（应用化学专业论文）SbCllt3gt促进的有机反应以及在有机合成中的应用.pdf

摘要 摘要 三氯化锑( s b c l 3 ) ，与传统路易斯酸相比，具有毒性低，价格便宜，选择性好 等优点，在温和的反应条件下有效地促进多种有机反应的顺利进行，在有机化学中 有广泛的应用，如：促进碳一碳单键、碳一杂单键形成的反应、还原反应、基团选 择性保护反应和脱保护反应等。 另外作为不同于常规溶剂合成的方法，研磨具有操作简单、收率高、无环境 污染等优点等，甚至可以引起某些传统条件下不能进行的反应；微波可缩短反应 时间，提高反应的选择性和收率，减少溶剂用量，简化后处理。本论文主要采用 了研磨和微波两种技术手段，进一步拓展s b c l 3 在有机合成中的应用。研究取得了 以下几个方面的成果： 1 采用研磨的方法在无溶剂条件下s b c l 3 促进芳香醛和吲哚反应，高收率地合 成双吲哚甲烷类化合物( d i m ) 。该方法是对原有合成方法的有效改进。d i m 能促进 人体雌性激素的代谢，应用于预防胸癌，并可用来治疗多种癌症。 2 采用研磨的方法在无溶剂条件下s b c l 3 促进丙二酸亚异丙酯、巴比妥酸和芳 醛的k n o v e n a g e l 缩合反应，分别生成亚烃基丙二酸亚异丙酯、亚烃基巴比妥酸，均 为合成许多天然产物和杂环化合物中的重要中间体。 3 无溶剂条件下微波辅助s b c l 3 催化芳香醛和乙酸酐的反应，生成偕一二乙酸酯， 偕一二乙酸酯在中性和碱性介质中稳定，常作为醛基的保护官能团和有机反应中间 体，在有机合成中有着重要的地位，越来越得到人们的关注和重视。该方法具有 催化剂便宜，收率高，时间短，操作简单，无环境污染等优点，是快速合成偕二 乙酸酯的有效方法。 关键字：三氯化锑；有机合成；研磨法；微波辐射 a b s t r a c t a b s t r a c t c o m p a r i n gw i t ht r a d i t i o n a ll e w i sa c i d ，a n t i m o n yt r i c h l o r i d e ( s b c b i ) c a np r o m o t e v a r i o u so r g a n i cs y n t h e s e se f f e c t i v e l yu n d e rm i l dc o n d i t i o n s ，w i t ha d v a n t a g eo fl o w t o x i c i t ya n dc o s t ，a n di ti sa p p l i e di no r g a n i cc h e m i s t r yo naw i d er a n g ew i t ht h ef o c u s o nc a r b o n - c a r b o nb o n df o r m i n gr e a c t i o n s ，c a r b a o n h e t e r o a t o mb o n df o r m i n gr e a c t i o n s ， r e d u c t i o n s ，p r o t e c t i o na n dd e p r o t e c t i o nr e a c t i o n s f u r t h e r m o r e ，d i f f e r e n tf r o mg e n e r a lm e t h o d s ，g r i n d i n ge v e ns e t so f fs o m er e a c t i o n s t h a tc a n n o tb ec a r r i e do u tu n d e rt r a d i t i o n a lc o n d i t i o n s t h e r ea r en u m e r o u sm e r i t so fi t s u c ha s s i m p l ew o r k u pp r o c e d u r e ，h i g hy i e l d s ，a n de n v i r o n m e n t a lf r i e n d l i n e s s m i c r o w a v ec a l l i m p r o v es e l e c t i v i t i e sa n dy i e l d so fr e a c t i o n s ，s h o r t e nr e a c t i o nt i m e ， r e d u c et h ea m o u n to fs o l v e n ta n ds i m p l i f yp o s t - p r o c e s s i n g s g r i n d i n ga n dm i c r o w a v e w e r eu s e dt oe x p l o r et h ea p p l i c a t i o no fs b c l 3i no r g a n i cs y n t h e s i si nt h i sp a p e r m a i n v a l u a b l er e s u l t sa r el i s t e da sf o l l o w s ： 1a ne f f i c i e n tg r e e n p r o t o c o lh a db e e nd e v e l o p e df o rs y n t h e s i so fd i i n d o l y l a l k a n e s ( d i m ) b yt h er e a c t i o no fi n d o l ew i t ha r o m a t i ca l d e h y d e sc a t a l y z e db ys b c l 3u n d e r g r i n d i n ga n ds o l v e n t - f r e e c o n d i t i o n s d i i n d o l y m e t h a n e d e r i v a t i v e sc a np r o m o t e e s t r o g e nm e t a b o l i s mi nb o t hw o m e na n dm e na n dt h e ya r ef o u n du s e f u la p p l i c a t i o n si n p r e v e n t i n gf r o mb r e a s tc a n c e r , e v e ni nt r e a t i n gs o m es o r t so fc a n c e r s 2t h e k n o e v e n a g e lc o n d e n s a t i o no fa l d e h y d e sa n dm e l d r u m sa c i do rb a r b i t u r i c a c i du s i n gs b c l 3a s c a t a l y s tb yg r i n d i n gu n d e rs o l v e n t f r e ew a sa l s od e s c r i b e d c o r r e s p o n d i n ga l k y l e n em e l d r u m a c i da n db a r b i t u r i ca c i d ，w h i c ha r ea l li m p o r t a n t i n t e r m e d i a t e si no r g a n i cs y n t h e t i cc h e m i s t r ya n du s e da sv e r s a t i l es u b s t r a t e sf o ras e r i e s o fn a t u r a lp r o d u c t sa n dh e t e r o c y c l i cc o m p o u n d s ，a r ep r o d u c e ds m o o t h l yw i t hh i g h y i e l d s 3m i c r o w a v e - a s s i s t e d s y n t h e s i so f1 ，1 - d i a c e t a t e sc a t a l y z e db ys b c l 3f r o m a l d e h y d e sa n da c e t i ca n h y d r i d eu n d e rs o l v e n t f r e ew a sa l s or e p o r t e d 1 ，1 d i a c e t a t e sa s u s e f u ls y n t h e t i ci n t e r m e d i a t e sa n dp r o t e c t i n gg r o u p sf o ra l d e h y d e s ，a r es t a b l ei nn e u t r a l a n db a s i cm e d i a ，a n dp l a ya l li m p o r t a n tr o l ei no r g a n i cs y s t h e s i sa n da t t r a c tc o n s i d e r a b l e a t t e n t i o n s t h ep r e s e n tp r o t o c o lo f f e r e ds e v e r a la d v a n t a g e si n c l u d i n gl o wc o s to ft h e c a t a l y s t ，h i g hy i e l d s ，s h o r tr e a c t i o nt i m e ，s i m p l ew o r k u pp r o c e d u r ea n de n v i r o n m e n t a l f r i e n d l i n e s s ，w h i c hi sa ne f f i c i e n tm e t h o do fs y n t h e s i so f1 ，1 d i a c e t a t e si nas h o r tt i m e k e y w o r d s ：a n t i m o n yt r i c h l o r i d e ；o r g a n i cs y s t h e s i s ；g r i n d i n g ；m i c r o w a v ei r r a d i a t i o n 学位论文独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文 中引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上 已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人己用于其他学位申请的论文或 成果，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 明并表示谢意。 论文作者签名： 徐郝浑 学位论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属山东轻工 业学院。山东轻工业学院享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利，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，本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时， 署名单位仍然为山东轻工业学院。 论文作者签名： 导师签名： 日期：! ! 三l 年月日 山东轻工业学院硕 二学位论文 第1 章绪论 1 1 s b c l 3 在有机合成中的应用 锑( a n t i m o n y ) 元素符号为s b ，原子序数5 1 ，原子量1 2 1 7 5 ，位于第五周期第v a 族。锑的外围电子排布5 s 2 5 p 3 ，氧化态为0 、+ 3 、+ 5 ，其中稳定价态是+ 3 、+ 5 价。 锑有两种同素异形体：正常稳定的金属锑和非晶态的灰锑。金属锑呈蓝白色，具 有金属光泽。锑的化学性质不很活泼，室温下不能被空气中氧气氧化，它能跟氟、 氯、溴化合生成三价或五价卤化物川。 其中比较稳定的锑的卤化物是三氯化锑( a n t i m o n yt r i c h l o r i d e ) ，分子式s b c l 3 分子量2 2 8 1 1 ，无色斜方晶系结晶体。空气中稍微发烟，蒸汽压0 1 3 k p a ( 4 9 2 ) ， 密度4 7 5 9 c m 3 ，熔点2 3 0 ，沸点4 4 7 。c ，溶于氯仿、苯、二硫化碳、乙醚、丙酮 等有机溶剂，也溶于液体硫化氢、液体二氧化硫等各种无机液体，以及盐酸和酒 石酸等溶液。能抑制强酸对铁、钻、镍的腐蚀，也可加速剂锌、镉、锡、铬的溶 解【1 ，2 1 。 众所周知，路易斯酸可以催化很多反应，在有机合成中占有重要的地位。路 易斯酸的存在使得原本不能或不易进行的反应可以在温和的条件下完成，从而在 很大程度上丰富了有机合成的内容。本文将对近几年来s b c l 3 促进的有机反应以及 这些反应在碳一碳单键的形成、碳一杂单键的形成、还原反应、多种基团选择性的 保护、脱保护反应以及官能团的转换等方面的应用的最新研究进展作一简要综述。 1 1 1 碳一碳单键的形成 碳一碳单键的形成是有机化学中的一类重要反应，生成碳一碳单键的反应，主 要包括烯丙基反应、羟醛缩合反应、酯化反应、加成反应、双烯加成、傅一克酰基 化反应等。 ( 1 ) 烯丙基反应 在有机化学上，羰基的烯丙基化反应，是形成单键的重要形式，生成的高烯 丙醇是许多天然产物的重要片断，同时也是合成复杂大分子非常有用的中间体， 王为波等【3 】研究发现：室温条件下，双金属还原体系，s b c l 3 f e 或s b c l 3 a 1 ，催化 烯丙基卤化物和醛类发生烯丙基化反应，生成p 高烯丙醇，以d m f 或d m f h 2 0 为 溶剂，操作简单，反应条件温和，副产物少，反应收率高，反应的立体选择性好。 第l 章绪论 刚。+ 卧茹茄粉r 也 图1 1s b c l 3 催化的烯丙基反应 ( 2 ) 羟醛缩合反应 氧杂葸具有抗菌、抗病毒、抗刺激等生物活性，尤其氧杂葸衍生物是几种天 然产物的结构性的单元，而且本身具有内在的活性和吡哺环结构，被广泛用于颜 料，是重要的有机中间体。张占辉等【4 】报道- j s b c l 3 在无溶剂条件下，催化芳香醛 和5 ，5 二甲基1 ，3 一环基二酮的缩合反应合成9 芳基3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，9 六氢氧杂葸二 酮。该方法优点是高效、时间短、操作简单、反应条件温和、催化剂可重复利用。 o s b c i 3 s i 0 2 1 2 0 图1 2s b c l 3 促进羟醛缩合反应 ( 3 ) 酯化反应 邻苯二甲酸二乙酯，又称酞酸乙酯，可用作增塑剂、润滑剂、定香剂、气相 色谱固定液、酒精变性剂、喷雾杀虫剂。通常制备邻苯二甲酸二乙酯的方法是采 用醇酸直接酯化法，传统合成方法是以邻苯二甲酸酐和无水乙醇为原料，用硫酸 为催化剂进行酯化反应，酯化液经中和、脱水、分馏而得成品。硫酸具有氧化性 并可能导致磺化、碳化或聚合等副反应发生，使其选择性差，反应收率低，腐蚀 设备，污染环境。为了克服传统方法的缺点，杨亚婷【5 】报道了邻苯二甲酸酐和无水 乙醇为原料，以对甲基苯磺酸、a i c l 3 、s b c l 3 、s n c l 4 作催化剂，避免了传统方法 的缺点，催化剂可以循环使用，具有一定的应用价值。其中三氯化锑的活性远大 于其他三种。 c o o c 2 h 5 c o o c 2 h 5 图1 3s b c l 3 催化的酯化反应 ( 4 ) 加成反应 有机金属试剂与c 【，3 - 不饱和羰基化合物的1 ，4 力成反应是生成c c 单键的重要 反应，d e n m a r 等【6 】发现在催化帮j s b c l 3 ，p b ( o a c ) 2 存在条件下，芳基硅烷与0 c ，b 不 饱和羰基化合物( 酮、醛) 和硝基化合物发生共轭加成反应，乙腈、四丁基氟化胺 ( t b a f ) 为溶剂，反应温度为6 0 。c ，生成收率较高的芳基取代的羰基化合物或硝基 山东轻丁业学院硕士学位论文 化合物。 r ，念z + 州c 。r 2 ) 3 鼍蒜黔r z z = c o r 4 , c h o , n 0 2r l = a 呲a 邮2 ：m e ，e t a r y l 图1 4s b c l 3 促进的加成反应( a ) c h o 等7 1 报道了在室温条件下，催化齐j j s b c l 3 p d ( o a c ) 2 ，可促进四苯硼钠( n a b h 4 ) 和仪，f l _ 不饱和醛或酮发生共轭加成反应，在醋酸和醋酸氨为溶剂下，也生成芳基 取代的羰基化合物。 n a b h 4 焉器p h w 4 弋面商最瓣! 南一h 丫吖 p ih o 图1 4s b c l 3 促进的加成反应( b ) 吲哚的迈克尔加成反应，主要以质子酸或路易斯酸作为催化剂，催化吲哚和 缺电子烯烃发生加成反应，生成吲哚杂环化合物。最近，m a i t i 掣8 1 用s b c l 3 作催化 剂，在回流条件下，吲哚和0 c ，1 3 - 不饱和酮发生加成反应，生成相应的迈克尔加成 产物，取代位置只发生在吲哚上的3 位，没有任何的n 一烷基化产物生成，反应只需 6 小时。 3 r 1 + r 2 姒or 3 h h r 3 图1 4s b c l 3 促进的加成反席( c ) ( 5 ) i m i n od i e l s a l d e r 反应 包含吡哺并喹啉和呋喃并喹啉结构的物质具有多种生物活性和药用价值，这 类化合物的合成无论是在理论上还是应用研究方面均有重要意义。目前，芳胺、 芳醛, n 3 ，4 二氢吡喃或2 ，3 二氢呋喃参与的d i e l s a l d e r 反应是合成喹啉环重要途 径。m a i t i 等【9 1 实验证明，s b c l 3 作催化剂，乙腈为溶剂，芳香醛、苯胺、二氢毗喃 或二氢呋喃，分别合成吡喃并喹啉、呋哺并喹啉，缺陷是产物中包含顺式和反式 两种结构，必须通过薄层层析、重结晶，分别将两种产物分离、提纯。 第1 章绪论 r ，句n h 2 + 吱c h o ：等 图1 5s b c l 3 催化的l m i n od i e l s a l d e r 反应( a ) 在此实验基础上，m a h a j a n 等【1 0 1 进一步研究了产物吡喃并喹啉的立体选择性， s b c l 3 结合氢氧基磷灰石( h y d r o x y a p e t i t e ，h a p ) 作为高效催化剂，选择性地合成反 式吡喃并喹啉，可回收催化剂，并重复利用。 r 1 0 等 r 1 , r 2 = a l k y l h a l o ，o m e ，n 0 2 r 1 图1 5s b c l 3 催化下l m i n od i e l s a i d e r 反应的改进( b ) ( 6 ) f r i e d e l c r a f t s 酰基化反应 f r i e d e l c r a f t s 酰化反应是芳香族化合物最重要的反应类型之一。m a z i e 、r e s 等【1 1 】 报道了s b c l 3 和三氟甲磺酸( c f 3 s 0 2 0 h ) 作催化剂，催化完成甲苯的磺酰化。 9 卜| + g 洲 3s b c i3 c f 3 s 0 2 0 h c h 2 c 1 21 1 0 c o l m l p = 3 8 1 6 5 6 图1 6s b c l 3 催化的f r i e d e l - c r a f t s 酰基化反庸 1 1 2 碳一杂原子键的形成 ( 1 ) 开环反应 b 氨基醇在药物化学和有机合成领域都有着广泛的应用，该类化合物除了自身 具有重要生物活性以外，还可以作为中间体合成具有各种生物活性的新型杂环化 合物。利用胺与环氧烷的丌环反应合成t 3 氨基醇，传统合成方法主要是依靠提高 反应温度、加入强碱、但是高的反应温度和强碱会带来更多的副反应，过量的苯 胺则会给产物的提纯带来很多不便。m a h e s h 等【1 2 1 研究发现，常温下，s b c l 3 催化环 4 删吱 山东轻t 业学院颂上学位论文 氧化物、苯胺及其衍生物发生开环反应，得到高收率的p 一氨基醇，避免了常规方 法的缺陷。 。+ 叱n 固 s b c l 3 c h 2 c 1 2 + r t4 - 2 0 h d 一 图1 7s b c l 3 催化的开环反应( a ) 环氧化物和过氧化氢的丌环反应是生成d 一氢过氧基醇，最简单最直接的合成 方法。p 一氢过氧基醇是有用的医药中间体，尤其是合成具有抗疟疾作用的1 ，2 ，4 三嗯烷。“uy u h e n g 等 1 3 】报道了，用s b c l 3 s i 0 2 作催化剂，常温下催化环氧化物和 过氧化氢的开环反应，高收率的生成p 一氢过氧基醇。 s b c l 3 s i 0 2 o o h 图1 7s b c l 3 催化的开环反应( b ) 吲哚和吡咯衍生物是重要的含氮杂环化合物，在医药化学上有广泛的应用， 特别是3 一烷基吲哚有重大的生理和药用价值，因此出现合成吲哚和吡咯化合物的 多种方法，其中原子利用率最高的反应是吲哚和吡咯与环氧化物的开环反应。最 近，l i uy u h e n g 等 1 4 报道t s b c l 3 负载高岭土k 1 0 ，作为高效可重复利用的催化剂， 室温无溶剂条件下，催化含氮的杂环化合物如吲哚、吡咯和环氧化物反应，发生 开环反应，高收率生成相应的烷基化合物，具有较高的区域选择性。 r 1h o o + 么 r 1 广一 o + p h 户 鼎 图1 7s b c l 3 催化的开环反应( b ) h r 1 四 叼h 第1 幸绪论 ( 2 ) 碳一氦键的形成 二氢嘧啶酮及其衍生物具有重要的药理活性，如：这类化合物可用作钙通道 阻止剂及抗高血压药物等，在天然产物化学和合成化学中均占有重要的位置。近 年来出现了很多改进的方法，如改用不同的路易斯酸来促进该反应的进行以提高 反应收率等，c e p a n e c 等 1 5 1 报道了用s b c l 3 作催化剂，乙腈为溶剂，高收率合成二氢 嘧啶酮类化合物，在催化剂种类上，在溶剂相同的条件下，用z n ( o t f ) 2 、b i c l 3 、 c u ( o t f ) 2 、y b ( o t f ) 3 ，收率远低于用s b c l 3 作催化剂，另外还考虑了不同溶剂如： 乙醇、乙腈、四氢呋喃等对反应的影响。 10 - 10 0 m 0 1 s b c l 3 - - - - - - - - - - m e c n ， 图1 8s b c l 3 催化的c - n 键的形成( a ) 苯并二氮杂卓具有独特的生理活性和药理活性的杂环化合物，具有抗焦虑、 抗痉挛、镇静、催眠等的作用，在医学上常用作镇静剂和治疗心血管病等方面的 药物。最常用的合成方法有取代邻苯二胺与a ，3 - 不饱和酮的缩合反应、取代邻苯二 胺和b 二酮的反应，以及取代邻苯二胺和酮进行环缩合反应等。g a n a i 等【l6 】报道了 用s b c l 3 a 1 2 0 3 作为催化剂，加热至6 0 ，无溶剂条件下，采用一锅法合成苯并1 ，4 二氮杂卓，反应过程简单、高效、环境友好。 o + r 1 2 s b c l 3 a 1 2 0 3 ：面西试耐 图1 8s b c l 3 催化的c - n 键的形成( b ) r 1 在有机合成中，q 氨基膦酸酯，结构与相应的氨基酸和杂环类的磷酸酯、( o 氨基膦酸酯类似，被用作缩氨酸、抗生素、灭草剂、酶抑制剂，此外其抗真菌、 抗细菌的功能也被广泛应用。0 【氨基膦酸酯的合成一直受到化学家的关注。a m b i c a 等【1 7 】研究证明，利用s b c l 3 作为催化剂，芳香醛、芳香胺、亚磷酸二甲酯，三组分 “一锅法”反应，方便的合成0 【氨基膦酸酯类化合物。 $ 9 + 2 hn o = nh 山东轻工业学院硕上学位论文 仓c h o + 舀+ o p k h o m e 等 9 m o m e o m e 图1 8s b c l 3 催化的c - n 键的形成( c ) ( 3 ) 碳一氟键的形成 有机化合物中引入氟，能够改变了自身物理、化学、生物的特性，有的含氟 化合物具有药学和保护基的功能，往往含氟化合物合成过程中，反应条件苛刻， 时问长，收率低。因此人们积极探索如何简单、有效、安全的合成含氟化合物。 c h a n gy i n g 等【1 8 】报道了s b c l 3 作催化剂，无溶剂条件下，控制温度在9 0 。c ，二苯酮 与含氟化合物： 双( 2 一甲氧基乙基) 胺】三氟化硫( d e o x o f l u o rr e a g e n t ) 反应2 4 h ，生 成偕二氟化物。相同条件下，二苯基乙二酮与含氟化学品( d e o x o f l u o rr e a g e n t ) 生 成对应的四氟化合物。 r o r d e o x o f l u o r ( 3 e q u i v ) n e a t9 0 l2 4 h d e o o f i u o r ( 3 e q u i v ) n e a t 9 0 ( 2 4 h r r r 图1 9s b c l 3 催化的c f 键的n l i l 茈( a ) l a l 等1 9 1 实验研究发现，s b c l 3 做催化剂，二氯甲烷为溶剂，硫酮与含氟化合物 ( d e o x o - f l u o rr e a g e n t ) ，生成偕二氟化物，室温下即可完成。该合成方法简单、条 件温和，对合成其他偕二氟化物有借鉴意义。 n s d e o x o f 1 u 。rr e a g e n t 舔赫x 图1 9s b c l 3 催化的c f 键的形成( b ) 一般情况下，o c 一氟化亚砜或0 【一氟砜，是通过亚砜和x n c l 3 反应得到的，条件苛 刻，反应很难进行。w n u l ( 等【2 0 i 发现温和催化剂s b c l 3 即可催化含有a 氢原子的亚砜 和二乙胺基三氟化硫( d a s t ) 反应，反应条件和反应时间不同，生成不同的产物。 第1 章绪论 x 之， - 3 0 。c 5 m i n r ， 创- 图1 9s b c l 3 催化的c f 键的形成( c ) 罱a 藩。 图1 9s b c l 3 催化的c f 键的形成( d ) 硒化物和硫化物在有机合成中是有用的试剂和重要的中间体，陆根良等2 2 1 找 到一种快速合成硫酯和硒酯的方法，该方法的优点是充分利用原料、简单、条件 温和、收率高，即在s m s b c l 3 催化系统下，溴代酯类与二硫化物、二硒化物反 应，分别合成o c 硫酯、f , 硒酯。 b r c h 2 c 0 2 r 1 + r 镓z z 斋r 2 z c h 2 c 0 2 r 1 z 2 s ，s e 图1 1 0s b c l 3 催化的c - s 键的形成 1 1 3 还原反应 ( 1 ) 醛的还原 醛在铂、钯、镍等催化剂作用下，还原为相应的一级或二级醇，有些反应需 加温、加压或特殊催化剂进行。王为波等【2 3 】研究发现，在d m f 矛h 水( 1 ：1 ) 混合溶剂 中，双金属还原体系s b c l 3 a i 或s b c l 3 z n ，都能高效催化醛生成相应的醇。 s b c i 。a io rs b cj 。z n r c h o 葫面前一r c h 2 0 h 图1 11s b c l 3 促进的还原反应( a ) v 杰丫 山东轻工业学院硕一卜学位论文 在该还原体系下不饱和醛被还原为相应的醇，而双键没有参与反应，可见该 反应具有较好的区域选择性1 3 j 。 ( 2 ) 硝基苯的还原反应 硼氢化钠在有机合成中扮演很重要角色，但是没有报道应用于硝基化合物和 其他官能团的还原。一些过渡金属的盐类使得n a b h 4 还原性加强，女n n a b i - 1 4 n i c l 2 ， n a b h 4 c u 2 c 1 2 ，n a b h 4 c o c l 2 ，主族金属也能起到相似的作用。任平达等【2 4 1 研究 发现，硝基苯及其衍生物在n a b h 4 s b c l 3 的还原体系下，生成相应的苯胺及其衍生 物。 a t - n 0 2 n a b h 4 一s b c l 3 e t o h a r - n h 2 图1 11s b c l 3 促进的还原反应( b ) ( 3 ) y 酮a ，p 不饱和羰基化合物的还原反应 近年来，l i a l h 4 联合金属卤化物做催化剂，选择性还原多官能团化合物的研 究日益也增多。比较常见的是q ，b 不饱和酮被还原为相应的酮，催化剂为 l i a l h 4 m e t a lh a l i d ( c u 2 1 2 ，c u z b r 2 ，t i c l 3 ) ，s a y a n a = 等【2 5 j 报道了0 条件下，用四氢 呋喃作溶剂，s b c l 3 l i a l h 4 还原1 ，酮0 【，f 3 - 不饱和羰基化合物，生成相应的二酮。 o r 矿姒r z o s b c l 3 - l i a i h d o r v 以r z o r 1 = c h 3 ，p h ；r 2 = c h 3 ，p h ，o e t 图1 1 1s b c l 3 促进的还原反应( b ) 1 1 4 保护反应 ( 1 ) 羰基的保护一乙缩醛反应 醛酮在酸性催化剂作用下，与两分子醇反应，并失水，变为缩醛或缩酮，在 有机合成上，常被用来保护醛或酮的羰基。王为波等【3 】尝试s b c l 3 z n 或s b c l 3 a 1 作 催化剂，醛、酮与醇反应，生成缩醛或缩酮。乙缩醛反应适用于各种各样的羰基 化合物，尤其是酸性的杂环化合物如：呋喃醛，同时也适用于乙二醇或丙二醇， r k 时s b c l 3 - a i o r s b c l 3 - z n = _ r 辩3 r 批r ：+ r 3 - 口父s 图1 1 2s b c l 3 促进的保护反应( a ) ( 2 ) 醇、苯酚、胺类的保护 9 第l 章绪论 保护官能团是合成目标分子的主要主旨。醇、苯酚、胺类转化为形成醋酸盐， 在有机、药学、羰基化合物以及多步合成的最为有用和灵活的转变方式之一。另 外羟基更容易形成稳定酸酐，而且容易水解。b h a t t a c h a r y a 2 6 1 研究了无溶剂条件下 s b c l 3 催化下的醇、苯酚、胺类、糖类与乙酸酐发生乙酰化反应，反应条件温和， 时间较短，操作简单。 h 3 c r x h + h 3 c x = o n h 篙n e a tr t 生耿几吼 +u ，d v ，、u 图1 1 2s b c l 3 促进的保护反应( b ) 1 1 5 脱保护反应 ( 1 ) 羰基的脱保护 缩氨基脲( 半卡巴腙) 性质稳定，容易合成，常用于羰基的保护，在有机合成上 逐渐吸引广大化学家的兴趣，也广泛应用于羰基化合物的提纯和鉴定。m i t r 等【2 7 】 发现微波辐射，无溶剂条件下，缩氨基脲在s b c l 3 催化下，生成酮，该反应提供一 种简便、快速、高效、高产的羰基脱保护的方法。 r 1 c ：n n h c o n h ，皇! ! ! ! ，r 1 c = o 三f 。n h 2 1 函袁斋r c = 。 幽1 1 3s b c l 3 促进的羰基的脱保护 ( 2 ) 羟基的脱保护 在合成化学上，常见羟基的保护基如：苯基( b z ) ，苯甲酰基( b n ) ，乙酰基( a c ) ， 对甲苯磺酰基( t s ) ，三苯甲基( t r ) ，叔丁基二苯基硅烷基( t b d p s ) 等，由于容易羟 基引入保护基，而且在酸性和中性条件下稳定，所以在合成多官能团的化合物的 反应中，容易选择性引入和选择性脱去羟基保护基，是决定合成成败的关键所在， 在有机合成中具有重要的意义。 武钦佩等【2 8 】研究t s b c l 3 作催化剂，c h 3 c n h 2 0 为溶剂，脱去羟基保护基三苯 甲基( t r ) 。在同样的条件下，也适用于5 三苯甲基尿嘧啶核苷脱去三苯甲基，生成 尿嘧啶核苷的反应。 h o -o k ，、i h o t r 。l 。r 备h 。l o rn o 人o r 百丽丙：高+ h o 人 r = b z ，b n t s t b d p s 。弋。弋。 山东轻工业学院硕士学位论文 s b c k 2 + h o c h 3 c n h 2 0 图1 1 4s b c l 3 促进的羟基的脱保护( a ) 武钦佩等口9 1 还研究了在相同条件下，s b c l 3 为催化剂，乙腈为溶剂，脱去羟基 保护基叔丁基二甲基硅烷基( t b d m s ) 的反应，当同时存在其他的羟基保护基苯甲 酰基时，脱去保护基有先后顺序。 t b d m s o 凡。r 斋h 。火。rt 人。r 鬻矿h 。凡。r r = b z ，b n ，t s ，t b d p s t b d m s o t b d m s o t b 。m s 。、人。b z 石五静h 。、人。b z ( 12 0 m i n ，8 3 ) t b d m s oh o 一一一 is b c l 3i 碣叫s o 0 8 z 而斋帅0 8 2 ( 2 4 0 r a i n ，9 2 ) 图1 1 4s b c i 3 促进的羟基的脱保护( b ) 在羟基保护方法中，丙酮化物( 丙亚基缩酮) 是保护1 ，2 ，1 ，3 二醇最常用的方 法，武钦佩等3 0 研究了s b c l 3 作催化剂，存在羟基保护基：苯基、苯甲酰、对甲苯 磺酰基、三苯甲基、叔丁基二苯基硅烷基，多种丙酮化物的脱保护反应。反应式 如下： 1 1 6 其他反应 h o 盖簪_ p l 泺 r = b n ，b z ，t s ，t r ，t b d p s 图1 1 5s b c l 3 促进的二醇的脱保护 r o b i n s 等【3 1 1 实验报道2 一氨一6 一卤腺嘌呤核苷与亚硝酸叔丁酯，在s b c l 3 的催化下 生成2 一氯一6 一卤腺嘌呤核苷，条件在- 1 0 。c 一5 温度下。 第l 市绪论 x x x = f - c l 图1 1 6s b c l 3 促进的其他反应 1 2 研磨法在有机合成中的应用 c i 传统观点认为，有机化学反应一般需要溶剂的参与，在溶液中反应物分子能 均匀分散，平稳地交换能量。然而，使用溶剂一方面增加了生产成本，另一方面 大多数的有机溶剂具有易挥发、易燃、易爆、有毒、污染环境等缺点，增加了生 产的危险性，因此使用溶剂做介质，使得成本增加，后处理麻烦，对环境污染较 大。近年来，一些研究结果表明，某些有机合成反应若没有溶剂的介入，反应体 系的微环境不同于溶液中，使得反应局部高浓度，在反应速度、产物收率、反应 选择性方面，均较溶液法有显著优势，避免溶剂使用溶剂所带来的危险性【3 2 3 3 】。 同时，在固体状态下，反应分子有序排列，可实现定向反应，提高反应的选择性 和空间效率。因此，研究固态有机反应不仅对有机化学的发展有重要的理论和实 际意义，也将为生命科学的研究提供理论依据 3 4 j 。 然而，并不是所有的有机反应都能在固体状态下进行，一些有机反应在固态 状态下是易爆的，使用溶剂是必要的，对有机合成反应来说，选择合适的反应条 件是非常重要的，对于那些固体状态下反应进行比较温和的反应，固态反应是较 好的选择，而对于那些在固体状念下过于强烈的反应，不使用有毒溶剂的液相反 应是较好的方法，但是从实验室走向规模化生产还须在理论上和实际上继续探索。 研磨能够加速化学反应，近几十年来研究者将研磨法应用于固态有机合成， 取得了一些成效，广泛应用于氧化还原反应、缩合反应、加成反应、偶联反应、 重排反应等。本文以下就近年来一些典型的研磨法在固相有机反应中的应用作一 简单介绍。 1 2 1 氧化还原反应 ( 1 ) 酚的氧化和还原 将等摩尔的对苯二酚及硝酸铈( i v ) 铵混合后，在研钵中共同研磨5 1 0m i n ，然 后于密闭容器中放置4 8 h ，得到高收率的氧化产物对苯醌 3 5 】，控制不同的条件，可 实现对苯醌向对苯二酚的转化。 山东轻工业学院硕上学位论文 图1 17 研磨促进苯二酚的氧化还原 ( 2 ) b a e y e r - v i l l i g e r 氧化反应 t o d a 等3 6 1 研究比较了一些酮在过氧酸催化下的b a e y e r - v i l l i g e r 氧化反应，发 现他们在固态比在氯仿溶液中反应速度快，收率高( 3 9 - - 一9 5 ) 。 r 1 c o r 2 m c i c 6 h 4 c 0 3 h r l c o ，r 2 图1 18 研磨促进b a e y e r v i l l i g e r 氧化反应 ( 3 ) 酮的还原 将酮与一定量的硼氢化钠在玛瑙研钵中仔细混合研磨后，置于干燥器皿内室 温保持5 d ，每天搅动一次；或将反应物置于试管内连续振摇1 d 。二者得到几乎相 同的结果【3 7 】，收率达5 3 - 一1 0 0 。 r 1c o r 2 型坐些- r 1 c h o h r = _ - 图1 1 9 研磨促进酮的还原 1 2 2 缩合反应 醇醛缩合反应在有机合成中有广泛的用途，在无溶剂的条件下，某些醇醛缩 合反应较溶液中更有效，而且表现出较高的立体专一性。 在室温下研磨苯乙酮、对甲基苯甲醛和k f a 1 2 0 3 ，在无溶剂条件下即可进行， 在较短时间1 为( 2 7 4 5 m i n ) ，即可反应，并得到( 9 4 9 8 ) 的q ，p 不饱和酮【3 引。如果 以乙醇为溶剂，k f a 1 2 0 3 为催化剂，采用回流搅拌反应收率较低。 a r c h o+ c h 3 c o p h k f a 1 2 0 3 ，r t g r i n d i n g ，s o l v e n t - f r e e a r c h - - - c h c o p h 图1 2 0 研磨促进的缩合反应( a ) 芳香醛和环酮也能发生类似的缩合反应将o 5 m m o l 环酮、l m m o l 芳香醛和 3 m m o l n a o h 在玛瑙研钵中混合，在室温下研磨3 一- - 5 m i n ，得到有颜色的固体，纯 化后得到高收率的o 【，q 双亚苄基环酮，收率5 0 , - - - , 9 6 3 9 1 。很显然，这种固固相 。洲杰丫 第l 章绪论 反应是合成仅，0 c 一双亚苄基环酮的一种简单有效的方法。 一詈洲c o 图1 2 0 研磨促进的缩合反应( b ) 1 2 3m i c h a e l 加成反应 吡唑啉酮、吲哚等含活泼c h 的氮杂环化合物也可与0 c ，p 不饱和化合物发生 固态m i c h a e l 加成反应。在室温下，研磨4 芳亚甲基3 甲基1 苯基5 吡唑啉酮与 过量的吡哗啉酮或吲哚的固体混合物，然后室温放置使其反应，分别得到m i c h a e l 加成的产物【40 1 。立体选择性高，是一种制备同碳上含多个杂环基团的有效方法。 + m e 图1 2 1 谚f 屠促进m i c h a e l 加成反应 1 。2 4 偶联反应 1 ，1 联一2 萘酚的合成主要采用p 一萘酚和f e c l 3 水相合成方法。这种方法，产生 大量的废水，污染环境，且设备利用率偏低。r a s m u s s e n 等报道用固相合成方法 可以解决上述问题，即将1 3 一萘粉矛i f e c l 3 6 h 2 0 和n a c l 置于球磨器中研磨1 h ，得到 8 7 的偶联产物。此方法操作简便，且反应速度快，收率高，是一种对环境友好的 合成方法。 g a 。产一 图1 2 2 研磨促进偶联反应 1 2 5b e c k m a n n 重排反应 g h i a c i 等【4 2 1 报道在固相条件下，用a 1 c 1 3 作为试剂，将各种酮肟和a 1 c 1 3 以不同摩 尔比混合，在4 0 8 0 。c 下，研磨3 0 m i n ，得到收率1 0 0 的b e c k m a n n 重排产物，即各 1 4 山东轻工业学院硕上学位论文 类酰胺化合物。 r - - c - n o h + a i c l 3型垒：塾坠 是1 。 州c 1 r - - c ：n o a l c i ，鲢曼型i 旦g r - - c n h r 1 i l 。 i i r 0 图1 2 3 研磨促进b e c k m a n n 重排反应 1 3 微波在有机合成中的应用 微波是指波长0 1 1 0 0 c m ，频率介于3 0 0 m h z 3 0 0 g h z 的电磁波，最早应用于军 事，以后进入人类社会各个领域。微波应用于有机合成的研究始于1 9 8 6 年，g e d y e 等【4 3 】通过比较常规条件与微波辐射条件下进行酯化、水解、氧化等反应，发现在 微波辐射下，反应得到了不同程度的加快，而且有的反应速度加快了几百倍。