷年与月 日 签字日期：b i d 年 月l j 日 摘要 有机碱催化是有机方法学的主要途径。由于其原料简单易得，催化选择性高而备受人们的 关注。贫电子炔与有机碱发生迈克尔加成所得两性离子是一类重要的活性中间体。中间体再与 各类活泼的底物结合生成新奇的产物。 本文通过研究p 羰基化合物和这类活性中问体的反应，发展了多取代苯和2 吡喃酮衍生 物的制备方法。全文主要包括以下几个部分： 多取代苯是有机合成中的重要中间体。我们一直致力于用简单的有机小分子高效的合成多 取代芳香族化合物。通过进一步的研究发现，吡啶和叔丁醇钾作为共催化剂可以实现d - 羰基化 合物与丁炔二酸二甲酯的环化反应。在我们的研究过程中发现叔丁醇钾的存在对反应有很大的 作用。这种方法通过简单的反应条件用简单易得的原料合成多取代苯化合物。 2 吡喃酮分子不但具有生物活性和药理学意义，而且是有机化学中重要的合成中间体。我 们研究了用三苯基膦和叔丁醇钾促进的d 羰基化合物与炔酮的环化反应生成2 吡喃酮的方法。 各类p 羰基化合物与炔酮得到较好的产率。这种合成法的优点是d 羰基化合物与炔酮的适用 范围广泛，原料简单容易制备。 通过这些研究，我们扩展了贫电子炔与有机碱形成的两性离子的应用范围，为合成多取代 苯以及2 毗喃酮衍生物等提供了新的方法。 关键词：有机碱共催化贫电子炔苯环化反应2 吡喃酮 a b s t r a c t o r g a n i cb a s e c a t a l y z e dr e a c t i o ni so n eo ff u n d a m e n t a ls y n t h e s i sm e t h o d o l o g y t 1 1 i sr e s e a r c h a r e a sh a v ea t t r a c t e dm u c ha t t e n t i o nd u et ot h e i rh i g hc a t a l y t i cs e l e c t i v i t ya n dt h e i rh i g he f f i c i e n c yi n t h es y n t h e s i so fo r g a n i cb u i l d i n gb l o c k sf r o me a s i l ya v a i l a b l es t a r t i n gm a t e r i a l s t h ez w i t t e r i o n s f o r m e df r o mt h ea d d i t i o no fo r g a n i cb a s et oe l e c t r o n d e f e c i e n ta l k y n ei sac l a s so fi m p o r t a n td i p o l a r s p e c i e s m ，w h i c hc o u l db er e a c t e dw i t hv a r i o u ss u b s t r a t e st oa f f o r dv a r i o u sn o v e lp r o d u c t s t h i sd e s s e r t a t i o nf o c u so nt h er e a c i o no ft h e p - c a r b o n y lc o m p o u n d sw i t ht h ez w i t t e r i o n i n t e r m e d i a t e st op r e p a r em u l t i s u b s t i t u t e db e n z e n ea n d2 - p y r o n ed e r i v a t i v e sa n di ti n c l u d e st h e f o l l o w i n gs e c t i o n s ： 1 h i g h l ys u b s t i t u t e db e n z e n e sa r ei m p o r t a n ts y n t h e t i ci n t e r m e d i a t e si no r g a n i cc h e m i s t r y a sa c o n t i n u a t i o no ft h i sa n n u l a t i o nr e s e a r c h , ab e n z a n n u l a t i o nr e a c t i o no f1 3 - d i k e t o n e sw i t hd i m e t h y l a c e t y l e n e d i c a r b o x y l a t ec a t a l y z e db yp y r i d i n ea n dp o t a s s i u mt e r t - b u t o x i d ei sd e s c r i b e d d u r i n g t h ec o u r s eo fo u ri n v e s t i g a t i o no nt h er e a c t i o no fd i m e t h y l a c e t y l e n e d i c a r b o x y l a t ew i t h 1 3 - d i k e t o n e s ，i ti sf o u n dt h a tp o t a s s i u mt e r t - b u t o x i d e ( k o b u t ) i sc r u c i a lf o rt h i sb e n z a n n u l a t i o n r e a c t i o n t i l i sm e t h o d o l o g ys u p p l i e saf a c i l ew a yt os y n t h e s i z ef u l l ys u b s t i t u t e db e n z e n e sw i t h h i g hy i e l d sf r o ms i m p l ea n dc o m m e r c i a l l ya v a i l a b l es t a r t i n gm a t e r i a l s 2 2 - p y r o n em o l e c u l e sh a v ea t t r a c t e dm u c ha t t e n t i o nf r o mo r g a n i cc h e m i s t sd u et ot h e i rp o t e n t i a l b i o l o g i c a la c t i v i t ya n dp h a r m a c e u t i c a ls i g n i f i c a n c e m o r e o v e r , t h e yh a v ea l s ob e e nu s e da s i 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 c y c l o a d d i t i o no fa l k y n y lk e t o n e sw i t h1 3 - k e t o e s t e r s m e d i a t e db yp p h 3a n dk o b a tt os y n t h e s i z e2 - p y r o n ed e r i v a t i v e sw a ss y s t e m a t i c a l l yd e s c r i b e d a v a r i e t yo f1 3 - k e t o e s t e r sr e a c t e dw i t ha l k y n y lk e t o n e st og i v ef u n c t i o n a l i z e d2 - p y r o n e si nm o d e r a t e t og o o dy i e l d su n d e rm i l dc o n d i t i o n s t h eo b v i o u sa d v a n t a g eo f t h i sw o r ki st h a ti ti sm o r ed i v e r s e a n de a s i e rt os y n t h e s i z et h es t a r t i n gm a t e r i a l s t h r o u g ht h o s er s e a r c h e s ，w ee x t e n e dt h ea p p l i a c a t i o no ft h ez w i t t e r i o i l sf o r m e df r o mt h e a d d i t i o no fo r g a n i cb a s et oe l e c t r o n - d e f e c i e n ta l k y n ea n dd e v e l o p e dn e w a p p r o a c ht os y n t h e s i so f h i 曲l ys u b s t i t u t e db e n z e n e sa n d2 - p y r o n ed e f t v a t i v e s k e yw o r d s ：o r g a n i cb a s e ，b e n z a n n u l a t i o nr e a c t i o n ，2 - p y r o n e ，e l e c t r o n d e f e c i e n ta l k y n e 目录 第一章文献综述l 1 1 引言1 1 2 三级胺催化的主要反应1 1 2 1 三级胺催化的加成反应l 1 2 2 三级胺催化的环化反应的反应3 1 2 3 三级胺催化的其他反应6 1 3 叔膦催化剂催化的主要反应类型7 1 3 1 叔膦催化的贫电子炔的加成反应一7 1 3 2 叔膦催化的贫电子炔的环化反应9 1 4 ，j 、结1 4 第二章吡啶和叔丁醇钾共催化的p 二酮与丁炔酸二甲酯的1 5 苯环化反应研究15 2 1 引言一15 2 2 结果与讨论1 6 2 3 小结2 2 2 4 试验部分2 2 2 4 1 试剂和溶剂2 2 2 4 2 主要实验仪器一2 3 2 4 3 原料的制备2 4 2 4 4 实验步骤及化合物的结构数据2 5 第三章三苯基膦与叔丁醇钾促进的p 羰基酯与贫电子炔反应研究3 2 3 1 引言3 2 3 2 结果与讨论3 2 3 3 结论4 0 3 4 实验部分4 1 3 4 1 试剂和溶剂4 l 3 4 2 主要试验仪器4 2 3 4 3 原料的制备4 3 3 4 4 实验步骤及化合物的结构数据4 5 第四章结论5 4 参考文献5 5 发表论文和科研情况说明5 9 致谢6 0 第一章文献综述 1 1 引言 第一章文献综述 催化剂在化学工业中占有极其重要的地位。大多数的化工产品在生产过程中都使用了催化 剂。在催化反应中，常用的催化剂主要有三种：金属催化剂，酶催化剂和有机催化剂。在药物 合成及农业化学中，最终的产品即使有痕量的有害金属存在也是不允许的，所以机催化剂相比 金属催化剂，不需要考虑金属污染的问题，从而省去了从产物中分离金属的繁多操作。而酶催 化剂由于其生物活性的敏感性限制了其发展。2 0 世纪8 0 年代以来有机催化在有机合成中已越 来越受到人们的关注。有机催化剂通过分子中所含的n ，p 等富电子中心与底物作用形成活化 两性中间体来启动化学反应，同时利用自身的结构因素来控制反应的立体选择性，而且最终从 产物中离去的催化剂。有机催化剂的主要优点是高效，化学选择性好，环境友好，催化剂易得 且稳定，价格便宜1 。目前有机催化剂主要有有机胺类2 ，有机膦类3 ，有机醇类4 等。在论文 中我们将关注叔磷，例如三苯基磷( p p h 3 ) 和三丁基磷( b u 3 p ) 以及三级胺，如 d m a p ( n ，n d i m e t h y l p y r i d i n e 4 a m i n e ) ，吡啶和d a b c o ( 1 ，4 - d i a z a b i c y c l o 2 ，2 ，2 o c t a n e ) 作为小分 子催化剂催化基于贫电子炔的有机合成方法学研究。反应的原理是利用这一类有机碱与贫电子 炔进行迈克尔加成而形成偶极体，如s c h e m e l 1 所示，然后该有机中间体直接或通过进步转 变为其它形式的偶极体与活泼性的底物进行反应从而发生新的有机化学反应，这些在我们后面 的几章工作中看见。 r o e + p p h 3 ( r 3 n ) ( r p a h n 3 r ) = = 卜e +q 1 2 三级胺催化的主要反应 、 1 2 1 三级胺催化的加成反应 2 0 0 3 年s h i 等5 报道了在吡啶催化下，芳基醛，n 磺酰亚胺与丁炔酸二甲酯发生一类新奇 的反应，如s c h e m e1 - 1 所示。芳香醛在吡啶催化下6 00 c 反应1 2 小时得到加成产物，产率为 4 3 8 9 。苯环上的取代基的种类和位置对反应影响大，苯环上连有吸电子基团时反应的产率 要高一点。n 磺酰亚胺在d m a p 催化下反应7 小时就可以得到预期的产物。 r c 0 2 m 、， p y r i d i n e 1 2 h t h f6 0 a r c h = n t s e d m a p7 h o a r g o 。2 m e 2 “m e o ch n t s a ，c o z m e l 上 m e 0 2 c h 第一章文献综述 s c h e m e1 1 2 0 0 5 年n a i r 等6 拓展了上面类似反应的底物，吡啶做为催化剂，芳基邻二酮类化合物可以与 丁炔酸二甲酯发生以上类似的加成反应，女n s c h e m e1 - 2 所示。 p h 如臭筹悯p h 食o 叫p h e s c h e m e1 2 2 0 0 5 年w a n g 等报道了丁炔酸二甲酯与芳香族酰氯的新奇加成反应7 。生成二甲酯基烯类 化合物。如s c h e m e1 - 3 所示。在1 甲基咪唑催化下丁炔酸二甲酯与苯乙酰氯在i o 。c 反应六小时， 然后升温到室温，加入等当量的水，反应4 8 小时脱去二氧化碳最后得到顺，反式的产物，产率 在3 5 到6 4 之间。 0 2 m e + r c h 2 c o c i 1 ) 1 一m e t h y l i m i d a z o l e i - p r 2 n e t ，一10 。c l 卜 2 ) h 2 0 ，r t 3 5 - 6 4 s c h e m e1 - 3 2 0 0 6 年l i a n g 小组报道了在d a b c o 催化的亲核试剂与活泼炔的加成反应8 。醇，酰胺， 羧酸等有活泼质子衍生物在室温下与丁炔酸二甲酯反应。但产物各有不同，醇与丁炔酸二甲酯 反应得到z ，e 两种异构体z 稍占优势。酰胺类反应产物都是e 结构，而羧酸则产物都是z 异 构体。使用各种双亲核试剂，如1 ，2 二醇，1 ，2 二胺，胺基醇，则相同的条件下反应脱去一分 子的甲醇而得到环化产物。如s c h e m e1 - 4 所示。 v a c y l a m i d e s 一 d a b c o ( 1 0m 0 1 ) e 1 ，2 - d i o l s ，1 ，2 - d i a m i n e s a m i n oa l c o h o l s 只 0 二 s c h e m e1 4 薛在2 0 0 8 年报道了9 在三乙胺促进下二苯甲酮甘氨酸乙酯的s c h i f f 碱与乙炔基酮发生反 应并生成0 【，p 脱氢0 【氨基酸衍生物，如s c h e m e1 - 5 所示。反应是通过共轭加成及分子内氢的 转移来实现的。 o o 限。儿n v p h p h e f 3 n ( 1 0 0m 。i ) 煦0 p h e e m m 2 2 o o-)山眦mlu 吼 正 吠6 第一章文献综述 s c h e m e1 - 5 以1 0 0m 0 1 的三乙胺作为碱，乙腈作为溶剂，在冰盐浴低温中进行反应。芳基和脂肪基 炔基酮都能给出目标产物和较好的产率。芳基炔基酮给出的产率较脂肪基炔基酮的高。对芳基 炔基酮来说，芳环上的取代基对反应的影响不明显。 1 2 2 三级胺催化的环化反应的反应 2 0 0 3 年s h i 等1 0 报道了n 磺酰亚胺类化合物与联二烯酯的环化反应，在d a b c o 催化下 生成氮杂环丁烷烯类衍生物，其他条件不变，将d a b c o 换为d m a p 则生成新奇的n 一磺酰二 氢吡啶衍生物，如s c h e m e1 - 6 所示。用d a b c o 作催化剂在4 a 分子存在下产率可以达到7 5 到9 9 ，苯环上取代基的位置对反应的影响较大。当使用d m a p 作为催化剂时，二氢吡啶类 衍生物的产率要低许多。 a r c h 2 n t s + i c 0 2 e t d a b c o d m a p a ，硝0 2 日 n 。 h i a ，联_ s c h e m e1 - 6 2 0 0 5 年s h i 等又拓展了n 磺酰亚胺类化合物的范围u ，当使用水杨基的n 磺酰亚胺与活 泼的联二烯在d a b c o 催化下可以环化成一种新的产物，如s c h e m e1 - 7 所示。活泼的二烯也 可拓展到2 丁炔酸乙酯。与前面相似的是在没有m s4 a 时，产率比较低，s h i 认为这可能是亚 胺大部分分解成原来的醛与对甲苯磺酰胺，而在m s4 a 存在下可以很好的抑制亚胺的分解。 n h t s n ? 一毗e t d a b c o c h 2 c 1 2 e t e w g = c 0 2 e t c o m e s c h e m e1 7 同年s l l i l 2 等又报道了d b u 催化的水杨醛类化合物与联二烯酮合成苯并吡咯衍生物的反 应。s c h e m e1 - 8 所示。由于呋喃环上连有烯基存在顺反异构体，所以反应的溶剂对反应有较大 的影响。水杨醛的苯环上连有给电子基团时反应在较短的时间就可以完成。产物中反式异构体 占主体。温度对反应的影响比较大，升高温度可以适当的缩短反应的时问。 r o + 0 筹罢 r o h s c h e m e1 - 8 2 0 0 6 年y a v a r i l 3 等报道了在吡啶存在下苯酚类化合物与丁炔酸二甲脂反应生成内丁酯的反 应。j t n s e h e m e1 - 9 所示各类酚都能得到良好的产率，其中当底物为间苯二酚时得到了一个更为 第一章文献综述 新奇的二内酯类化合物。 c 0 2 m e 19 c 0 2 m e o h o h i 叙。h c h c 0 2 m e s c h e m e1 9 w a n g 在2 0 0 6 年报道了三乙胺催化的多分子反应生成多环芳烃的低温反应1 4 。s c h e m e1 1 0 温度对反应有决定性作用。通过改变不同的条件可以控制反应的产物。先低温反应五小时，然 后室温反应会得到顺，反两种异构体。溶剂不同，产物也完全不同。 + e t 0 2 c e t 3 n 0 h 2 0 1 2 舶 e t 0 2 s c h e m e1 - l o x u e ”在2 0 0 7 年报道了d m a p 催化下p 羰基化合物促进或参与的炔基酮的苯环化反应。 如s c h e m e1 1 1 所示。在d m a p 作为催化剂，等当量的甲基乙炔基酮与2 ，4 戊二酮在室温下 反应2 小时，得到了1 ，3 ，5 三乙酰基苯，反应产率达到9 4 ，戊二酮分子并未进入产物分子中， 于是不加戊二酮，其他条件不变，反应产率甚低，此时戊二酮实际充当了辅助催化剂的作用。 其它的p 二羰基类化合物对反应也有催化效果，但添加物的种类对反应也是有很大的影响。 oo 川o o 火 d m a p ( 10 ) c h 2 c c l 2 。r t ，2 h 9 4 s c h e m el 一1 1 基于以上实验结果，提出一个可能的反应机理如下：其中，d m a p 作为亲核试剂进攻炔基 酮引发反应产生一个两性离子中间体i ，此中间体再继续进攻另一分子炔酮的端位炔形成中 问体i i ，重复上一过程又生成中间体，然后进行环化得中间体，消去d m a p 即 得到产物1 0 。从上面的机理可以看出在整个反应过程，戊二酮作为l e w i s 酸活化反应中共轭加 成的步骤，h i s c h e m e1 1 2 所示。 4 第一章文献综述 h b o 八r h b i o + 、o i l r r 。志妙r 垒 广 i r ( 。 r 3 n r r r s c h e m e1 1 2 同年x u e 等报道了d m a p 催化的苯基长链炔酮与苯基磺酰亚胺的【2 + 2 】环化反应1 6 0 如 s c h e m e1 1 3 所示。产物多取代氮杂环丁烷仅有反式结构。产率为2 2 7 5 。炔酮和亚胺上连接 的苯基上的取代基对反应的影响大。取代基为吸电子基时都能提高反应的产率。 r o + a ，n 爪型垒竖竺! ! 竺a r c h 2 c 1 2 ，r t ，2 4h t s r s c h e m e1 1 3 t s o l e r i d i s l 7 报道了4 甲基吡啶催化的丁炔酸酯与一类不饱和醛发生的加成成环反应。如 s c h e m e1 1 4 所示。构建了一条以简单易得的小分子物质在简单操作下合成并吡哺类化合物。 底物在4 一吡啶催化存在下发生d a 加成反应而环化。产率为3 8 51 。 c o o m e o + c h o 2 0 m 0 1 c a t a l y s t 1 8 1 0r t d m eo c o o m e s c h e m e1 1 4 2 0 0 9 生1 zj i a n 9 1 8 小组报道了炔醇和炔酸酯在d a b c o 、碘化亚铜和氧催化合成多取代呋喃环 的反应，s c h e m e1 1 5 所示。炔醇和丁炔酸二甲酯在d a b c o 催化下先发生加成反应生成一种 烯炔中间体，然后在碘化亚铜，氧气环境下发生环化反应生成呋喃环。这为用简单原料合成多 取代呋喃衍生物提供了一个良好的方法。 s e e m m o o o oc_im?c 第一章文献综述 r 1 + i h o 人r 2 d a b c o c h 2 0 1 2 0 2 c u r 2d m e 8 0 。c s c h e m e1 1 5 啪2 e c t o 吖2 c k r 1 0 e 1 0 2 c 吖! l 7 ，r 。 o 1 2 3 三级胺催化的其他反应 n e m o t o 小组在2 0 0 2 年报道了丁炔酸二甲酯和芳香族醛在d a b c o 催化下发生 b a y l i s h i l l m a n 反应1 9 0 如s c h e m e1 1 6 所示。反应得到了两种产物，其中以肛酰基烯为主， 并且产物中没有肛酰基烯的e 式异构体。这为合成多功能的烯烃提供了一条简单的方法。 o c 0 2 m e o c 0 2 m e ：会笔 r r + r 叱、j 寻r r e f l u x0 5 1h o t m s0 s c h e m e1 - 1 6 k e i d e 在2 0 0 5 年报道了一类丫羟基a ，p 不饱和炔酸酯在d a b c o 催化下发生异构化反应， 得到丫一氧代的e 式0 ，p 不饱和的酯2 0 。如s c h e m e1 1 7 所示。用d a b c o 催化以氘代d m s o 做溶剂使得反应有很好的选择性，e ，z 的比例达到3 3 ：1 。当e w g 酯基时，都能得到预期的产 物，当e w g 为磷酸酯时升高温度到4 0 产率达到9 5 ，e ：z 比例达到1 0 ：1 。e w g 为酰胺则 需要加入与d a b c o 等当量的n a o a c 。 o h p h 人、e w g 黔黑、 o 罢p h k 眦 _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ 。- 一j 口、一 d m s o 刚g 2 。r 八嚣e 。 o o i i s c h e m e1 1 7 2 0 0 8 年x u e 报道在d m a p 催化的非活泼性炔的单取代碘化反应。如s c h e m e1 1 8 所示2 1 。 以苯乙炔为底物产率达到9 0 苯环上有取代基时反应也能发生产率在8 3 9 7 之间。苯环上的 取代基和取代基的位置都会对反应产生影响。 c h 2 c 1 2 ，r e f l u x 掣b e n z e 型n er e 掣f l u x 净习lj s c h e m e1 1 8 同时尝试用k 2 c 0 3 代替d m a p 在零摄氏度反应5 小时也得到了预期的产物。产率也可以 达到8 2 。 6 t i e e o o o oc山m?c ohcr + em ； 一 s o m o 、 r 6 第一苹文献综述 1 3 叔膦催化剂催化的主要反应类型 有机膦类催化剂是有机合成化学中常见的有机催化剂。叔磷相比三级胺亲核性较强，但碱 性弱。同时膦不带电荷，易于离去。在二十世纪七八十年代有机磷的主要用途是在w i t t i g 反 应中的膦叶立德以及过渡金属催化中的膦配体2 2 ，关于膦的亲核催化的反应很少见到乃。近二 十年来由于方法学，有机碱催化的兴起以及叔磷自身的特殊性，亲核性强，碱性弱，不带电荷 易于离去。越来越多的吸引了人们的注意力。膦的亲核催化反应的报道开始大量涌现。膦类催 化剂用途广泛，最常见是这样三类，与贫电子炔进行共轭加成形成内盐；然后烯基负离子可以 和亲电试剂( 贫电子炔，贫电子烯烃，醛) 反应，或者与质子结合形成活泼膦中间体，与亲电 试剂发生a ，b 加成。另外，在没有外加活泼质子的情况下，烯基负离子可以在丫获得一个质 子，形成l ，3 偶极子，然后在发生环化，加成，异构化反应。如图s c h e m e1 1 9 所示。 1 ，3 偶极子 s c h e m e1 1 9 1 3 1 叔膦催化的贫电子炔的加成反应 1 9 9 7 年t r o s t 的小组2 4 报道了在三苯基膦与醋酸钠，醋酸共催化的亲核试剂与贫电子炔的 仅加成反应。如s c h e m e1 2 0 所示。苯邻二甲酰亚胺以及磺酰胺都可以和各类炔酸酯发生反应 得到较高的产率。如果贫电子炔带有脂肪族尾巴，即有t - h 则产物复杂化得到主要产物为碳碳 三键的异构化产物，0 【加成产物只有少量。 7 gw p 曳e i刊、 q影扩 r 第一章文献综述 r = h ，p h ，p h c 0 o p h 3 p ( 10 m 0 1 ) a c o n a ( 5 0 m 0 1 ) a c o h ( 5 0 m 0 1 ) h o t o l u e n e10 5 。c s c h e m e1 - 2 0 2 0 0 5 年t a r a n 的小组报道了类似的共催化反应对贫电子炔进行c t 加成。三苯基膦及醋酸， 醋酸钠作为共催化剂，底物为含有活泼亚甲基的羰基化合物如d 二酮，丙二酸二乙酯，删 基 酯酯，p 酮羰基磷酸酯的，如s c h e m e1 2 1 所示2 5 。当三丁基膦作为催化剂，在没有醋酸和醋 酸钠作用下也可以高产率的得到预期的产物2 6 。同时，将底物拓展到肛二酮化合物，产率也 能达到3 0 9 5 。 o r 1 c o o r 2 + r 3 l r 4 p p h 3 a c o h a c o n a带x 。呼 s c h e m e1 2 1 2 0 0 5 年x u e 报道了三苯基膦催化的炔基酮与p 二羰基化物的0 【加成反应2 7 0 如下s c h e m el 一2 2 所示。 一3 + r 2 u 0 0 r 3 百1 0 m 0 1 p h 3 p r 2 o s c h e m e1 - 2 2 三苯基膦在简单温和的条件下可以催化1 ，3 二酮，峭 基酯，丙二酸二乙酯对乙炔基酮 进行有效的i f , - 力口成反应；丙炔酸酯和不含有y h 的炔基酮在这种反应条件并不能与删 基化 物反应，这是由于它们的活泼性比乙炔基酮的差；含有丫h 的炔基酮在这种反应条件仅得到这 种炔基酮自身异构化产物，这可是由于分子内的反应比分子间反应快。通过这种方法制备了一 系列含有端位烯的多羰基化合物。 2 0 0 8 年我们实验室孟令国博士报道- f = 苯基膦催化的端基炔酮与芳香族醛的多组分反应蹦。 如s c h e m e1 2 3 所示。“一锅煮”合成多取代基的端基烯丙酸酯，在三苯基膦存在下，在二氯甲 烷中加热网流2 4 小时产率为2 8 6 6 。苯环上取代基的影响比较大，有吸电子基团的芳香族醛 产率要高于苯环上有给电子基团的芳香醛。 o e t0 e t c h o 0 l 少+ b r 8 b r 翌抖 型慨彩一删们捌 第一章文献综述 2 0 0 9 年我们实验室报道了2 9 三苯基膦催化的邻羟基p 二酮类化合物对丙炔酸酯的新型弘 加成反应3 9 8 2 。如下s c h e m e1 2 4 所示 o ho o o i i + 八个 p p h 3 ( 3 0 m 0 1 ) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - s o l v e n t ，r t ，12 h s c h e m el 一2 4 当反应底物为芳香族邻羟基p 二酮类化合物时，反应过程发生碳一碳键断裂的a - 力成反 应；当反应底物为脂肪族邻羟基p 二酮类化合物时，产物为苯并吡喃酮化合物，同时提出了一 个可能的反应机理，如s c h e m e1 2 5 所示。 r ， 1 0 1 1 1 5 7 1 6 s c h e m e1 2 5 1 4 l ir t = a l 吲 t 1 2 i 1 3 1 3 2 叔膦催化的贫电子炔的环化反应 1 9 9 6 年t a k a y a 3 0 小组报道了用芳香族醛和丁炔酸二甲酯在三苯基膦催化下生成丁内酯衍 9 辈 八o 8 p 卫 。翻 第一章文献综述 生物的反应。如s c h e m e1 2 6 所示。反应中取代基的不同对反应有很大的影响。当y 为酯基， r 为对硝基苯基是，产率可以达到9 4 ，当r 为苯基或苯基上有给电子基团时反应甚至不能 发生。当y 为氰基时，反应变得容易，但是产率都不是很高。当y 连有羟基时，有少量的加 成产物生成。 r 1 、一。，e 、 r 2 p r 3 b e n z e n e n 2 ，r t 器凡+ 龟( c o = e t m a j o r s c h e m e1 - 2 6 l u 小组在2 0 0 5 年报道了连二烯与烯酸酯发生的【3 + 2 】的环化反应生成环戊烯衍生物。 如s c h e m e1 2 7 所示。反应在氮气保护情况下进行，不会改变烯酸酯的立体结构。同时，连二 烯也可以发生分子间的环化反应生成烯基环戊烯衍生物。当将底物拓展到2 丁炔酸酯催化剂为 三丁基膦时不论另一底物是反丁烯二酸二乙酯，还是马来酸二乙酯产物都是反式异构体。这或 许是三丁基膦的存在使得马来酸二乙酯异构化为反丁烯二酸二乙酯。之后l u 将芳香族醛和丙 二睛引入反应体系中，同样得到了环戊烯衍生物。s c h e m e1 2 8 所示。 弋0 2 e t+ r 1 一。，ei r 2 p r 3 b e n z e n e n 2 ，r t s c h e m e1 - 2 7 g 洲。+ 掣詈 m a j o r r 1 & 叫r 2 、 c 0 2 e t 9 n 9 洲。+ 掣+ 气啡t 面p p h 3 ( 忑l o m 0 1 ) s c h e m e1 - 2 8 l u 小组进一步将烯酸酯拓展到n 磺酰亚胺衍生物，发现反应也能进行，生成杂氮环戊 烯3 2 。如s c h e m e1 2 9 所示。不同于烯酸酯的是亚胺的产物单一，产率更高，化学选择性更强。 芳基亚胺的苯环上的取代基的性质对反应的影响不明显。随后，将磺酰基换为d p p , s e s 反应 都能发生，得到预期的产物。特别是s e s 产率达到9 6 。当r 2 为c 0 2 e t 时， 【3 + 2 】环化反 应不能发生，得到的是加成反应产物。如s c h e m e1 3 0 所示。更进一步发现丁炔酸二甲酯与 n 磺酰亚胺衍生物发生产应生成2 吡咯酮类化合物。如s c h e m e1 3 1 所示。 1 0 第一章文献综述 1 - 3 2 。 气o ：m e + r 2 n i r p p h 3 b e n z e n e r t r 2 ：t s ， p 励 = ，八。a j o i i ( d p p ) s c h e m e1 2 9 f 0 2 e t p p h 3 n j i r b e n z e n e s c h e m el 一3 0 p p h 3 b e n z e n e r e f l u x r 2 f n y r 吲 c 0 2 m e 日 s c h e m e1 3 1 随后发现含有丫h 的炔酸酯也能和n 磺酰亚胺衍生物发生相似的反应。如s c h e m e r - - c 啡t + 乡t s # p b u 3 ( 一2 0 m 0 1 ) r 1 _ s c h e m e1 3 2 x u e 等在前面d m a p 催化的苯基长链炔酮与苯基磺酰亚胺的【2 + 2 】环化反应的基础上将 d m a p 换为b u 3 p ，反应有了新的变化进行 3 + 2 】环加成反应，且产物多取代氮杂戊烷仅有顺式 结构1 6 , s c h e m el 。3 3 。产率达到6 1 9 9 。 m e 文c 。2 e 。型c h 2 c 骂1 2 r t r 也吨b ，- il 办m 日 s c h e m el - 3 3 k w o n 小组在2 0 0 3 年报道了类似的 4 + 2 环化反应如s c h e m e1 3 4 所示。甲基联二烯 酸酯与n 磺酰亚胺衍生物在三丁基膦催化下生成四氢吡啶类化合物3 3 。芳基亚胺都能得到很 好的产率，而脂肪族，烯基亚胺反应几乎不能发生。k w o n 小组提出了可能的反应机理，s c h e m e 1 3 5 。反应中经历两次质子转移，其中第一次转移形成1 ，4 偶极子。同时发现质子转移过程 决定实验的反应速率，将l 的甲基氘代得到相应的产物1 1 反应缓慢，而且产率只有3 1 。 + e e m m o o_)_暑mlu r 审长 c 2喊 凡 s 丁n少r + 第一章文献综述 m e 爿c 0 2 e t 1a = h 1 0 a = d j s p b u 3 ( 2 0 m 0 i ) ! 呈! ! 竺型兰! l c h 2 c 1 2 n r s c h e m e1 3 4 链吨日h 硭。2 e t r , 矽n - - - - 2 p b u 3 t s r 丫由二】 办c 0 2 e t 3a = h 1 1 a = d t s r y 炉。_ l 鼢她b p b u 3 啪，1 i 9 鼹h 划一曝e t w a l d m a n nd 、组报道了3 甲酰基色酮衍生物与贫电子炔的不对称【4 + 2 】环化反应3 4o s c h e m e 1 3 6 所示。甲酰基色酮的烯羰基共轭体系与贫电子炔酸酯发生d i e l s - - a l d e r 反应。开环的1 ， 3 烯羰基化合物也能发生类似的反应。 oo r 3 p b u 3t o l u e n e ，r t 4 - 8 h s c h e m e1 3 6 k w o n 在0 9 年报道了三甲基膦催化的联二烯酸酯和芳香族醛的环化反应3 5 。如s c h e m el 一3 7 所示。一分子的联二烯酸酯与两份子的芳香族醛反应生成二嗯烷化合物。反应具有很好的顺式 非对映选择性和较高的e z 选择性。s c h e m e1 3 8 很好的总结了联二烯酸酯类化合物在叔磷催 化下的反应3 6 。 1 2 谯 一 一 第一章文献综述 a r c h o p m e 3 ( 2 0 m 0 1 ) c h c l 3 ，r t s c h e m e1 - 3 7 e t 0 2 c 0 2 e t 4 7 9 9 y i e l d e x c l u s i v e l yc i s 日f z = 2 0 ：1 4 ：1 e c 0 2 e t 素t s - n = a 1 ( r = p a t h w a y c r 。 t s i p r 3 o r c 0 2 e t p r 3 p r e d o m i n a n ta a d d i t i o n e x c l u s i v eva d d i t i o ne x c l u s i v eya d d i t i o n c 0 2 e t t s 、 c 0 2 e t a r c0 2 p r j t s 0 r c 0 2 e t c