（农药学专业论文）钯催化下多官能团不饱和化合物的羰基化反应研究.pdf

摘要 过渡金属催化的羰基化反应作为合成羰基化合物的重要手段，一直是人们研究的热点。近 年来，该领域较具突破性的进展包括将被认为是“催化剂毒剂”的含硫化合物引入过渡金属催 化的羰基化反应中，以及将新的技术如微波辐射技术应用到羰基化反应中等。本文就是在这些 新发展的基础上，对不饱和化合物的硫羰基化反应以及微波辅助下的多组份环羰基化反应进行 了进一步的研究。 本文重点描述了在钯试剂的催化下，具有多官能团的不饱和底物烯炔醇与硫醇的羰基化反 应。在优化反应条件的过程中，我们发现该反应在不同的催化体系下具有不同的反应选择性， 如在p d ( o a c ) 彤p p b 3 或p d ( p p h 厶体系催化下的反应表现出较高的选择性，反应的主产物为双 羰基化产物：即硫酯取代的n ，b 一不饱和六元环内酯；而使用双齿膦配体如d p p p 或d p p b 时， 反应虽然有较好的分离收率，但选择性则有所降低，同时生成双羰基与单羰基化产物( 硫醚取 代的a ，b 一不饱和六元环内酯) 。同时我们对多种不同底物的双羰基化反应进行了探索并发 现：该反应对炔基末端未被取代的烯炔醇具有较好的适应性，但并不适用于炔基末端被取代的 底物。而就硫醇而言，除具有强吸电子基的芳香硫酚不能发生反应外，大部分的硫醇硫酚都可 以很好地参与到反应中。我们还对该双羰基化反应的机理进行初步的分析。并提出了反应可能 的历程。在此基础上，我们考察了其它亲核试剂如醇，胺，丙二酸二乙酯等与烯炔醇的羰基化 反应。结果说明，在零价钯催化下，烯炔醇与醇类的羰基化反应基本与硫化物的反应类似。但 胺和丙二酸二乙酯对此反应没有活性。 本文的第二部分介绍了微波辅助下邻碘苯酚与炔烃的环羰基化反应研究。结果表明，传统 条件下需要1 8 小时以上才可以完成的反应，通过微波辐射加热并以六羰基合钼作为一氧化碳 源，反应在3 0 分钟内即可完成。而且对于不同的底物反应表现出一定的选择性。如对于结构 对称的内炔，反应生成两种产物：苯并吡喃一2 一酮和苯并毗喃一4 一酮，而对于端炔，反应则高选 择性且高收率的生成苯并吡喃一2 一酮衍生物。此外，我们对反应的可能机理进行了初步推测。 关键词：钯催化，硫羰基化，双羰基化，烯炔醇，微波辐射，环化羰基化 a b s t r a c t a s 枷i l p o f t 柚tm e t h o dl o f t h ei n t f o d u c t i o n0 fac a r b o n y lm o i c t yj n t 0a no r g a n i c 1 0 l c c u l e ， t r 如s i 幽nm e t a i n l p l c x - 嘲a l y 殆dc a i b o n y l a t i o a 砖a c 如举h a v ei e c e i v e dg r e a td e a lo fa t t e n t i o nj n r e c c n ty e a f s t b ed e e l o p m e n to f 协m s i 峙o m e t a l c a t a l y z e dc a r b o n y l a t i o nr e a c t i 叫si n c l u d ei n v o l v i n g e m p i o y i n g 屺“c a 诎y s tl 【i l l e r ，c h a k o g e nc o m p o u n d s a s as u b s t r a t e 如dt h ea p p n c a o no fa d v 明c e d t e c h 玎岫u e ss u c h 硒n l i c f a w a v e 嫱a d i a t i o n o e 丘b r t si nt h i sc h a l k g i n g 粕dh e f c s t i n ga r e aa r ew e u d e s 谢b e d 缸t h i st 量l e s i s 1 1 h ew h o l ed j s s e n a 0 nc o n s i s t so fm o p a n s ： p a r tld e s i b e sn 啡s t l i d i e s 蛐t h ec y d i z a i d o n 粕dc a r i 0 n y l a 6 0 n 崩i c 虹仰so f ( z ) _ e n y l sw i t h t h i o l so ro h 盱蛐d e a 曲j l i cr e a g e 乜柚dc 曲蚰m o 加x i d e b i d a lc a t a l y s is c r n i n gi n d i 阻t e dt 1 1 a h c u 辩o fd i 艇r c n tp a l l a d i u m ( 0 ) o rp a l l a d i u m ( i dc o m p l e x e sw i t ha d d e dp h o s p h i n e1 i g 卸d sd i s p l a y e d d i 妇f e n tc a t a l y t i ca c t i v i 妇w i t hr e s p c c ti oi h ef 0 册a t i o o ft h et w o “n d so f1 a c c o n t h e 惦e0 f p d ( o a c ) 猡p h 3o rp d p h 3 ) 4 9 a v e 地h i g h e s ts d e c 帆i t yf o rl h ed i c a r b o n y l a 廿衄l a c c o n e t 1 l er e a c 吐仰 w 汕m eu o f b i d e n i a l ep h o s p h i ss u c ha sd p p pa n dd p p bg a v et h el o w e r 辩k c 曲i c y ，a 韵r d i n gt l l e m i 】【协f eo ft h ed i - a n dm o n o 吒a r b o n y l a 虹o p o d u c t s t h ec y d o d - c a i b o y l a t i o nm a c t i o n so fas e f i e so f e n y n o l sw 油o t l i e r t h i 0 1 sw e r ep e 哟n n e da ti h eo 灿i z e dc 0 d i t j o n s a 且t h i o l s 柚dt 幽l p h e n 0 1 s a f f o r dg o o dr e s m t s 鼯c e p tn l eo eb e a r i n gs t n ge l e c 拄o i 1 w i 也d f a w i n g 乎o u p s e n y n o l 3 谢t ht e 曲a l a i k y n em o i e t ys h o w9 0 0 df e a 嘶“t i e su n d e ri h e s ec o n d i t i 0 螂，w h i l ee n y n o l sw i n li n t e m a lt f i 脚eb 蛐d a 坞u n 托a c d v e ap o s s i b l em e c h 锄i s mo ft h i sd o u b l ec a i b o n y l a t i o nr e 虻t i o nw a s 哪o s e dh e f e w e a l c h e c k c dt b er e a c t i o n sb e 蛐e n y n o l s 柚do t h e rn u c j e o p h i cr e g e a n t s 1 1 l e 坤s u l t ss h o wt h a t ， p d ( o ) - m p l e xc a t a 王y z e dc 幽n y l a 6 0 n 咒a c t i o nb e t w e e ne y n o i sa n da k o h o ko c “f sp f o c c e d si n 岫 s i m j l a r 、珊y 笛t h er e a c t i o nb e 押e e n 明y 1 1 0 l s 如dt h i o ld 0 船，w h i l ea m i n ea n dc a r b o nn u c l e o p h i l i c ”g e t sd on o ts h o wa n yr e a c i i v 蚵 p a r t2 p r e s e n t st h es t l l d i e so n 山em i c r o w a v e a c c e l e r a i e dp a a d j u m c a t a l y z e dc a r b d n y l a i i v e c y c l i z a t i o nr e a c o n s 0 f 2 i o d o p h e n o l w i t l l a l k y d e s r a p i dp a 儿a d i u m - c a t a l y 2 e dc a r b o n y l a t i o n r e a c t b n so f2 - i d d o p h e n o lw i t hv a r i o u sa 】k y n e sh a v eb e e c a r f i e do u tb yt h eu s eo fc o 姗e r c i a l l y a v a i l a b l e1 1 1 0 l y b d e n u mh e x a c a r b 叫y 1a sac o n v e n i e n ta n ds 0 1 i dc a r b o nm o n o 】【i d es o u r t h e r e a c t i o n 赶f o r d st h ec o r r e s p 0 咀d j l i gc h r o m e n - 2 - o n ed e 矗v a t i v e si ng o o dt oe x c e n e n ty i e l d si 3 0m i n s w h n e 岫d e fi r a d i o a lc o n d i t i 仰t h er e a c i j o ni j 地i sl g e rt 】l a n1 8h o u 格i n t e m a l 柚dt e 肌j n “ a l k y n e sc a 重lb es u c c e s 吼u ye m p l o y e di nt h ef e a c t i o n ，t h ef e g i o s e l e c t i v i t yo ft h i st e a c t l o nd 印e n d so n t h e 如b s t r a t ee m p l o y e d t h et e m i n a la l k y n e sr e a c t c dw i m2 一i o d o p h e n o l t oa 如r de x c l u s i v e l yt l l e c h m n i e n - 2 一o n ed e r i v a t i v e si i l p 北t t yg o o dy i e l d s m i x t u r e so fc h r o m e n 一2 o n ea n dd o m e n 4 o n e w e r eo b t a i n e dw i t hm o d e s tr e g i o s e l c c v i t yw h e ni n t e m a la l k y n e sw e 他a p p l i c di nt b er e a c t i 0 t h e p o s s i b l em e c h 柚i s i l l sw e r e “s od i s c u s s e dt 0e x p l a i ni h es e l e c i i v i 吼 k e yw o r d s ：p a l l a d i 岫t a l 灿；t h j o c a r b 衄y l a t i o n d o u b l e r b o n y l a t i o n -e y n o l s ； m i c m w a v e a 豁j s t e d ；c y d o c a r b o n y l a “衄： 博士学位论文 d o c t o r a l d i s s e r l i o n 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外。本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 储摊：糨 日期：砷占年月日 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，即：学校有权 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。本人授权华中师范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。 作者戤：耘 日期：如0 年6 月日 孙签舡。导师签名：舱并佳 日期：文t 啄年6 月1 日 本人已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。回重途塞握窑卮登卮；旦主生；旦二生i 旦三生筮查! 导师签名：喃档 日期：矗丽年6 月1 日 第一章文献综述 1 羰基化反应简介 羰基化反应( c a r b o n y l a l i o n ) 是指将羰基单独或与其它官能团一起引入到有机分子中的一类反 应。实现羰基化反应的方法很多，其中在过渡金属催化下有机化合物与一氧化碳进行反应，生成羰 基化含物，是实现羰基化反应最 x 博士学位论文 d o c t o r a l d i s s e 硭r 觚1 0 n i f + h 州 u d m 巴1 5 0 7 b 可o d ，c o 一 6 1 。1 ) 1 二烯的羰基化反应的选择性则表现在不同的反应条件下，反应可以生成不饱和( 饱和) 的单( 双) 酸化或酯化反应。如，在p d a 2 作用下，丁二烯在甲醇中的氧化羰基化反应将得到2 - 丁烯1 ，4 一二羧 酸甲酯l “。而在钯和膦配体的催化下，取代的1 ，3 丁二烯与甲酸的反应则生成不饱和的单酸化合物 【1 3 1 。 p p d ：以c o ) 2 】2 + 是最近被发现的对烯烃羰基化反应具有高催化活性的新型催化剂【。它的合成 如下图所示皿q 1 - 2 ) 1 _ 3 、。 在该催化剂的作用下，烯烃可以在常温及常压的一氧化碳下高产率的生成三取代乙酸饵q r 1 j l 弹 卜r r 1 冬晔 l 嗍例0 1 勰豁c ，曲 2 从环境和经济的角度出发，人们还开发了一种具有水溶性的催化剂r h p 队 a + ) d p p e 并成功地将其应用到烯烃的羰基化反应中。 2 扣3 阿 博士学位论文 d o c t o r a l d i s s e r i l o n 氧化剂如苯醌等。d r e n t 等开发了一类有效的均相钯催化体系用以催化乙烯，丙烯及一氧化碳的三 元聚合反应a 催化剂为p d ( i i ) 盐，d p p p ，及负离子的等摩尔混合体系。 1 1 3 烯烃的氧化羰基化反应 利用苯乙烯的氧化羰基化反应来合成苯乙烯酸的衍生物一直是化学工业比较关注的一个方法。 反应中所用的催化剂通常为钯，铜，以及其他金属作为助催化荆。研究表明，对此类氧化羰基化反 应催化效果最好的催化剂有：p d a hc u c kc u ( o a c ) 2 和m n ( q a c ) 2 ，其中，m n ( 0 a 如作为辅助催 化剂还可i ( 大大提高催化活性【2 l 】。 a l p e r 小组曾报道，在p d a bc i i c l 2 ，h c l ，h 2 0 ，0 2 和c o 的混合体系中，烯烃的区域选择性羰 基化反应在室温常压的温和条件下即可发生【矧。对所有尝试的末端烯烃的反应，支链异构物都是 唯一的产物( e q 1 - 8 ) 。尤其值得一提的是，当烯烃的双键在2 位的时候，反应也会选择性地生成 2 一甲基烷基酸饵q 1 9 ) 。 僦 v r a 套q c b h a 心q l o b l 纳n 町 r i q c b h a 啦q o q 1 劬鸭盯 7 7 ( 1 - 两 8 ：茎吾器渊： t 4 ( 1 嘞 刚 9 该方法应用于苯乙烯及其衍生物时也一样有效。如，在la t i n 一氧化碳中，当p d a 2 ：c u c l 2 为 1 ：2 时，4 一异丁基苯乙烯，6 一甲氧基2 一乙烯基萘都可以高产率地得到目标产物( e q 1 1 0 ，e q 1 - 1 1 ) 。而且，当手性膦配体b i n a p 被应用到反应中时，产物羧酸的e e 值可达到8 9 【“。 4 心 r l c k q a a 帕 心q o q a b la m 町人刚谚 1 0 博士学位论文 d o c t o r a l d i s s e r r a t i o n | 胁 r i c b q c k h a 心q a 4 如1 曲n 附 悯囝y 刚， 1 1 烯烃在催化剂作用下也可以发生双烷氧羰基化反应生成琥珀酸的衍生物，在反应中较常用的催 化荆为：p d c l 2 丁基亚硝酸盐州，p d l 2 ，0 2 ，“，p d ( a c & 吐，二特丁基过氧化物蚓等。而c s i 砻j o 等则报道了首例立体选择性的双烷氧基羰基化反应皿q 1 - 1 2 ) 。 旷+ + 1 - 1 写 该反应中，苯乙烯在手性催化剂p d l 2 x 2 及苯酮的作用下发生羰基化反应的值可达到9 3 。 1 2 炔烃的羰基化反应 1 0 1 氢化羰基化及相关反应 原则上说，可用于烯烃羰基化反应的催化剂都可以催化炔烃的羰基化反应。目前炔烃羰基化反 应的研究也是致力于开发出更好的催化剂以提高产物的区域选择性和立体选择性。如，末端炔烃的 氢化羰基化反应可以生成两种可能的产物即2 - 或3 一取代的丙烯酸衍生物( e q 1 - 1 3 ) 。 m t r 畸三+ + r t 劓 一 + r y a 一 ( 1 _ 1 萄 1 31 4 该反应在相转移催化剂的作用下利用氰化镍i ”】或者p d 膦配体的催化体系l 剀都可以高选择性 地生成2 取代的丙烯酸酯。此外，末端炔烃在钯试剂的催化下也可发生区域选择性的氢氨基羰基 化反应【3 0 l ，这一反应已被应用在具有药理活性的氨基酸的合成工艺中。 炔烃在双金属催化剂如c o a 2 ，k c n 或n i c n 2 等的作用下可以生成饱和的羧酸，而且产物以带 博士学位论文 d o c t o r a l d i s s e r l i o n 支链的异构体为主【3 2 】。在钯试剂及氧化剂的作用下，炔烃亦可发生双羰基化反应得到顺式或反式 的丁烯= 酸衍生物【3 3 l 。 而且，末端炔烃还可以发生锗基甲酰化反应洲，在两性离子铑络合物：【( c o d ) r h + ( 一c 甜6 b p h 3 ) 1 ( 。o d = c y d o o c i a - 1 ，5 捌e ) 的作用下，末端炔烃与三丁基锗化氢以及一氧化碳反应，以高区域选择 性和高立体选择性的方式高产率地生成顺式3 烷基锗基_ 2 筛醛( e q 1 1 4 ) 。与此类似的反应还有分 子间域分子内【蚓的硅甲酰化反应，以及氨基羰基化反应f ”。这些反应都具有很好的区域及立体 选择性。 p 牟田 咖 1 5 除了单体的炔烃，多聚( 2 _ 甲基乙烯基乙炔) ( p 、，a ) 也可通过p d ( i i ) 催化的氢羰基化反应，氢 酯化反应，以及与碘代苯的耦合反应来生成各种具有多官能团的a ，b 不饱和羧酸，酯，酮等新的聚 合物p 硼。 1 2 2 其他反应 近年来，串联反应的研究日益引起人们的兴趣。该反应可以通过一锅反应而形成多个新的化学 键，因此为合成复杂分子提供了一条简单有效的途径。通过过渡金属催化的串联反应合成环戊烯酮 ( p a 0 n k b a n d 反应) 【3 q ，环戊二烯烃【“，呋哺酮等都是该类反应的成功例子。 b u c h w a l d 等最近报道了利用烯炔化合物的p a u n k m a n d 反应来合成双环环戊烯酮的例子q 1 - 1 5 ) 。反应使用的催化荆前体为二茂二羰基钛，且该反应对底物的适应性非常好阳i 。试验结果证 实钛试剂可以催化各种1 ，6 和1 ，7 烯炔化合物，以及l ，1 一和l ，2 - 双取代的含多个双键的烯炔化合 物的p a u s o n k h d 反应。 6 广r 潲州c 哪1 b p d 一 心t d 啪鹕9 0 ，1 每4 8 h ) e q n r ，q r l ) o 两；r 一，r 1 甜f 产= h a i i 叫，甜- o 呸日 o ( 1 - 1 曰 而且，最近还报道了一例成功地将钻固载在中孔材料m c m 4 4 上来催化的多相的p a u s o n k h a n d 毋 博士学位论文 d o c t o r a l d i s s e m r 叮i o n 反应嘲。催化体系既稳定又可循环使用。而且对多种分子内的环化加成反应都非常有效。最值得 一提的是该类催化反应操作简单，而且反应转化率高。 铑催化的炔烃的液- 气两相羰基化合成2 ( 5 h ) - 呋哺酮的反应也得到相应的研究i “。末端被取代 或是未被取代的炔烃都适合该类反应。在r l l 4 ( c o ) 1 2 催化下，炔烃与乙烯以及醇( 氢源) 进行羰基 化反应得到5 一乙基- 2 - ( 5 h ) - 呋喃酮佩1 - 1 6 ) “。 r e 兰- _ r + + 岛! h i r 1 7 o( 1 1 国 另一个有趣的例子是m u r a i 报道的关于1 ，6 - 二炔的羰基化反应。1 ，6 庚二炔在r u “c o ) 1 2 ， p c 如体系的催化下与一氧化碳，三烷基硅烷反应可得到5 ，6 - 二羟基茚的衍生物但q 1 1 7 ) 。 + + 盹s 州 1 8 二氢茚酮还可通过其他炔烃的环化羰基化反应制得，如铑催化下芳基三烷基硅乙炔的脱硅羰基 化反应可得到2 ，3 - 二氢一1 茚- 1 酮( e q 1 1 8 ) l 叫。 g f b 厂v + + 岫 p 升b 睢屯 1 9 ( 1 1 母 v a nd e nh o v e n 和a l p 目最近报道了噻吩乙炔类化合物的羰基化反应( e q 1 1 9 ) 【“。该反应的 催化体系为两性铑离子国6 - c 6 1 6 b p h 3 ) 。r h + ( 1 ，5 c o d ) ，p p h 3 产物结构中噻吩基团与醛基都连接 在同一个碳原子上。 7 兰 兰c 囊 曩氢薹疏基a 耋妻菱薹| 亳差羹蠹1 ；冬妄雾墓l 登i 薹薹 园；l 要摹蓦垂誊基i0 o 耋垂萋 j i i 矗警枣 萄l ! 鬲 冀i 羹麓菇j 融霉咧溪蔷毖藤孽目彭z 襄： 羹博a 涩蓬蟹辇掇稀l 原予叫答午萋殖茧 g j i = | 、= 鐾墓那酗融酣酣酮畸昀塔r 萎囊 翼嚣熏塾囊蚕饕的醺萋霎一冀囊薹篓蠢垂薹塑耋霾粕；甬池强墼0 唰基凰謇m 玎聃懿；1 ；化 蠢耋群攀譬径一荔蔼两醇酣静铂荫裂i i i = 羹嚣j 州惮黉 i 雾磊蓐衙藕鞫譬蓠萋斛屹i ： l | 靶蝴稔描襄争墓圭晕话：誓虿掣圣割攀藿鼬她孽晷i 墙；臻萨蕾霎善羹擎杂美! 耄! 螽 冀| 羹i 冀i ；妻霎囊；萎篓i ! 量呈碍惜薹奏墨涠渤j 类羹羹l 西囊属晕争：葡窝雌鲢彰睇明醛 射im 矍耋藕 昌等量嘴角i ；乡量鼍驯曩呈j 妻蔷苣亭薹i 。i l 币蘩ji ；g l i ； 壬蓉缸匿扛赢戳氧融雨睦1 冀謦穆彝墼菁倭一誊基 篓葡淄鬟芥叭中穗薹b ；鏊蕈l 塞薹纠“蛆薹效攀；埕理囊物简过，渡金 鏊耐稍鲥“； 墓i冀暨蓬 鎏骥誊 薹； ；蠢雾虢“ q 誊 1 i i i q 菘繁去霞两；耋馨蚴 妻薹垂善美彰 若争高菱垦副剿蔷强姑酮歙謇囊棚鲷阳啊莉攀浮擎毒妻i i 至i 要：害耋雾 塾蔼 i l 基礤墨塑蕈渤他k 薹 塞i ；： x 博士学位论文 d o c t o r a l d i s s 1 0 钯催化剂及相转移催化剂如聚乙二醇( p e g ) 或是各种具有水溶性的催化剂都可以催化芳基卤 代物的羰基化反应生成苯甲酸州。一项关于非均相催化剂在芳基卤代物的羰基化反应中的作用的 研究表明，钯，碳能够非常好地催化反应的发生p ”。而且在反应溶剂甲醇中加入少量的水可以提高 羰基化反应的活性。 在烷氧羰基化反应中，与传统的h e c k 反应条件相比，固。 x 博士学位论文 d o c t o r a l d i s s e l 玎耵t o n + o 2 5 ( 1 国田 研究还表明在利用分子内羰基化环化反应来制备氢化吲哚酮或是四氰化萘酮时，不仅钯催化 剂，铜，镍等的络合物都可以很好地催化该类反应( e q 1 2 5 ) 。 + 酬m = nn ， a 也m o 笛 ( 1 五回 利用钯催化的多组分( 卤代芳基底物，炔烃一氧化碳) 一锅串联反应，还可以制备黄酮【7 ”， a u r o n e 7 2 j ，吲哚醇f 7 3 l ，呋喃酮【”，苯并吡喃酮f ”，苯并嗪酮【吲等的衍生物。通过此类反应，人们可 简单地改变底物来合成各种不同类型的产物，所以，它在有机合成中有很大的应用潜力。下例即是 2 一卤代苯胺与一氧化碳和炔烃的一锅反应，其产物为羟基吲哚的衍生物( e q ，1 2 6 ) ”。 1 0 + + 一 征埔g ed f r 2 7 碱 阳 ( 1 薛 有趣的是，机理研究表明，该反应首先是通过p d ( 0 ) 的络合物对芳基卤化物进行氧化加成，得 到的芳基金属络台物将优先与一氧化碳配位，然后再与炔烃作用。而与此相反的是，在下例中， 催化剂则是首先与炔烃配位，然后再依次与一氧化碳和芳基卤代物作用得到3 酰基吲哚o e q 1 1 2 7 ) i 明。 + + 州 - q 壕岛e d 恽 a 2 乃 1 3 2 苄基卤代物和烯丙基卤代物的反应 过渡金属催化的烯丙基，苄基衍生物的羰基化反应分别是制备3 ，4 不饱和羧酸衍生物及芳基 酰基衍生物的有效途径。可用于催化该类反应的金属主要有钯【碉，镍p ，钴i 蚰l ，铑【8 ”，铂”，铁 呻】等，其中钯催化剂因其可促进反应的活性及选择性而被广泛使用。 与芳基卤代物不同的是，苄基与烯丙基斯生物会受到亲核进攻及消去反应的影响。所以，在过 去的十几年里，关于烯丙基衍生物的羰基化反应的研究主要致力于寻找更温和且具有选择性的反应 条件。如在相转移催化剂条件下的两相反应体系就被充分的应用在苄基和烯丙基衍生物的羰基化反 应中豳“。其中，金属催化剂通常存在于有机相，而附加的辅助催化剂碱则存在于两相之间。表面 活性剂一般被作为相转移催化剂，它们在将羰基钴盐从水相转移到有机相的过程中起到了非常重要 的作用。 据a m e r 和a 1 p e r 报道，某些镧系金属对氰化镍催化的羰基化反应有很大的促进作用【7 9 i 】。这可 能是因为镧系金属作为路易斯酸可加快反应中苄基金属络台物的一氧化碳插入反应。其他类型的路 易斯酸也可以作为助催化剂用于这种类型的反应畔】。 利用苄基卤代物的羰基化反应来台成苯乙酸的方法已经被应用到工业生产当中。反应是在非极 性有机溶剂及4 0 的n a o h 水溶液中进行的，催化体系的组成为羰基钴化物及苄基三烷基铵盐( e q 1 2 8 1 。 博士学住论文 d o c t o r a l d i s s e r i m 1 0 n ( 1 乏日 苄基卤代物和烯丙基卤代物的羰基化反应所存在的一个局限性在于，为了提高反应的转化率 和产率，反应需要加入大量的催化剂( 1 0 - 2 0m o l ) 和表面活性剂( 5 1 0 ) 。而最近报道了例 利用水溶性的钯催化剂与配体t p h s 催化的新反应，1 d n 值达到了1 5 0 00 巳q 1 2 9 ) 【踟。 移a + c o 囝飞洲 ( 1 2 磅 烯丙醇和苄醇的乙酸酯【盯l ，羧酸酯，醚i 叫，磷酸酯州类衍生物以及它们本身洲的羰基化反 应也是一个倍受关注的研究领域。烯丙基底物的反应活性与离去基有关，其活性顺序按照b r ， o p ( o ) f o e t ) 2 c l o c o c f 3 o c o p h o c o m e 的顺序依次降低。而当离去基为o p h ，n e b 及o h 时，则完全没有反应活性。 如果烯丙基卤化物结构中的合适位置带有其它官能团如双键，或是羟基时，其羰基化反应在钯 催化下一般可以生成环戊烯酮衍生物或者环内酯等【9 2 l 。类似的情况还有苯丙烯基卤化物或是酯化 物的环羰基化反应，从这些反应出发可以得到稠环芳香化合物如萘酚等。此外该类反应还可以用于 合成乙酸及苯并呋喃，乙酸基吲哚，乙酸基咔唑等( e q 1 3 0 ) 1 9 3 1 。 h o i r o 扒 ho 少 博士学位论文 d o c t o r a l d i s s e r r a t i o n 瞻x = 0 a & 昏 + c o 1 4 醛的羰基化反应 醛的羰基化反应被广泛地应用在乙醛酸，乙烯基乙二醇的合成中。如，甲醛在钴，钌或铑催化 下的氢羰基化反应即可得到乙醇醛皿q 1 3 1 ) 邺+ + 心 舶嵌屯 h x h d c h d1 捌) 引 氨羰基化是醛的另一类羰基化反应”。反应中首先是酰胺对醛的加成，接着加成产物在催化 剂羰基钴的作用下发生羰基化反应得到n 酰基氨基酸【”唧。进一步的研究发现，除了醛以外，缩 醛【1 ”“1 ，乙烯基【1 。1 叫或是苯亚甲基取代的化合物”1 ”】都可以发生该类氨羰基化反应。 1 5 其它羰基化反应 作为一类特殊的羰基化反应，具有较大张力的环状化合物如氮杂环丙剧1 ，氮杂环丁烷f t ”， 环氧化合物1 ”1 和i h i i r a n e 1 州等的扩环羰基化，近年得到了广泛的研究。a l p e r 小组对此类反应也进 行了详尽地探讨【”q 。代表性的研究成果是利用氮杂环丙烷的扩环羰基化反应，成功地合成了具有 光学活性的b - 内酰胺( e q 1 3 2 ) 【1 1 1 1 。 1 3 吨 乒卅f f + r r h 蕊屯 h 一 笠 羰基化反应还可以用于制备碳酸酯，草酸盐等。以下是碳酸二甲酯盼合成锄1 - 3 3 ) “： a a 七o h + ，屹+ q 一 1 e 为瞻 + 心o ( 1 寸3 过渡金属催化的不活泼烃类的羰基化反应也是一个备受关注的研究课题，利用这类反应，人们 可以选择很多简单易得的原料来合成一些具有多官能团的分子【1 l = ”。如，在铑催化下，甲苯与一氧 化碳的反应可以制得苯乙醚1 1 1 。另外，钌催化下吡啶与一氧化碳和烯烃的区域选择性的羰基化反 应还被应用到工业生产当中( e q 1 3 4 ) 】。 国+ + 夕r 、盯 1 ：d c r ( 铷 3 4弱 最近关于自由基羰基化反应也有所报道“。如在化学剂量的四乙酸铅的作用下，一级或二 级醇将产生氧自由基，该自由基经过1 ，5 氢迁移后产生的碳自由基将会被一氧化碳捕捉，最终经过 羰基化环化反应生成环内酯。自由基羰基化反应还可以用于制各大环内酯，环戊酮，多官能化的环 戊酮等化合物( e q ，1 3 5 ) i n ”。 1 4 +co 4 0 c g ￥一 o 吖 彬 参考文献 l - 李金恒，江焕峰，广纠化 毫1 9 9 9 ，4 ，5 5 5 9 2 r o e l 朋，0 一h 弘砒凸e 卅1 9 4 8 ，6 以6 2 3 ( a ) f a l b e ，j 跏跏咖s 西州曲r 6 。”肺 似陇，s p r i n g e r ，n e wy o 呶1 9 8 0 ； h e g e d u s ，ls 丁砌m f f 鲫肘毒加b 加聃e 跏腩船妇d ，咖kd 曙4 玎缸肘a 跆c “妇，1 9 ”， 船，3 5 1 ；( c ) k e ，c w ；a 1 p e r ，h j 咖曲e 批1 9 9 5 ，6 以2 5 0 ；( d ) e l i ，b 舢p e f ，h 上朋- d f ic 口缸z 1 9 9 3 ，踟，3 7 7 ；( c ) 日a l i ，b ；、，a s a p o l l o ，g p c r h z 魄c h 删1 9 9 3 ， 船4 7 3 9 4 c 0 l q u h o u n ，h m ；n o m p s o n ，d j ；t 而g g ，m v o 懒y 如f 加：d f ，耐劬肪甜捃d ， 白r 6 d 州c o m 印姗出，p l 雠mp t c s s ，n e wy 0 呶1 9 9 1 5 ( a ) i ( 1 1 u m t a v e e p o 驰k ；脚e r ，h 4 c c 凸e 舰r 甜1 9 9 5 ，2 8 ，4 1 4 ；e la l i ，b ；a l p e r ， h f nt r 肼鳓主o nm e t n b 勋o r 驴挂i c 蹄n o 他s 话：b h 潮讯gb t o c b 帆df i mc h e m k n t s ，v 艰 1 ：b e l l e f m 柚db o l m ，c e d w 丑e y - v c l i ，1 9 9 8 6 c 啪i l s ，b ；h e r 瑚a l l n ，w a 却如d 日撕l d g 朋e d “工凸f 垆括w 砌d ，占拉n d 卅e 细z 妇 ( b 印d 船出，v c h ：w e i n h e i l 玛1 9 9 6 7 h e g e d l l s ，l s 胁邶f 咖玎m 咖b 加t j l e 劬巩醪妇d ，咖 髓d r g 册耙胁f 唧蛔， u n i v e r s i t ys d e n c eb o o l 【s ，c a l i f o m i a ，1 9 9 4 8 ( a ) y u ，w ；b e n s i m o n ，c ；灿p e r ，h 凸硎助，i 1 9 9 7 ，3 ，4 1 7 ( b ) b r u n n e r ，m ；刖p e r ， h 上( ) r g 绷1 9 9 7 ，6 2 ，7 5 6 5 ；( c ) c a o ，p ；z h 姐g ，x m 上翩凸绷勋c 1 9 9 9 ， j 2 j ，7 7 0 8 ；( d ) p a m i e s ，o ；d i e g u e z ，m ；n e lg ；r u i z ，a ；c l a v e r ，c ( ) r i 即以d m e m f f f 似 2 0 0 0 ，j 9 ，1 4 8 8 9 ( a ) m 1 e 】( i l z ，m ；j o o ，f ；a l p e r h o 憎口邶唧口缸肼。1 9 8 7 ，6 ，1 5 9 1 ；( b ) c o n s i 出i o ，g k 0 1 l a r ，l ；k o l l i h ，r zd 唧玎伽旺劭绷1 9 9 0 ，3 9 6 ，3 7 5 ；( c ) c h e a l ，t ；c i p r e s ，i - j e n c k ，j ；勋l c l 【 p ；p er e s ，y 上j 】l 如正c 口m t1 9 9 3 ，7 8 ，3 5 1 1 0 k e ，c w ；a l p e r ，h 上0 悍凸绷1 9 9 5 ，6 d ，2 5 0 1 1 ( a ) e la “，b ；a l p e r ，h 上 f 以c h 纽f 1 9 9 2 ，7 7 7 ；( b ) e la l i ，b a l p e r ，h 上d 僵 c 托忉1 9 9 3 ，5 只3 5 9 5 1 2 k a n z a w a ，m ；i s h i b a s h i ，t ；k u m 北a w a ，t j p0 3 2 5 5 0 5 4 ，1 9 9 1 ；c a1 9 9 2 ，11 6 ， 1 5 1 】6 4 w 1 3 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 3 2 4 2 5 2 7 2 8 2 9 1 6 v a s a p o l l o ，g ；s o m a s u n d e r a m ，a ；e la l i ，b ；加p e r ，h 孔加 p 棚l 三e 盯1 9 9 4 ，鲥， 6 2 0 3 x u ，q ；s o u m a ，y ；u m c z a w a ，j ；t 缸a k a ，m ；n a k a t a n i ，h 上0 停吼硎1 9 9 9 ，静， 6 3 0 6 ( a ) n a i ta = j j o ua ；a 1 p e r ，h j _ 肌m 硎勘c 1 9 9 8 ，j 2 d ，1 4 6 6 ； b c n o u x ，f ； m o n n i e f e 。；c 勰t 蛐e t ，y ；m o r 打e 慨，a 上胁eo 缸正一- 劭删1 9 9 9 ，j 钌，2 3 s i s a k ，a ；u n g 、r a r y ，f m a r l 【0 ，l 上m 蛋国硎1 9 如，硝，2 5 0 8 m t 删o u ，a ；a l p e r ，h 胁c r 口坍咖删如1 9 ，2 9 ，1 7 8 4 ( a ) d r e n t ，e r e 卸l 凸册1 9 帅，6 2 ，6 6 1 ； y o n e y 啪a ，m ；k 挝m o t o ，m ；h a i ， y 胁c m 砒蛔1 9 8 9 ，2 2 ，2 5 9 3 c o n s i 班o ，g s t l l d e r ，b ；0 1 d 蛐i ，f ；p i l l o ，p 上胁lo m f 1 9 9 0 ，冠l 9 d 砌t ，e ；v 柚b r o e 址o o v e n ，j a m ；d o y l e m j 上魄4 一n 础凸删1 9 9 1 ，钾7 ， 2 3 5 ( a ) s p e n l e ，m ；c o n s i 班o ，g j 胁o 胁4 一西1 9 9 9 ，j 啦2 6 3 ；( b ) p c r ，h ； w o e l l ，j b ；d e s p e y r o u x ，b ；s n l i t h ，d j h 上国硎勋c ，凸锨o m 小“疗1 9 8 3 ， 1 2 7 0 ( a ) a l p e r h ；w o e n ，j b ；d e s p e y r o u x ，b ；s m i t l i ，d j h 上凸绷曲c ，劭僦 c d 删“n 1 9 8 3 ，1 2 7 0 ；( b ) a l p e r ，h ；d e s p e y i o u x ，b ；w o e l l ，j b 五确 咖甩三e 配 1 9 8 3 5 6 9 1 a l p e r ，h ；h a m e l ，n 上4 巩c h e m s b c1 2 9 0 ，2 ，2 8 0 3 ， b r e c h o t ，p ；c h a u v i n ，y ；c o n l n l e f e u x ，d - 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