（有机化学专业论文）三价锰促进的有机反应研究.pdf

三价锰促进的有机反应研究 中文摘要 在过去的几十年里，自由基化学在理论和应用方面都取得了巨大进展，尤其 在最近的二十年中，自由基反应在有机化学中已经变得越来越重要。由于自由基 反应在一定条件下具有反应条件温和、区域和立体选择性高等优点，渐渐成为有 机合成的重要工具，近年来受到学术界的广泛关注。 本文分为三个部分，前两部分主要介绍了三价锰引发碳自由基反应：( 1 ) m n ( a c a c ) 3 与伊硝基烯通过配体转移反应合成二氢呋喃类化合物，并对二氢呋喃中 的硝基进行还原，高产率的合成吡咯衍生物。( 2 ) m n ( o a c ) 3 - 2 h 2 0 引发1 ，3 二羰 类化合物与伊硝基烯反应立体专一的生成二氢呋喃衍生物。在论文的第三部分我 们研究了三价醋酸锰作为l e w i s 酸催化剂催化的有机反应：m n ( o a c ) 3 2 h 2 0 催化 1 ，3 环戊二酮与硝基烯发生m i c h a e l 加成反应。 以上三部分的反应均具有反应条件温和、选择性好、产率高、操作简单等优 点。化合物结构经核磁共振谱、质谱和单晶衍射等方法得到了证实，并在此基础 上提出了反应机理。 关键词：m n ( a c a c ) 3 ， v i n ( o a c ) 3 2 h 2 0 ，二氢呋喃，吡咯，m i c h a e l 力l ：l 成 作者：王磊 指导老师：邹建平教授 三价锰促进的有机反应研究英文摘要 s t u d yo nt h eo r g a n i cr e a c t i o np r o m o t e db y m a n g a n e s e ( m ) a b s t r a c t d u r i n gt h ep a s td e c a d e s ，r a d i c a lc h e m i s t r yh a sa d v a n c e dt r e m e n d o u s l yn o to n l yi n p r i n c i p l e sb u ta l s oi ns y n t h e t i ca p p l i c a t i o n s e s p e c i a l l y , i nt h el a s tt w e n t yy e a r s ，f r e e r a d i c a lr e a c t i o n sh a v eb e c o m ei n c r e a s i n g l yi m p o r t a n t , a sw e l la sav e r ya t t r a c t i v et o o li n o r g a n i cs y n t h e s i s i t h a sa t t r a c t e dm a n yc h e m i s t sr e s e a r c hi n t e r e s t ，d u et ot h e i r m o d e r a t er e a c t i o nc o n d i t i o n ，g o o dr e g i o s e l e c t i v i t ya n ds t e r e o s e l e e t i v i t y t h i st h e s i sc o n t a i n st h r e ep a r t s i nt h ef i r s tt w op a r t so ft h i st h e s i sm a i n l yf o c u s e d o nc a r b o nr a d i c a lr e a c t i o np r o m o t e db ym a n g a n s e s ( i i i ) ：( 1 ) m n ( a c a e ) 3r e a c t e d 谢也 n i t r o a l k e n e su n d e r w e n tl i g a n d - t r a n s f e r r i n g p r o c e s s t o s y n t h e s i z ed i h y d r o n f u r a n d e r i v a t i v e s ，w h i c hw e r ef u r t h e rd e o x i d i z e do ft h en i t r o g r o u pt oo b t a i nv a r i e so fp y r r o l e d e r i v a t i v e s ( 2 ) m n ( o a c ) 3p r o m o t e d1 ，3 - d i c a r b o n y lc o m p o u n d s t or e a c t 谢t l l n i t r o a l k e n e st os y n t h e s i z ed i h y d r o n f u r a n s 、析ml l i g l lc h e m o 一，r e g i o a n ds t e r o s e l e c t i v i t y t h et 址r dp a r to ft h i sp a p e rs t u d i e dm a i n l yo i lm a n g a n e s e ( i i i ) a c e t a t ec a t a l y z e dm i c h a e l a d d i t i o nr e a c t i o no fc y c l o p e n t a n e - 1 ，3 - d i o n ew i mn i t r o a l k e n e s t h er e a c t i o n ss t u d i e di na l lt h et h r e ep a r t so ft h et h e s i sa b o v ep o s s e s sm o d e r a t e c o n d i t i o n ，g o o dr e g i o s e l e c t i v i t ya n ds t e r o s e l e c t i v i t yb e n e f i t s t h es t r u c t u r e so fp r o d u c t s w e r ec o n f i r m e db yx r a ya n a l y s i s ，i hn m r , 1 3 cn m ra n dh r m ss p e c t r a a n dt h e p o s s i b l em e c h a n i s mw a sp r o p o s e db a s e do nt h e s es p e c t r ad a t a k e y w o r d s ：m n ( a c a c ) 3 ，m n ( o a c ) 3 。2 1 - 1 2 0 ，d i h y d r o n f u r a n ，p y r r o l e ，m i c h a e la d d i t i o n i i w r i t t e nb yl e iw a n g s u p e r v i s e db yp r o f j i a n p i n gz o u 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 、- ， 研究生签名：丑磊一一日期：盈啤型二) 工 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阗i 可以公布( 包括刊登) 论文的 全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：0 磊日 三价锰促进的有机反应研究第一章 第一章前言 1 9 6 8 年，h e i b a 和f i n k b e i n e r 等首次报道了用m n ( o a c ) 3 2 h 2 0 氧化醋酸产生 碳自由基与烯烃反应生成产丁内酯，接着，在1 9 7 4 年h e i b a 等人又发表了乙酰 乙酸乙酯与苯乙烯在m n ( o a c ) 3 2 h 2 0 促进下合成苯基二氢呋喃甲酸酯的工作，从 而引起了化学家们对m n ( o a e ) 3 2 h 2 0 研究的浓厚兴趣。 近三十年来，人们对三价锰配合物的研究不断深入，并开拓出了许多新的反 应和应用领域，特别是在复杂的杂环化合物、天然产物及具有生理活性化合物的 合成中，三价锰配合物发挥了极其重要的作用。研究证明，三价锰引发的自由基 反应具有条件温和、速度快，区域和立体选择性高等优点。 三价锰离子可以分别与醋酸、乙酰丙酮及吡啶甲酸等具有配位性的有机物质 发生配位生成相应的配合物m n ( o a e ) 3 2 h 2 0 、m n ( a c a c ) 3 、m n ( p i c ) 3 等，这些配合 物在适当的条件下可以使羰基化合物的口碳氢键发生单电子氧化产生碳自由基， 继而发生形成碳碳键的自由基反应。近年来，人们又拓展了三价锰引发自由基的 新领域，如用三价锰引发氮、硫、磷等杂原子产生自由基反应生成碳氮、碳硫、 碳磷键等，但是这方面的报道并不多。 1 1 二水合醋酸锰( ) 引发自由基反应综述 一般来说，三价锰引发碳自由基反应是三价锰离子用于有机合成中研究最早 也是最多的一类反应。下面是对三价锰引发的碳、硫、磷自由基反应和合成中的 应用进行文献综述。 1 1 1 分子内反应 1 9 8 4 年，c o r e y 报道了伊酮酸在醋酸溶剂中被m n ( o a c ) 3 氧化后，再与分子 内双键进行环加成反应生成稠环化合物【1 1 ( s c h e m e1 ) 。 m n ( o a e ) 3 ，a c o h o s t h e m e1 19 8 5 年，f r i s t a d l 2 等人报道了m n ( o a c ) 3 氧化氰基乙酸产生碳自由基在分子 o o 丫o洲 9 三价锰促进的有机反应研究 第一章 内进行环加成反应生成环己基内酯( s c h e m e2 ) 。 m n ( o a c ) 3 ，a c o h s t h e m e 2 关于三价锰氧化p 酮酯或伊二酮产生碳自由基参与分子内关环合成环酮的 报道较多。s n i d e r 报道了取代的伊酮酯与醋酸锰形成烯醇锰中间体，经过分子内 自由基环加成得到五元和六元环酮【3 】( s c h e m e3 ) 。 o 2 m e m n ( o a e ) 3 一( m 色 s c h e m e3 后来人们又研究发现伊酮酯、伊二酮和丙二酸二酯等二羰类化合物都可以被 三价锰氧化产生碳自由基并与碳碳双键进行环加成反应生成环酮化合物【4 1 ( s c h e m e4 ) 。 0 m n ( o a c ) 3 h 3 垒坐i q 垒曼) 2 a c o h 。2 5 0 c m n ( o a c ) 3 c u ( o a c ) 2 h 2 a c o h o + + o 0 h 3 s c h e m e4 s n i d e r 等利用三价锰引发具有特殊结构单分子发生反应并进行芳构化而生成 苯酚衍生物【5 】( s c h e m e5 ) 。 2 三价锰促进的有机反应研究第一章 o c 0 2 m em n ( o a c ) 3 - - - _ - - - - - - - - 。- - - - o c 0 2 m e c u ( o a c ) 2 o c 0 2 m e 占啪 s c h e m e5 1 9 9 2 年，s n i d e r 等人又报道了三价锰引发碳自由基与分子内的炔键、芳环等 发生一系列的自由基串联反应并得到并环化合物【6 ( s c h e m e6 ) 。 oo0o o h o r o h o r r = s t m r 1 2 m n c 四 o h o c h 2 0 a c s c h e m e6 h e i b a 和d e s s a u l 7 1 利用三价醋酸锰引发碳自由基与分子内双键反应生成反式 结构的产物，并且在反应中引入c u ( o a c ) 2 ，发现比不加的反应体系要快的多并且 得到不同的主产物( s c h e m e7 ) 。 3 b caq ，l nm h li o 三价锰促进的有机反应研究第一章 o e m n ( o a c ) 3 a c o h 2 0 5 0 j c u ( o a c ) 2 s o l v e n t h s c h e m e7 2 0 0 3 年，w a n g ，yy 等利用三价醋酸锰引发具有特殊结构的底物发生分子内 反应合成了一系列的含氧五元杂环【8 ( s c h e m e8 ) 。 1 m n ( o a c ) a s c h e m e8 + r ，篙嘶 1 1 2 分子间反应 1 1 2 1 两组分反应 1 9 6 8 年，h e i b a 和f i n k b e i n e r 等人首次发现在醋酸锰引发条件下醋酸与烯烃 反应可以得到产丁内酯，从而开辟了对三价醋酸锰引发自由基反应研究的新纪元 9 ( s c h e m e9 ) 。 o 八o h o mn(oac)3八ofacohr e f l u x。h 夕r o 八o m n ( i i i ) h m n ( o a c ) a s c h e m e9 1 9 7 4 年，h e i b a 等人发现乙酰丙酮与苯乙烯在m n ( o a c ) 3 2 h 2 0 促进下合成 苯基二氢呋喃衍生物【l o ( s c h e m e10 ) 。 4 飞什 。串r 三价锰促进的有机反应研究第一章 夕八r m n ( o a c ) 3 r s c h e m e1 0 2 0 0 3 年，n i s h i n o 发表了用三价醋酸锰高产率的催化氧化4 一位单取代的1 ，3 二羰基化合物成为过氧化物的反应【l l l ( s c h e m e11 ) 。 r h 。彳￥。竺! 竺竺! 竺三翌 ，n n 、a c o h ，2 3 c i ，、 p 阿p h ( 9 5 9 a ) ro o h v 0 尹0 、， n n e h 、p h r = m e 。e t ，p r , - p r 。b u ，t - b u 。b n 。c p 2 0 0 3 年，d e m i r 等人报道了用三价醋酸锰氧化苯硼酸与苯发生偶联生成联苯 衍生物【1 2 】( s c h e m e1 2 ) 。 r 9 瞅洲k 等 r 囝 s c h e m e1 2 2 0 0 4 年，王官武课题组报道了在固相球磨条件下，醋酸锰氧化伊二酮产生碳 自由基和亚胺发生分子间的自由基加成消除反应，取得很好的结果，但在溶剂中 这个反应不理想【1 3 】( s c h e m e1 3 ) 。 b a l lm i l l i n g 3 0 h z 1 h m n ( o a e ) a 2 h 2 0 b a l lm i l l i n g 3 0 h z 。1 h r 1 s c h e m e1 3 2 0 0 4 年，s n i d e r 等人报道了三价醋酸锰引发伊酯先发生分子内的环化反应 产生次级自由基然后被叠氮化钠捕捉，生成叠氮化物【1 4 ( s c h e m e1 4 ) 。 5 足yn-i南r 三价锰促进的有机反应研究第一章 o n a n 3 ( 5e q u i v ) e t m n ( o a c ) 3 ( 2 5e q u i v ) m e o h ( 0 0 8m ) 5 0 - 5 5 3 6h s c h e m e1 4 2 0 0 5 年，b a l c i 等人研究了用m n ( o a c ) 3 和c u ( o a c ) 2 共同促进米氏酮与氧 化苯并降冰片烯反应，乙酰丙酮与苯并降冰片烯反应，结果不紧生成二氢呋喃衍 生物还有重排产物【1 5 1 ( s c h e m e15 ) 。 o - - - - - - - - - - - - m n ( o a c ) 3 c u ( o a c ) z a c o h 倘面a c e t y l a c 矿e t o n e 醇+ s c h e m e1 5 h u a n g 和s h i 利用m n ( o a c ) 3 引发卢二羰基化合物与烯烃发生氧化环加成 反应生成二氢呋喃衍生物并且有痕量副产物二氢吡喃衍生物生成1 6 1 ( s c h e m e1 6 ) 。 r 1 v r 2 叉 + z j r r + v m n ( o a e ) 3 磊丽赢一r m n ( o a e ) 3 磊葫丽一r s c h e m e1 6 6 三价锰促进的有机反应研究第一章 s h i n g 等人利用三价醋酸锰氧化烯烃的n 一位的亚甲基生成羰基，从而得到相 应的查尔酮，此反应体现了良好的区域和化学选择性【1 7 】( s c h e m e1 7 ) 。 r 1 s c h e m e1 7 2 0 0 6 年，王官武课题组报道了用三价醋酸锰引发羧酸或羧酸酐与富勒烯反应， 可以顺利的将有机小分子接到富勒烯上耐1 8 1 ( s c h e m e1 8 ) 。 r c h 2 c 0 2 h o r + ( r c h 2 c o ) 2 0 0 r r c h ( c 0 2 h ) 2 m n ( o a c ) 3 2 h 2 0 o s c h e m e1 8 2 0 0 7 年，y i l m a z 报道了碳自由基对缺电子共轭双键口，b - 不饱和酰胺的加 成，合成了呋喃衍生物( s c h e m e1 9 ) 。 r 人。i c n + - a r n h 2r+ - a r 从n h 2 m n ( o a e ) 3 h z a r n o r s c h e m e1 9 同年，庄治平等人【2 0 ，2 1 】也发表了多篇分子间的碳自由基加成反应，合成了多 元杂环化合物( s c h e m e2 0 ，2 1 ) 。 n h c h a o 特k c n m n ( o a c ) a s c h e m e2 0 7 三价锰促进的有机反应研究第一章 h a c h a c o o o o n h c h 3r 2 u r lh 3 c m n ( o a c ) 3 h a c h 3 c + h 3 c h 3 c + h 3 c s c h e m e2 1 三价醋酸锰除了作为当量的自由基引发齐u # i - ，也可以作为自由基催化剂用到 合成当中，如2 0 0 8 年，n a r a s a k a 和c h i b a 报道了用三价醋酸锰催化a 叠氮基 苯乙烯与乙酰乙酸乙酯反应生成多取代的毗咯衍生物【2 2 】( s c h e m e2 2 ) 。 s c h e m e2 2 最近，王官武课题组报道了在球磨条件下用三价醋酸锰引发1 ，3 环2 - - 酮与 查儿酮反应高产率、立体专一的生成反式二氢呋喃衍生物田1 ( s c h e m e2 3 ) 。 r 1 o o x = c ho rn r 2 m n ( o a c ) 3 b a l lm i l l i n g s c h c m e2 3 1 1 2 2 多组分反应 近年来多组分串联反应成为有机合成中的研究热点之一，醋酸锰氧化的自由 基加成也可以应用到多组分串联当中。 2 0 0 7 年k a i m 等人报道了u g i 反应一自由基串联反应合成了i n d a n e s 和a a m i d o m a l o n a t e s ，使醋酸锰氧化的自由基反应得到了更广泛的应用( 2 4 1 ( s c h e m e2 4 ) 。 8 熏 ， 咀姒 三价锰促进的有机反应研究 第一章 r r r 3 1 ) m e o h ，r t r 5 c h 2 c 0 2 h 分n h 2 t - b u n c 2 ) m n ( o a c ) 32 ) m n ( o a c ) 3 r 6 e t 0 2 c y o a c o h r 4 e t 0 2 c 人lc 0 2 e t22 a c o h 1 1 3 三价锰引发杂原子自由基反应 三价锰除了可以引发碳自由基外，还可以引发硫、磷等杂原子自由基用于有 机合成。近几年这方面的研究也有报道。1 9 9 8 年，n i s h i n o 等人报道了三价锰引 发硫自由基与烯烃发生加成反应【2 5 】( s c h e m e2 5 ) 。 h 嚣r ，密卜勺彤 2 0 0 4 年，e l 本的i s h i i 课题组研究报道了m n ( o a c ) 2 c o ( o a c ) = 和空气组成的 催化体系，促进亚磷酸酯与烯烃发生加成反应主要得到单磷化的加成产物，并有 少量副产物生成 2 6 1 ( s c h e m e2 6 ) 。 o ；多入c 6 h 1 3 + h p i i ( o e t ) 2 5 m 0 1 m n ( o a c ) 2 2 m 0 1 c o ( o a t ) 2 9 0 1 h u n d e ra i r ( 1a t m ) o i i ( e t o ) 2 p c 6 h 1 3 + m a j 甜 c 6 h 1 3 ( e t o ) 2 p 从c 6 h 1 3 s c h e m e2 6 m l n o r 近几年我们课题组也在三价锰引发杂原子自由方面做了大量的工作，如：穆 学军发表了利用三价醋酸锰引发苯基硫代酰胺发生分子内的关环反应生成苯并噻 9 三价锰促进的有机反应研究 第一章 唑衍生物鲫( s c h e m e2 7 ) 。 q 斟且p h 詈q p h s c h e m e2 7 2 0 0 6 年，i s h i i 课题组首次报道了用m n ( o a c ) 2 c u ( o a c ) 2 在0 2 和n 2 条件 下催化苯的磷酸酯化反应【2 阳( s c h e m e2 8 ) 。 w o c 。目2 c a m n ( o a c ) 2 1 c o ( o a c ) 2 e t c 0 2 h ，4 5 c ，5 h 0 2 ( 0 5a t m ) n 2 ( 0 5a t m ) 9 吼睚。2 一s c h e m e2 8 同年，我们课题组穆学军发表了用三价醋酸锰引发亚磷酸二甲酯与杂芳环发 生自由基取代反应【2 9 】( s c h e m e2 9 ) 。 。u d ，n 、， 塑璺l q 丝! 圣 kom 秽t 哟 + h p ( o ) ( e ) 2 i 磊i i 鲁 黼州er 谫t 。m 如 s c h e m e2 9 1 1 4 三价锰在合成天然产物中的应用 通过对三价锰在有机合成中的研究，人们又将它应用于一些具有生物活性的 天然产物的合成中，并取得了很多突破性的工作。这里我们主要介绍一些经典性 的天然产物的合成。 一般情况下，昆虫信息激素类化合物多存在于生物体内，并且结构比较复杂， 因此合成这类化合物比较困难。人们发现用三价锰等过渡金属配合物可简化甲虫 性激素的合成【3 0 】( s c h e m e3 0 ) 。 甲虫性激素的合成： oo + 八八o e t m n ( o a e ) 3 ，c u ( o a c ) 2 e t o a c o h 。5 0 c 1 0 r代 ，、 旷、 岭r 西 r 三价锰促进的有机反应研究 第一章 旦2 。e 2 0 s c h e m e3 0 ( - ) - t r i p t o l i d e 的合成： 2 0 0 1 年，杨丹等人报道了( 一) - t r i p t o l i d e 的全合成，是三价醋酸锰在合成天然 产物很典型的例子【3 1 1 ( s c h e m e31 ) 。 m n ( o a c ) a 2 h 2 0 ( ) t r i p t o l i d e 0 o 个p h s c h e m e3 1 ( - ) 一b a k k e n o l i d e s 的合成： 2 0 0 7 年，s h a 报道了( 一) - b a k k e n o l i d e s 的合成，其中，关键的一步就用到了 三价醋酸锰氧化成环【3 2 1 ( s c h e m e3 2 ) 。 m n ( o a c ) 3 - - _ _ - - - _ - _ - _ 。- 暑 e t o h 。 8 8 s c h e m e3 2 抗癌药一( + ) 一d e o x y n i m b i d i o l 的合成： 2 0 0 7 年，a l v a r e z m a n z a n e d e 报道了将三价醋酸锰用于合成抗癌药物的合 成中，将这种抗癌药物的合成步骤大大简化，并且产率和选择性都很好【3 3 】 ( s c h e m e3 3 ) 。 p r 一 伽 一 三价锰促进的有机反应研究 第一章 o c 0 2 m e 1 2 参考文献 m n ( o a c ) 3 o c 0 2 m e c l s c h e m e3 3 o h c 0 2 m e 1 c o r e y ，e j ；k a n g ，m c za m c h e m s o c 1 9 8 4 ，1 0 6 , 5 3 8 4 2 e m s t ，a b ；f r i s t a d ，w ：e t e t r a h e d r o nl e t t 1 9 8 5 ，2 6 ，3 7 6 1 3 s n i d e r ，b b ；p a t r i c i a , j j zo r g c h e m 1 9 8 9 ，5 4 ，3 8 4 ( a ) b a d a n y a n ，s h 0 。；m e l i k y a n ，gg ；m k r t e h y a n ，d a r u s s c h e m r e v 1 9 8 9 ， 5 8 ，2 8 6 ( b ) u s p e k h ik h i m i i 1 9 8 9 ，5 8 ，4 7 5 ( c ) m e l i k y a n ，qg s y n t h e s i s 1 9 9 3 ，8 3 3 ( d ) i q b a l ，j ；b h a t i a , b ；n a y y a r , n k c h e m r e v 1 9 9 4 ，9 4 ，519 ( e ) h e i b a , e i ； d e s s a u ，r m zo r g c h e m 1 9 7 4 ，3 9 ，3 4 5 6 5 ( a ) m o h a n , r ；k a t e s ，s a ；d o m b r o s k i ，m ；s n i d e r ，b b t e t r a h e d r o nl e t t 1 9 8 7 ，2 8 ，8 4 5 ( b ) p e t e r s o n ，j r ；e g l e r ，r s ；h o r s l e y ，d b ；w i n t e r ，t j t e t r a h e d r o nl e t t 1 9 8 7 ，2 8 ，6 10 9 ( c ) s n i d e r ，b b ；p a t r i e i a ，j j ，o r g c h e m 1 9 8 9 ， 5 4 ，3 8 6 s n i d e r ，b b ；z h a n g ，q w ；d o m b r o s k i m a zo r g c h e m 1 9 9 2 ，5 7 , 4 19 5 7 ( a ) s n i d e r , b b ；m o h a n ，r m ；k a t e s ，s a zo r g c h e m 1 9 8 5 ，5 0 ，3 6 5 9 ( b ) k a t e s ，s a 。；d o m b r o s k i ，m a ；s n i d e r , b b o r g c h e m 1 9 9 0 ，5 5 ，2 4 2 7 8 s u n g ，k ；w a n g ，yy o r g c h e m 2 0 0 3 ，6 8 ，2 7 7 1 9 h e i b a , e i ；d e s s a u ，r m ；k o e h l ，w j ，j r za m c h e m s o c 1 9 6 8 ，9 0 ，5 9 0 5 10 h e i b a ，e i ；d e s s a u ，r m o r g c h e m 1 9 7 4 , 3 9 ，3 4 5 6 11 r a h m a n ，m ，t ；n i s h i n o ，h o r g l e t t 2 0 0 3 , 5 ，2 8 8 7 1 2 d e m i r , a s ；r e i s ，0 ；e m r u l l a h o g l u ，m zo r g c h e m 2 0 0 3 , 6 8 , 5 7 8 1 3 z h a n g ，z ；w a n g ，gw ：；m i a o ，c b ；d o n g ，yw ：；s h e n ，yb c h e m c o m m u n 2 0 0 4 ，1 2 ，1 8 3 2 1 4 s n i d e r , b b ；d u v a l l ，j r o r g l e t t 2 0 0 4 ，匠1 2 6 5 15 c a l i s k a n ，r ；p e k e l ，t ；w a t s o n ，w h ；b a l c i ，m t e t r a h e d r o nl e t t 2 0 0 5 ，4 6 , 1 2 三价锰促进的有机反应研究第一章 6 2 2 7 16 s h i ，m ；h u a n g ，j w zo r g c h e m 2 0 0 5 ，7 0 ，3 8 5 9 1 7 s h i n g ，t k m ；y e u n g ，yy ；s u ，p l o r g l e t t 2 0 0 6 ，8 ，31 4 9 18 w a n g ，g w ；l i ，f b ；z h a n g ，t h o r g l e t t 2 0 0 6 ，8 ，13 5 5 1 9 b u r g a z ，e v ；y f l m a z ，m ；p e k e l ，a t ；o k t e m e r ，a t e t r a h e d r o n2 0 0 7 ，6 3 ， 7 2 2 9 2 0 c h u a n g ，c p ；t s a i ，a i t e t r a h e d r o n2 0 0 7 ，6 3 ，9 712 2 1 c h u a n g ，c p ；t s a i ，a i t e t r a h e d r o n2 0 0 7 ，6 3 ，119 11 2 2 w a n g ，y - f ；c h i b a , s h u n k s u k e ；n a r a s a k a , k o i c h i o r g l e t t 2 0 0 8 ，1 0 ，5 0 1 9 2 3 w a n g ，g w ；d o n g ，y w ；w u ，p ，y u a n ，t t ；s h e n ，y b ；zo r g c h e m 2 0 0 8 ，7 3 ，7 0 8 8 2 4 v i e u ，e ；k a i m ，l e ；g r i m a u d ，l o r g l e t t 2 0 0 7 ，9 ，4 1 7 1 2 5 n i s h i n oe t a l t e t r a h e d r o n1 9 9 8 ，5 4 ，11 4 4 5 2 6 t a y a m a ，o ；n a k a n o ，a ；1 w a h a m a , t - ；s a k a g u c h i ，s ；i s h i i ，yzo r g c h e m 2 0 0 4 ，6 9 , 5 4 9 4 2 7 m u ，x j ；z o u ，j p t e t r a h e d r o nl e t t 2 0 0 5 4 6 ，4 3 4 5 2 8 k a g a y a m a , t ；n a k a n o ，a ；s a k a g u c h i ，s ；i s h i i ，yo r g l e t t 2 0 0 6 ，& 4 0 7 2 9 m u ，x j ；z o u ，j p ；q i a n ，q f ；z h a n g ，w o r g l e t t 2 0 0 6 8 ，5 2 9 1 3 0 m e l i k y a i l ，gg ；m k r t c h y a n ，vm ；b a d a n y a n ，s h o c h e m h e t e r o c y c l i c c o u m p o u n d s , 1 9 8 5 , 2 1 ，2 5 3 3 1 ( a ) y a n g ，d ；x u ，m ；b i a n ，m y o r g l e t t 2 0 0 1 ，3 ，1 11 ( b ) y a n g ，d ；y e ，x y ；x u ，m ；p a n g ，k w ；c h e u n g ，k k a m 。c h e m s o c 2 0 0 0 ，1 2 2 ，1 6 5 8 3 2 j i a n g ，c h ；b h a t t a c h a r y y a ，a ；s h a , c k o r g l e t t 2 0 0 7 ，9 ，3 2 4 1 3 3 a l v a r e z m a n z a n e d e e ；c h a h b o u n ，r t e t r a h e d r o nl e t t 2 0 0 7 ，4 8 ，8 9 3 0 1 3 三价锰促进的有机反应研究第二章 第二章m n ( a c a c ) 3 通过配体转移 与硝基烯反应生成二氢呋喃衍生物 2 1 文献小结 二氢呋喃及其衍生物是一类具有生理、药理活性的化合物【1 】，并且常常见之于 天然产物中，是构成许多天然产物的基本结构。另外，二氢呋喃在有机合成中是 一类非常有用的中间体，可以通过氧化得到呋喃衍生物，也可以通过还原得到四 氢呋喃衍生物。因此，拓展合成二氢呋喃类化合物的新方法具有重要的意义。 2 0 0 5 年，y i l m a z 和p e k e l 用三价醋酸锰引发酰基腈与三取代的烯烃反应， 得到了3 氰基4 ，5 二氢呋喃衍生物【z 1 ( s c h e m e1 ) 。 c n + p h m n ( o a c ) 3 p p c n s c h e m e1 2 0 0 7 年，y i l m a z 【3 】报道了碳自由基对缺电子双键。【，伊不饱和酰胺的加成， 合成了二氢呋喃衍生物( s c h e m e2 ) 。 a r r 足c n + a ，mr 人y c n + a r 从n h 2 m n ( o a c ) 3 h 2 n o c _ - _ _ _ - 。_ i _ _ _ _ _ _ _ _ _ - n c r s c h e m e 2 h u a n g 和s h i 利用m n ( o a c ) 3 引发伊二羰基化合物与烯烃发生氧化环加成 反应生成二氢呋喃衍生物并且有痕量副产物二氢吡喃衍生物生成【4 】( s c h e m e3 ) 。 m n ( o a c ) 3 瓦丽而一r 1 4 + 从 + r ，_ ) = r 三价锰促进的有机反应研究第二章 r r + 。等r + s c h e m e3 2 0 0 8 年，n i s h i n o 课题组报道了三价醋酸锰引发三羰基化合物与烯烃反应， 得到了并杂环的化合物5 1 ( s c h e m e4 ) 。 r 切 i r 1 oo ，酽竺! 堕坐r a c o h r e f l u x r s c h e m e 4 综上所述，三价锰引发碳自由基与富电子烯烃、p - 不饱和酮、儡p - 不饱和酰 胺反应已有报道，但是，并未发现与伊硝基苯乙烯的反应报道，另外，伊硝基苯 乙烯中的硝基是一类非常“善变”的基团，可以通过还原得到氨基或羟氨基化合物 等，在合成中非常高的利用价值。所以我们选择伊硝基苯乙烯为反应底物进行探索。 2 2 结果与讨论 2 2 1 条件优化 基于我们以前的工作【6 】和对5 硝基4 ，5 - 二氢呋喃衍生物取代基团多样性的兴 趣，我们尝试用醋酸锰在醋酸中引发乙酰丙酮与伊硝基苯乙烯反应，很遗憾的发 现产物很复杂并且都是痕量的，受到我们以前三价锰配合物配体转移【7 1 研究的启 发，我们试图利用配体转移的方法来实现合成5 硝基4 ，5 二氢呋喃衍生物的目的。 首先，我们尝试合成了三乙酰丙酮锰【8 1 ( i ) ，然后利用三乙酰丙酮锰( i ) 与p - 硝基 苯乙烯反应，在二氯甲烷中回流2 0h 后发现有一个主产物，分离后经核磁、x 射 线单晶衍射等方法鉴定为2 甲基3 乙酰基一4 苯基5 硝基一4 ，5 二氢呋喃。 接下来，我们以三乙酰丙酮锰( i i i ) 与伊硝基苯乙烯( 1 ：1 ) 为模板反应( t a b l e 1 ) ，首先是对溶剂的考察：醋酸、甲醇、乙醇、二氯甲烷、1 ，2 二氯乙烷、乙腈、 甲苯和无溶剂。 三价锰促进的有机反应研究第二章 s o l v e n t 5 0 s c h e m e5 t a b l e1o p t i m i z a t i o no fs o l v e n t a o n 0 2 a a l ld a t aw e r eo b t a i n e du s i n gl m m o ls u b s t r a t e si nl o m ls o l v e n t bi s o l a t e dy i e l d 以醋酸作为溶剂时产物比较复杂并且为痕量；在甲醇中反应最快，但是产物 比较复杂，可能正是由于产物的复杂性导致产率比以乙醇作溶剂时低；在二氯甲 烷和1 ，2 二氯乙烷中至少生成两种产物并且反应非常慢；在乙腈中反应产物有两 种且产率较低；在甲苯和1 ，2 二氯乙烷中几乎不反应；无溶剂条件下也是至少有 两种产物生成，而在乙醇中( t l c 跟踪) 反应1 5 到2h 效果最好。 其次是对温度考察： o p h 分n 0 2 + m n ( a c a c ) 3 s c h e m e6 1 6 e t o h n 0 2 三价锰促进的有机反应研究 第二章 t a b l e2o p t i m i z a t i o no ft e m p e r a t u r e 8 a a l ld a t aw e r eo b t a i n e du s i n glm m o ls u b s t r a t e si ne t h a n 0 1 bd e t e c t e db y t l cm o n i t o r e dt h er e a c t i o n ci s o l a t e dy i e l d 我们发现在各个温度条件下反应都可以发生，只是在室温需要2 4h ，4 0 时需要8h ，5 0 条件下需要4h 反应才能结束。但是，我们用t l c 跟踪反应 发现在6 0 条件下反应2h 的时候效果最好，在7 0 和8 0 条件下反应 太快且产物比较复杂。 在确定最佳反应的溶剂为乙醇、温度为6 0 后，我们又对底物的比例进行了 优化，在伊硝基苯乙烯和三乙酰丙酮锰( i i i ) 的物质的量比分别为2 ：1 ，1 ：1 ，1 ：2 ， l ：3 ，1 ：4 时进行考察，发现在底物的比例为1 ：3 时效果最好，产率见( t a b l e3 ) 。 l a e t o h 6 0 s c h e m e7 t a b l e3o p t i m i z a t i o no fm o l a rr a t i o a h i 0 2 2 a e n t r y m o l a rr a t i