（有机化学专业论文）两种手性叔胺的合成及其环钯化反应.pdf

中文摘要 在无水乙醚中，乙酰基二茂铁分别与俾) 和( 回僻甲基苄胺在四氯化钛催 化下缩合分别得到席夫碱僻c ) 一【( t f - c 5 h 5 ) f e ( 霄- c s h 4 c c h 3 = n c h c h 3 c 6 h s ) 和 慨) - 【m c 5 h 5 ) f e 研一c 5 h 4 c c h 3 = n c h c h 3 c 6 h 5 ) 。它们在甲醇硼氢化钠的还原作 用下得到仲胺化合物僻c 6 ，r c s ) 一【研一c s h s ) f e ( 讦一c 5 h 4 c h c h 3 n h c h c h 3 c 6 h 5 ) 】 和( s c 6 , 8 ) - 斫c 5 h 5 ) f e 研c 5 h 4 c h c h 3 n h c h c h 3 c 6 h 5 ) 。仲胺化合物在乙腈作 溶剂，氰基硼氢化钠3 7 的甲醛溶液的还原甲基化作用下，得到叔胺( r c sr c 8 ) 【m c 5 h s ) f e ( t f c s i - h c h c h 3 n c h 3 c h c h 3 c 6 h 5 ) 和( s c 6 , s c s ) - 【研一c 5h s ) f e ( 订- c 5 h 4 c h c h 3 n c h 3 c h c h 3 c 6 h 5 ) 】。叔胺化合物在甲醇- - 氯甲烷作溶剂，四氯钯钠作 钯化试剂的情况下进行环钯化反应，得到环钯化物 俾c 6 品，r c s ，r p ) g - p d ( r f - c s h s ) f e ( t f - c s h 3 c h c h 3 n c h 3 c h c h 3 c 6 h s ) c i ( p p h 3 ) 和 ( s c s 氐，s c s ) 一o p d 研 c 5 h 5 ) f e 研c s h 4 c h c h 3 n c h 3 c h c h 3 c 6 h 4 ) c l ( p p h 3 ) 。以上仲胺、叔胺以及环钯 化物均经元素分析、红外、核磁证实。此外两个环钯化产物也经过x - r a y 的证实， 对环钯化反应的区域选择性和立体选择性进行了讨论。 关键词：乙酰二茂铁苄胺环钯化反应立体选择性 a b s t r a c t c o n d e n s a t i o no f 俾) o r a - m e t h y l b e n z y l a m i n e sa n da c e t y l f e r r o c e n ec a t a l y z e d b yt i t a n i u mc h l o r i d ei nd r ye t h e ra tr o o mt e m p e r a t u r er e s u l t e di nf e r r o e e n y l a l d i m i n e s 僻c ) - 【m - c s h s ) f e ( r f c 5 1 - h c c h 3 = n c h c h 3 c 6 h 5 ) a n d ( 跎) - 【m - c s h s ) f e ( r i ；一c 5 i - 1 4 一 c c h 3 = n c h c h 3 c 6 h 5 ) 】，r e s p e c t i v e l yi nm o d e r a t ey i e l d s r e d u c t i o no ft h e s ei m i n e s w i t l l s o d i u m b o r o h y d r i d e i nm e t h a n o l p r o d u c e d q u a n t i t a t i v es e c o n d a r y f e r r o c e n y l a m i n e s ( r c 6 , r c s ) m - c s h s ) f e ( 订一c s h 4 c h c h 3 n h c h c h 3 c 6 h 5 ) 】a n d ( 6 ， & 8 ) - m c s h 5 ) f e ( r i ；一c s h 4 c h c h 3 n h c h c h 3 c 6 h s ) r e d u c f i v em e t h y l a t i o no ft h e s e s e c o n d a r yf e r r o c e n y l a m i n e s w i t hs o d i u m c y a n o b o r o h y d r i d e ，f o r m a l d e h y d e i n a c e t o - n i t r i l ea n da c e t i ca c i dg a v eo u tt h ec o r r e s p o n d i n gt e r t i a r yf e r r o c e n y l a m i n e s ( r c 6 , r c 8 ) - 【m - c 5 h s ) f e ( r i ；一c s h 4 c h c h 3 n c h 3 c h c h 3 c 6 h s ) a n d ( s c ss c 8 ) - 【m - c 5 h 5 ) f e m c s i - 1 4 c h c h 3 n c h 3 c h c h 3 c 6 h s ) 】c y c l o p a l l a d a t i o n o ft h e s e t e r t i a r y f e r r o c e n y l a m i n e sw i 也s o d i u mt e t r a c h l o r o p a l l a d a t ei nm e t h a n o la n dd i c h l o r o m e t h a n e l e dt oc y c l o p a l l a d a t e dc o m p l e x e s ( 6j 娇br c 8 ，r p ) - c f p d 【( 1 f c s h s ) f e ( r f c 5 h 3 c h c h 3 n c h 3 c h c h 3 c 6 h 5 ) 】c i ( p p h 3 ) a n d ( 6r n ，8 ) 一o p d 【m - c s h s ) f e ( r f c 5 i - 1 4 c h c h 3 n c h 3 c h c h 3 c 6 h 4 ) 】c l ( p p h 3 ) t h es e c - a n dt e r t - f e r r o c e n y l a m i n e sa sw e l la s t h e i rc y c l o p a l l a d a t e dc o m p l e x e sw e r ec h a r a c t e r i z e db ye l e m e n t a la n a l y s i s ，i ra n d 1 h n m r t h es t r u c t u r e so ft w oc y c l o p a l l a d a t e dc o m p l e x e sw e , r ec o n f i r m e db yx r a y s i n g l ec r y s t a ld i f f r a c t i o n ，a n d t h ep o s s i b l em e c h a n i s mf o rt h ef o r m a t i o no f c y c l o p a l l a d a t e dc o m p l e x e sw a sd i s c u s s e d k e yw o r d s ： a c e t y l f e r r o c e n e ，b e n z y l a m i n e ，c y c l o p a l l a d a t i o n ， s t e r e o s e l e c t i v i t y 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，也不包含为获得墨鲞盘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：j 形i j 、丽 学位论文版权使用授权书 月 ，扩日 本学位论文作者完全了解岙鲞态堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤壅盘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印件和磁盘。 ( 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：砖t j 丽 导师签名：壹呜秀 签字日期： p 7 年占月，了日 第一章绪论 第一章绪论 有机金属化合物( o r g a n o m e t a l l i cc o m p o u n d ) 一般是指金属与有机基团以金 属与碳直接成键而成的化合物，也包括一些有机金属配位化合物。但是金属与碳 之间有氧、氮、硫原子时，一般不属于金属有机化合物的范畴。 1 8 2 7 年丹麦的药剂师z e i s e 合成出第一个有机金属化合物z e i s e 盐 k p t ( c 2 i - h ) c 1 3 i t l l 。但在此后的一百多年里，有机金属化合物并没有得到人们充分 的认识和理解，应用于有机合成的有机金属化合物也主要局限于一、二主族金属 元素的有机化合物。直到二十世纪五十年代，以二茂铁( f e 玎0 c 饥e ) 的合成 2 】和 z i e g l e r 催化剂的发现【3 】为里程碑，应用于有机合成的有机金属化合物才扩展到 三、五主族及过渡元素的有机化合物，开拓了金属有机化合物广泛应用的新途径， 使有机金属化合物的发展达到了一个新的阶段。金属有机化学迅速发展成为一门 独立的学科，并成为当代化学发展最为活跃的前沿领域之一。 有机金属化学是多学科交叉渗透而发展起来的一门分支学科，它的繁荣和发 展也带来了其它相关学科的发展。有机金属化学与催化密切相关，它不仅提供了 一系列高活性和高选择性的催化剂，也为研究催化反应机理提供了科学依据。含 有金属原子的聚合物不仅可以用作高分子催化剂，还可以成为具有多种特殊性能 的功能高分子材料。有机金属化合物除作为催化剂和功能材料外，它们还各有其 独特的用途。世界上年产量一度很大的有机铅( 四乙基铅、四甲基铅) ，它们是 汽油的抗震剂。有机硅主要用作硅树脂，有机硅杀鼠剂美国已有商品。铂的络合 物及某些钛、钒、钼的环戊二烯基化合物，有抗肿瘤活性。二茂铁基聚合物具有 吸收紫外线辐射的性质，能防止涂层老化，是外层空间中应用的防辐射及热稳定 材料。不少金属元素在生命过程中起着重要作用，对于研究生命现象的化学本质， 有机金属化学的发展也起到了积极的作用。 1 1 环金属化反应概述 环金属化化学结合了经典的有机金属化学和配位化学，形成了一个新的交叉 学科，基于它有良好的应用前景，引起了人们的极大兴趣，每年都有大量文献报 道。目前，环金属有机化合物已经广泛应用于区域选择性、立体选择性合成，催 化，液晶，以及非线形光学材料等方面。已有研究表明某些环金属化合物具有抗 第一章绪论 肿瘤活性。 “环金属化”( c y c l o m e t a l l a t i o n ) - - i f i i 扫t r o f i m e n k o 在1 9 7 3 年首次提出，主要 用以描述过渡金属络合物中的一个配体发生分子内金属化，形成c mo 键鳌合环 的反应【4 】。环金属化反应可以用下列通式表示： 一吨文一+ h x e = 给体原子( d o n o ra t o m ) m = 过度金属( t r a n s i t i o nm e t a l ) x = 离去基团( l e a v i n gg r o u p ) 环金属化合物( c y c l o m e t a l l a t e dc o m p o u n d ) 又称为邻位金属化合物 ( o r t h o m e t a l l a t e dc o m p o u n d ) 或有机金属分子内配位化合物( o r g a n o m e t a l l i c i n t r a m o l e c u l a rc o o r d i n a t i o nc o m p o u n d ) ，其主要特点是含有c - m 罐的鳌合环和分 子内配位的存在【5 1 。由于这种形成c - mo 键的方法比经典的使用有机镁或有机锂 试剂的方法方便得多，因此环金属化反应发展得十分迅速。 最早的环金属化合物是由k l e i m a n 和d u b e c k 于1 9 6 3 年报道合成的偶氮苯环 镍化合物1 6 1 。 善+ d o 一 其后，c o p e ) 及其合作者又报道了偶氮苯和n ，n 二甲基苄胺的钯或铂的环状 化合物【7 】，这些开拓性的工作倡导了对环金属化反应的研究。此后，b r u c e 等人【8 1 l 】 对偶氮苯与其它过渡金属的反应进行了研究，并总结出氮配位环金属化反应的三 个基本原则，即：( 1 ) 环中必须包含五个原子，即必须是五元环；( 2 ) 氮原子一定 是叔氮；( 3 ) 碳原子可发生亲电取代反应。 自7 0 年代以来，环金属化反应的研究得到迅速的发展，研究对象也不断地 扩大，配位原子涉及n ，p ，a s ，s b ，0 ，s ，c 等；金属原子几乎包括了所有的 过渡金属，并逐步发展到非过渡金属、半金属或非金属原子；鳌合环的大小除了 常见的五元环之外，四元环和六元环的环金属化合物也见诸文献：c mo 键中既 有s p 2 杂化的不饱和碳，又有s p 3 杂化的饱和碳；分子内配位既有配位键，又有二 级化学键。环金属化反应的途径有亲核、亲电等途径，另外，还有“掩蔽的一亲 核途径以及多中心亲核途径等机理【1 2 1 。随着研究的深入，b r u c e 规则已经完全被 打破，环金属化合物化学也已经成为现代金属有机化学中的一个重要研究领域， 它结合了经典的有机金属化学和配位化学，形成了一个新的学科分支。 第一章绪论 环金属化反应之所以能够引起人们的极大兴趣，主要在于它广泛的应用前 景。p a r s h a l l 等7 0 年代对过渡金属均相催化的c - h 活化进行了颇有成效的研究【1 3 】， 发现金属氢化物可以发生如下的分子内环金属化反应【1 4 1 ，即芳香c h 键发生了活 化。 c o h p ( o c 6 h 5 ) 3 4 = ；= 兰) 3 】3 + h 2 环金属化反应有高度的区域选择性，有望在有机合成中得到广泛应用。研究 表明，环钯化合物能发生包括形成杂环化合物在内的许多反应，而这些化合物如 果用通常的方法需要多步才能完成【1 5 - 1 6 1 。 p h 一 c h 0 n m e 2 o h c 其它的环金属化合物在不对称催化和不对称合成中也有报道”1 9 1 。 环金属化合物还可以作为有效的催化剂 2 0 - 2 1 】，例如，二硒化合物对烯烃转化 为烯丙基醚或脂的反应有很好的催化效果1 2 2 1 。 2 第一章绪论 一些环钯化合物是h e c k 反应或s u z u k i 反应的高效催化剂，例如： t b u d e c o 嘞 材料科学的发展，使环金属化合物在光功能材料中的研究日益发展，不仅可 以作为光化学试剂f 2 3 1 ，也有报道称其有望成为有效的光控材料2 4 】。 m e 金属有机液晶是极具吸引力的研究课题。随着液晶这门学科的发展，环金属 化液晶材料也取得了相当的进剧2 5 - 2 6 ，例如( 沁e n d o g 趾等报道了具有盘状结构的 金属有机配合物液晶分子【2 7 璐】。 ) ( p 妖x ，p r r r r r = c 1 2 h 2 5 x = o a c ，c 1 ，b r , s c n 用金属交换反应可以得到许多用直接方法难以合成的金属有机化合物2 9 1 ，例 如s o k o l o v 3 0 1 等通过金属转移反应，利用偶氮苯的环汞化合物和p “p 既3 ) 4 反应得 到反式螺环化合物。 q 聊。 n - n p h p t ( p p h 3 ) 4 叽$审投诹 d 、= b d 第一章绪论 近二十年来，环金属化合物的药用价值也越来越多地受到了人们的关注 3 1 - 3 2 。1 9 9 3 年f l t n a v a r r o r a n n i n g e r 报道的环金属化合物证实有生化特性和抗增殖 活性【3 3 1 。 1 2 二茂铁衍生物的环金属化反应 m = p d p t x l ，o a c 二茂铁是过渡金属有机配合物中具有芳香性的一个代表性物质，它具有特殊 的分子结构和化学稳定性。x 射线衍射分析表明，其偶极距为零，其中c h 键长 全部相同，c c 键长为1 4 0 p m ，而c f e 键长为2 0 4 p m 。w i l k i n s o n 进而提出了该化 合物具有夹心型结构。二茂铁中的环戊二烯具有芳香性，即茂环可以发生一系列 取代反应，它与亲电试剂的反应活性比苯环强，能方便地在茂环上引入酰基、烃 基以及金属原子等【3 6 1 。 二茂铁新奇的分子结构及其突出的芳香特性激发了化学家极大的兴趣。对二 茂铁及其衍生物的合成、性质与结构的研究工作十分活跃，每年都有大量的文献 报道。这些研究工作推动了化学键理论和结构化学的发展，扩大了金属有机化学 的范围。国际著名杂志j o r g a n o m e t c h e m 于2 0 0 1 年出版专刊( s p e c i a li s s u ef o r 5 0 也a n n i v e r s a r yo ft h ed i s c o v e r yo ft h ec o m p o t m df e r r o c e n e ) 用以纪念这一金属有 机化学发展史上的里程碑二茂铁的发现。 含配位基团的二茂铁衍生物的环金属反应首次见于19 7 4 年a l p e r 关于硫代新 戊酰基二茂铁的邻位钯化反应的报道【，丌。 1 9 7 5 年，g r a w f o r d 等报道了乙酰基二茂铁和n ，n 二甲基二茂铁的环锰、环 第一章绪论 铼化反应，得到环金属化合物【3 8 1 。 m = m n ，r e 含氮配体的钯化反应研究表明，伯胺、仲胺在与钯化试剂作用时多数情况下 只得到配合物【3 9 1 ，只有少数环化产物。因此胺类的钯化反应研究以亚胺和叔胺居 多。亚胺类化合物( s c h i f fb a s e ) 是研究环金属化合物的一个很好的配体，同时亚 胺类化合物及其环金属化合物以及二茂铁衍生物都有生物活性，吴养洁实验室以 及l o p e z t j , 组同时对二茂铁亚胺的环金属化( 包括环汞化、环钯化、环铂化等) 反 应进行了较为系统的研究，主要合成了以下几种环金属化合物 4 0 巧8 1 ，并对其结构 与性能的关系进行了研肃【 - 6 6 。 r 娜c h 3 ，p h r = a r ，c h 2 a r , c h 2 c h 2 a r m = h g ，p d r - h 3 r l 叫缸 m = h g , 譬i n i 亭黔唑爹 每f蛋零e p d 弋巷 p h 辖 宰 第一章绪论 m 唧。一繁搿h h 即3 3 - n o 。2 , 一2 - c 1 ” r _ - 4 - h ，4 - c h 3 ，4 - o c h 3 ， 前不久，m a r i n o 等人合成了二茂铁基缩氨基硫脲环钯化合物，配体类型为 c ， n ，s 】，解聚之后得到四核或双核的配合物【7 1 1 。 二茂铁衍生物的环金属化合物的实用价值也愈来愈多地被发现。有些环铂化 合物有抗肿瘤活性，因而二茂铁的环铂化反应是近年来的另一研究热点，例如： 人们曾用二茂铁甲醇与乙二胺及从p t c h 反应合成出一种潜在的抗癌新药一二茂 铁铂配合物【7 2 1 。 l c h ，o h ；少n 一_ 矿， f e + h 2 n c h ，c h ，n h ，_ f e f e 一。 i 八八n 厂、n 八 f eb f e hh f 。e 第一章绪论 1 9 9 4 生! z ，r a n a t u n g e b a n d a r a g e 等a 3 9 7 3 j ) 羽c s p t ( d m s o ) 2 c 1 2 作为铂化试剂， 直接合成了如下两种环铂化合物，并报道两者均表现出抗肿瘤活性，毒性较小， 特别是对肾和肝的损害较小，有望发展成为一个新的药物体系。 rr m c g r o u t h e r 和m c a d a m 等人分别在此基础上对结构进行了修饰，得到不同的 环铂化合物，并研究了它们的毒性，抗肿瘤性质及荧光性质【7 ”5 1 。 rr 毋专广铲n 包一氍f e i p t c i k e 2 l 剑f e 1 3 手性二茂铁衍生物的环金属化反应 近年来，具有平面手性的l ，2 二取代二茂铁衍生物是有机化学研究的前沿 领域之一，因为平面手性和碳中心手性一样，可以提供很好的手性环境，它们在 有机合成、不对称催化、材料科学等诸多领域有着重要的应用价值。目前研究最 多的是二茂铁衍生物的不对称环锂化和环钯化反应。二茂铁衍生物的邻位锂化反 应是环金属化反应的热点之一，原因在于此类化合物极易转化为其它1 ，2 二取代 二茂铁衍生物。如果对含有手性基团的取代茂环进行邻位锂化反应，然后使其与 第一章绪论 p p h 2 c l 等亲电试剂反应，可以制得手性二茂铁衍生物。反应一般按下式进行p 7 】： 眵一! f e - - 。一 伽= 咖c h i r a l s o 呲r t h o 影d i 吣 譬o r g 一譬r r f e f e 由此制备的二茂铁衍生物通常作为手性配体与过渡金属( r u ，p d 等) 络合后， 用于催化不对称还原反应，其中较具代表性的几种化合物如下 7 8 - 7 9 】： x x = p c y ：p c y 2 , _ - p p h 2 。轫- 一m e 一队 e c p 利用邻位锂化所引入的平面手性，g r u s c l l e 合成了有手性的两种非对应异构 体，并成功的将其分离，为研究其潜在的抗癌性质打下基础。 i lb u l , i c h 3 ) 2 n a 2 p d c l 4 r * c 0 2 n a n ( c h 3 ) 2 利用拆分所得的光学纯n ，n 二甲基乙基二茂铁为配体与锂试剂反应【_ 8 2 】， 第一章绪论 所得两种非对映异构体的比例高达9 6 ：4 。 f e 3 n b u l i h 3 气户 廖b+fe 一 。 f e 呻，r e ) ( 4 ) 二茂铁衍生物的邻位锂化物可以与二烷基二硫化物( 或二硒化物) 反应，得到 二茂铁硫醚或硒醚【8 3 1 。 下1千1 ii 每令k 一每s 孓 e+ _ f e f l i r 2 x z r 2 一x r 6 x - - s ，s e ；r l = h ，m e ； r 2 f f i m e ，e t , c h m e 2 ，p h 二茂铁衍生物的邻位锂化物还可以与其它金属交换反应合成一些直接反应 难以得到环金属化合物，如【叫： h 3 擎n “h m ，塑望鳖!f e _ 。 同样，二茂铁邻位汞化合物也可以通过金属转移反应合成其它直接反应难以 得到的环金属化合物如【8 5 8 7 1 。 套心 第一章绪论 p h 玉f e h g c 喻! ( 1 ) l i 2 p d c l 4 - - - - - - - - - - - - - - - ( 2 ) p p h 3 1 9 7 5 年，g a u n t 和s h a w 8 8 1 报道了n ，n 二甲胺基二茂铁的环钯化反应，指出 该反应需在醋酸根离子的促进下才能发生： n m e 2 眦蛾 f e 甫蕊 s o k o l o v 等指出，醋酸根离子在反应中的作用不仅局限于作为缚酸剂，同时还 参与了反应过渡态的形成，他们用手性氨基酸钠盐代替醋酸钠，得到了具有光学 活性的环钯化合物，其光学活性来源于茂环的平面手性，从而提出如下的双环过 渡态： h s o k o l o v 用手性氨基酸钠盐代替醋酸钠，得到具有光学活性的环钯化合物。 用这种方法得到的手性环钯化合物，与b 一不饱和酮发生插烯反应，合成出天然 产物前列腺素二茂铁类似物【8 9 】； h ( + ) 与c o 发生碳基化反应得到手性甘油衍生物 9 0 1 ： o 啦o h ，、 0 一 r a 矾 $ 一 岛一 第一章绪论 有机金属催化反应活性中心结构与性质比较明确，反应动力学和机理也比较 清楚，因而在有机合成方法学中占有十分重要的地位，而现代有机合成正向着高 选择性( 包括化学选择性、区域选择性、立体选择性和对映选择性等) 、高效率、 反应条件温和、原料易得、以及环境污染少的方面发展。要实现上述要求，金属 有机催化是必须采取的手段。因此，近年来以合成化学为目标的金属有机化学 o m c o s ( o r g a n o m e t a l l i cc h e m i s t r yd i r e c t e dt oo r g a n i cs y n t h e s i s ) 发展十分迅速。 钯催化剂以其高活性、高选择性、结构多变、应用范围广等特点而引起大家 的重视，在过渡金属催化反应研究报道中出现频率很高 9 1 - 9 8 。而环钯化合物催化 的偶联反应研究更是发展迅速，发展最快的是生成c c 键的偶联反应，有h e c k , s u z u k i ，s t i u e ，c a r b o n y l a t i o n , p o l y m e r i z a t i o n 等反应。其中h e c k 反应和s u z u k i 偶联反 应已被广泛地应用于多种有机合成反应。二茂铁衍生物及其环钯化合物应用于不 对称催化反应也有很多文献报道 9 9 0 4 1 ，如吴养洁实验室利用环金属化合物催化 完成了吡啶硼酸酯与芳碘化合物的s u z u k i 偶合反应【1 0 5 】，取得了良好的效果： 七电。 r r x = lr 产h4 - m e ( x ) , 3 - i , 4 - 1 r i c o , 3 - m e o , 4 - 1 v k , 3 - m e x s t , r 亍h 4 - m e 0 3 , 4 - m e o , 4 - l y e , 2 - m e , 4 一玩，4 - c n , 4 - n o e t c 二茂铁亚胺环钯化合物及二茂铁n ，n - 二甲基型叔胺环钯化合物常见的有以 下几种，它们在芳氯芳溴的s u z u k i 反应和h e e k 反应中，此类化合物均表现了较好 的催化活性1 噼1 0 刀。 p c y 3 o h 第一章绪论 1 4 本课题研究的目的和意义 随着科技的发展和研究的深入，二茂铁及其衍生物的应用前景越来越广阔， 尤其是二茂铁的环钯化衍生物。因为其产物在碳一碳偶合反应中的广泛应用受到 了有机，金属有机化学家的高度关注。目前，这一领域的研究主要集中在非手性 环钯物的合成及其应用上，而对手性环钯物合成的研究还不多。 本课题组以前合成的化合物大部分都是一对对映异构体的混合物，这就给后 续的分离提纯带来了很大的麻烦，一般的色谱柱是无法拆分对映异构体。对映异 构体拆分的常用方法之一就是用一种合适的旋光试剂与对映异构体作用，先把对 映异构体转化成非对映异构体，对于非对映异构体，就可以用常规的分离方法拆 分。基于这种区别，我们在合成路线上就选择了光学纯试剂作为反应物，固定手 性中心的引入就使我们的产物不再是对映异构体的混合物，而是非对映异构体， 用一般的色谱柱就可以分离。 本课题组已经开展了甲酰基二茂铁系列手性叔胺的合成及其环钯化反应，并 且已经取得了初步的成果【1 0 8 】。本研究正是在这一基础上，继续研究乙酰基二茂 铁系列手性叔胺的合成及其环钯化反应，拟合成出具有多重手性元素的二茂铁叔 胺及其环钯化物。因为乙酰基碳原子具有前手性，经还原后变成手性碳原子，所 以乙酰基二茂铁系列的叔胺及其环钯化物比甲酰基二茂铁系列的叔胺及其环钯 化物均多一重手性。 第二章手性二茂铁叔胺的合成及其环钯化反应 第二章手性二茂铁叔胺的合成及其环钯化反应 本章以二茂铁为起始原料，首先合成乙酰基二茂铁，然后与( r ) 和( s ) 0 t - 甲基苄胺作用得到两种二茂铁亚胺，再经过还原、甲基化等步骤得到化合物( r ) 和( s ) 二茂铁叔胺，最终获得手性叔胺的环钯化合物。合成路线如下： m i e m i e m i e m i e m i e i iiil f c b = o 卜f e c = n c 。h _ p h - _ _ f c c h n h c 。h - p h m em e ii f c 亡h n ( c h a ) e h - p h 一环钯化合物 2 1 实验仪器与药品 2 1 1 实验仪器与测试仪器 s h z d ( ) 型循环水式真空泵 g g l 7 型旋转蒸发器 8 5 2 型恒温磁力搅拌器 z h t 型自动恒温电热套 n h d 0 4 0 型机械搅拌器 巩义市峪予华仪器厂 上海申生科技有限公司 上海司乐仪器厂 山东甄城光华仪器厂 天津大学机械设备科 化合物熔点用y a n a e om i c r o 数字熔点仪；c 、h 、n 元素分析用c a r l oe r b al1 0 6 元素分析仪测定；红外光谱用b i o r a d3 0 0 0f t i r 红外光谱仪，k b r 压片，在 4 0 0 - 4 0 0 0 c m - 1 范围内进行红外光谱表征；晶体结构测试用b r u k e ra v - 4 0 0 面探衍 射仪测试；比旋光度用w z z 2 s 型数字式自动旋光仪，在2 5 0c 下以二氯甲烷为溶 剂测定。 2 。1 。2 实验药品 二茂铁 乙酰氯 三氯化铅 分析纯 分析纯 分析纯 天津市科密欧化学试剂开发中心 天津市福晨化学试剂厂 天津市苏庄化学试剂厂 第二章手性二茂铁叔胺的合成及其环钯化反应 四氯化钛 分析纯 职) 甲基苄胺 化学纯 甲基苄胺 化学纯 硼氢化钠分析纯 氰基硼氢化钠分析纯 氯化钯分析纯 二苯甲酮分析纯 三苯基膦分析纯 二氯甲烷分析纯 乙醚分析纯 石油醚 分析纯 乙酸乙酯分析纯 丙酮分析纯 甲醛分析纯 甲醇分析纯 冰醋酸 分析纯 乙腈分析纯 氢氧化钠分析纯 醋酸钠分析纯 氯化钠分析纯 硫酸钠分析纯 硫酸镁 分析纯 氯化钙 分析纯 薄层层析硅胶化学纯 2 1 3 无水试剂的制备 天津市瑞金特化学品有限公司 上海群力化工厂 上海群力化工厂 天津市瑞金特化学品有限公司 天津市瑞金特化学品有限公司 华北特种试剂厂 天津市南大精细化工厂 天津市化学试剂研究所 天津大学科威公司 天津大学科威公司 天津大学科威公司 天津大学科威公司 天津大学科威公司 天津大学科威公司 天津大学科威公司 天津市化学试剂一厂 天津大学科威公司 天津市森昌试剂厂 天津市森昌试剂厂 天津市森昌试剂厂 天津市森昌试剂厂 天津市光复精细化工研究所 天津大学科威公司 青岛海洋化工有限公司 无水二氯甲烷的制备：用5 碳酸钠溶液洗涤，再用水洗涤，然后用无水氯 化钙干燥，蒸馏收集4 0 - - 4 1 的馏分，保存在棕色瓶中。 无水乙醚的制备：把待处理的乙醚用氯化钙干燥数天，过滤后，在2 5 0m l 的圆底烧瓶中加入1 5 0m l 乙醚，安装干燥的球型冷凝管，上方接鼓泡器，向烧 瓶中加入钠丝和少许二苯甲酮，氮气保护下蒸馏，加热回流至溶液呈深蓝色，收 集3 和3 5 馏分。 第二章手性二茂铁叔胺的合成及其环钯化反应 2 1 4 薄层色谱板的制备 首先，配置c m c 溶液：称取5g 羧甲基纤维素钠配制成0 5 的溶液，室温下 静置一周得到均匀透明的溶液，用丝网过滤保存待用。其次，载玻片的清洗：将 载玻片先后用清水、5 左右的n a 2 c 0 3 溶液除去表面的油污等，将其清洗干净后 放入烘箱中干燥，冷却待用。第三，硅胶溶液的配制：量取2 0 0m l 已配好的c m c 溶液加入n s o om l 的烧杯中，然后再加入适量的g f 2 5 4 型硅胶，充分搅拌，用玻 璃棒蘸取硅胶溶液提起后若液滴能连成串，则溶液浓度适中，否则加入硅胶或 c m c 溶液调制浓度适中，放置在超声波中超声3 0 r a i n 以使硅胶分散均匀。第四， 薄层板的铺制：把准备好的载玻片平铺在水平、干净的桌面上，然后将配制好的 硅胶溶液倾倒在载玻片上，用平尺将硅胶铺平，室温下干燥、放入1 2 0 的烘箱 中干燥活化3 0r a i n ，冷却备用。 2 2 乙酰基二茂铁的合成 反应方程式如下： f e + c h 3 c o c ! 2 2 1 实验步骤 三氯化铝与乙酰氯络合物的制备 称取1 6g ( 0 1 2t 0 0 1 ) 无水三氯化铝放入一个干燥的椎形瓶中，用适量的无水 二氯甲烷溶解之，边加入边搅拌，然后再加入7 3 m l ( 0 1i m 0 1 ) 的乙酰氯，使两者 混溶得到络合物，冷却后移入一恒压滴液漏斗中备用。 乙酰基二茂铁的制备 称取1 8 6g ( 0 1t 0 0 1 ) 干燥的二茂铁加入5 0 0m l 配有回流冷凝管和恒压滴液 漏斗的三口瓶中，加入适量的无水二氯甲烷磁力搅拌使之完全溶解，得暗红色溶 液。注意要安装碱性的尾气吸收装置。氮气保护的条件下，打开恒压滴液漏斗的 旋塞，慢慢地向反应瓶中滴加络合物，溶液逐渐由暗红色变紫，滴加完毕后，溶 液呈紫色。然后常温搅拌约4h 。在冰浴的条件下水解，以每次5m l 加8 次，然 后再一次加入4 0m l 水，此时溶液的颜色变成红色。用二氯甲烷反复萃取至水相 呈无色，然后分别用5 的氢氧化钠溶液，饱和的食盐水洗涤三次，萃取液水洗 第二章手性二茂铁叔胺的合成及其环钯化反应 分液后用无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂，即得到乙酰二茂铁粗产品。用二氯甲 烷和石油醚重结晶得到纯的乙酰基二茂铁，紫红色晶体，产率约8 1 ，熔点：8 5 8 6 。c l i t e l 0 9 1 ：8 5 8 6o c 】。 2 3 、国 1 1 ( 1 一苯基乙基) 氨亚】乙基 - - 茂铁的合成 反应方程式如下： f e + h 2 n 2 3 1 实验步骤 = 置 s t i c l 4 。卜 f e 即 一、- i _ ，_ ) 1 a 俾c ) 1 b 岱c ) 称取2 2 8g 的乙酰基二茂铁( 1 0r e t 0 0 1 ) 于一个干燥的三口圆底烧瓶中，加 入适量的无水乙醚作溶剂，磁力搅拌使之完全溶解得深红色溶液。再量取5 1 5 m l ( 4 0m m 0 1 ) 的( 尺) 或( s ) o g - 甲基苄胺加入三口瓶中，搅拌一会使之混溶。在 氮气保护的条件下，加入o 8m l ( 7 5 r e t 0 0 1 ) 的四氯化钛，室温搅拌几个小时， t l c 检测反应，待反应完毕后，用乙醚反复萃取至水相呈无色，然后分别用5 的氢氧化钠溶液，饱和的食盐水洗涤三次，萃取液水洗分液后用无水硫酸钠干燥， 旋蒸除去溶剂，即分别得到l a 和l b 的粗产品。 2 3 2 产率及理化数据分析 俾c ) - 件c s h s ) f e t f c s i - 1 4 c ( c h 3 ) = n c h c h 3 c 6 h s ( 1 a ) y i e l d ：8 0 ；i r ( k b rp e l l e t ) ：y3 0 8 5 ( w ) ，3 0 2 5 ( w ) ，2 9 6 9 ( m ) ，2 9 2 5 ( w ) ，2 8 6 6 ( w ) ， 1 4 4 8 ( s ) ，1 6 2 6 ( v s ) ，1 1 0 6 ( m ) ，1 0 1 5 ( m ) ，7 5 9 ( s ) ，7 0 0 ( v s ) e r a l ( ) ( 1 i f - c s h s ) f e l i f - c s h 4 c ( c h 3 ) = n c h c h 3 c 6 i - i s ( 1 b ) y i e l d ：8 2 ；i r ( k b rp e l l e t ) ：y3 0 8 6 ( w ) ，3 0 2 5 ( w ) ，2 9 6 9 ( m ) ，2 9 2 4 ( w ) ，2 8 6 6 ( w ) ， 1 4 4 9 ( s ) ，1 6 2 6 ( v s ) ，l1 0 5 ( m ) ，1 0 1 6 ( m ) ，7 5 9 ( s ) ，7 0 0 ( v s ) 锄1 在手性亚胺的红外谱图上可看出，主要特征峰是在高频区( 特征频率区) 即 4 0 0 0 1 3 5 0c m 1 范围内，两种手性亚胺1 a 和l b 位于1 6 2 6c m 1 左右均有一个高强 第二章手性二茂铁叔胺的合成及其环钯化反应 度的吸收峰，正是所生成的c = n 官能团引起的。指纹区( 低频区) 即1 3 5 0 - 4 0 0c m 1 范围内，1 1 0 0 - 1 0 0 0c m 1 左右有两个较强的吸收峰，这是单取代二茂铁特征峰。 在7 7 0 - - - 7 3 5c m 1 和7 1 0 - 6 8 5c m 1 范围内均有一个强吸收峰，这是单取代苯环上的 c h 面外弯曲振动特征吸收峰。 2 4 俾c 白r c 8 ) 、( s c 白s c 8 ) 一 1 一i i 一( 苯基乙基) 氨基1 乙基 - - 茂铁的合成 反应方程式如下： f e 2 4 1 实验步骤 h 僻c ) 1 b ( s c ) n a b 地 - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ 。- c h 3 0 h f e z a ( r c o r c 0 2 b ( s c c 纠s c 0 称取手性二茂铁亚胺1 6 6 9 ( 5r e t 0 0 1 ) ，加入到一个1 0 0m l 单口圆底烧瓶中， 加入4 0 - 6 0m l 无水甲醇，磁力搅拌使之完全溶解得到深红色溶液。称取硼氢化 钠3 8 0m g ( 1 0r e t 0 0 1 ) ，分批加入到反应瓶中，加入硼氢化钠后可以观察到反应 瓶四周有气泡产生，磁力搅拌反应2 4 h 。反应完毕后，冰浴条件下缓慢加入2 0 r a l 水，反应液迅速变成亮黄色，继续搅拌，分解未反应的硼氢化钠，撤掉冰浴，停 止搅拌。然后用二氯甲烷萃取三次，合并有机相，依次水洗，饱和食盐水洗涤， 有机相用无水硫酸镁干燥，抽滤，旋蒸后得到粗产品。无水乙醇重结晶或柱色谱 提纯，得到n 取代苄基胺乙基二茂铁2 a 和2 b 。 2 4 2 产率及理化数据分析 ( r c 6 , r c 8 h 川圮5 h 5 ) f e 川5 h 4 c h c h 3 n h c h c h 3 c 6 h 5 ) 】( 2 a ) a no r a n g es o l i d ；y i e l d ：9 0 ；m p 4 6 - 4 8 0c ； o 日y = 6 2 1 ；c a l c f o rc 2 0 h 2 3 f e n ，c ， 7 2 0 8 ；h ，6 9 6 ；n ，4 2 0 ；f o u n d , c ，7 2 0 6 ；h ，6 8 3 ；n ，4 1 6 i r ( k b rp e l l e 0 ：l ， 3 3 1 8 ( w ) ，3 0 7 9 ( m ) ，3 0 2 3 ( w ) ，2 9 5 9 ( s ) ，2 9 2 1 ( m ) ，2 8 5 9 ( w ) ，2 8 3 l ( 叻，1 4 9 0 ( w ) ，1 4 5 1 ( m ) ， 1l0 4 ( m ) ，10 4 2 ( m ) ，7 6 2 ( s ) ，7 0 3 ( v s ) c m - 1 1 hn m r ( 4 0 0 m h z , c d c l 3 ) ：万1 2 3 ( d ，3 h ， h 7 ) ，1 4 0 ( 也3 h ，h 9 ) ，3 3 3 ( q ，1 h ，h 6 ) ，3 8 3 ( q ，1 h ，h 8 ) ，4 0 3 ( s ，1 h ，h 2 ) ，4 0 8 ( s ，5 h ， t m s u b s t i t u t e dc p r i n gh ) ，4 1 2 ( t ，2 h ，i - 1 3 ，h 4 ) ，4 1 5 ( s ，i h ，h s ) ，7 3 0 - 7 a 0 ( m 5 h ，p h ) 第二章手性二茂铁叔胺的合成及其环钯化反应 p p m m 白8 - 【研一c s i - i s ) f e ( r - c s h 4 c h c h 3 n h c h c h 3 c i ! i s ) ( 2 b ) a no r a n g es o l i d