（化学专业论文）二茂铁联烯衍生物的合成及偶联反应研究.pdf

原创性声明 1 9 i ti l l l l l l l t li l l l l ti i i t l l l l l l l li iii l l l l l l l y 18 8 8 6 3 1 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。除本文已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得凼墓直太堂及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 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 日期： 指导教师签名：噬倦f 氢 日期： 知4 皇：立正 在学期间研究成果使用承诺书 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：内蒙古 大学有权将学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论 文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间 取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研 究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意；若用于发表论文，版权单位必 须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。 学位论文作者签名：缝叁釜 日 期：至趔：薹：21 指导教师签名：幺盗凰 日 期：4 上丑一 内蒙古大学硕士学位论文 二茂铁联烯衍生物的合成及偶联反应研究 摘要 联烯衍生物是一类结构独特的重要的有机中间体，它不仅广泛应用于有机合 成，同时也是许多天然产物的重要组成片段。而二茂铁联烯衍生物作为其中一员， 到目前为止还没有关于其合成的报道，因此对它的合成研究有着重要的意义。二 茂铁联烯衍生物的偶联反应在有机合成化学中具有重要的应用前景，例如联烯与 金属有机试剂反应或在过渡金属催化下与卤代烃反应，可以合成一系列二茂铁联 烯衍生物，而联烯与亲核试剂及重氮羰基化合物的反应，又可通过选择催化剂及 实验条件来构筑各种复杂化合物。由此可见，在过渡金属催化下，联烯衍生物参 与的反应具有多样性和广泛性。因此，研究二茂铁联烯衍生物的合成及其参与 的反应在有机合成中有着重要意义。 本文研究发现，在c u i 催化下，以二异丙胺为碱，乙炔基二茂铁为底物，在 甲苯中与多聚甲醛反应，以9 0 的产率得到了1 ，2 丙二烯基二茂铁。接着，在1 ，3 二取代联烯衍生物的合成中，我们发现，z n l 2 作催化剂，吗啡啉为碱，苯甲醛和 乙炔基二茂铁在甲苯中可以有效地反应，以9 0 的产率合成了3 苯基1 ，2 丙二烯 基二茂铁；随后对底物的普适性进行了研究，发现大部分芳香醛的产率都较高， 而脂肪醛则没有得到相应的联烯衍生物。最后，对二茂铁联烯衍生物的偶联反应 进行了初步探索。 关键词：乙炔基二茂铁，二茂铁联烯衍生物，催化，合成，偶联反应 ， 内蒙古大学硕士学位论文 s t u d i e so nt h es y n t h e s i s0 f a l l e n y l f e r r o c e n ec o u m p o u n d sa n dt h e i r c o u p l i n gr e a c t i o n a b s t r a c t a l l e n i cd e r i v a t i v e sa r ea l li m p o r t a n tc l a s so fo r g a n i ci n t e r m e d i a t e sw i t hu n i q u e s t r u c t u r e t h e ya r en o to n l yw i d e l yu s e di no r g a n i cs y n t h e s i s b u ta l s oe x i s t 嬲 i m p o r t a n ts e g m e n t si nm a n y n a t u r a l p r o d u c t s a m o n gw h i c h ，a l l e n y l f e r r o c e n e d e r i v a t i v e sh a v en o tb e e ns t u d i e de x t e n s i v e l y ，a n ds of a rt h e r ei sn or e p o r to nt h e s y n t h e s i s a n dr e a c t i o n so ft h e s en o v e lc o m p o u n d s t h ec o u p l i n gr e a c t i o n so f a l l e n y l f e r r o c e n ed e r i v a t i v e sw i l lb ew i d e l ya p p l i e di no r g a n i cs y n t h e s i s f o re x a m p l e ， as e r i e so fa l l e n y l f e r r o c e n ed e r i v a t i v e sc a l lb es y n t h e s i z e db ya l l e n y l f e r r o c e n ew i t h a r y lh a l i d ec a t a l y z e db yt r a n s i t i o nm e t a l s ，a n dt h er e a c t i o no fa l l e n y l f e r r o c e n e 埘m n u c l e o p h i l e so ra d i a z o c a r b o n y lc o m p o u n d sc a na c h i e v e d i f f e r e n tp r o d u c t sb y u s i n gv a r i o u sc a t a l y s t s a n de x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s t h u s ，u n d e rt h ec a t a l y s to f t r a n s i t i o nm e t a l ，d i s c u s s i o nt h ec o u p l i n gr e a c t i o n so fa l l e n y l f e r r o c e n ec o m p o u n d s h a v es o m ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e i nt h i sp a p e r , w er e p o r t e dt h a tt h ep r o p a - 1 ，2 一d i e n y l f e r r o c e n ec a no b t a i n e db yt h e r e a c t i o no fe t h y n y l f e r r o c e n ew i t l lp a r a f o r m a l d e h y d eu s i n gc u ia l sc a t a l y s ta n d 。p r 2 n h 弱b a s ei nt o l u e n ew i t h9 0 y i e l d t h e nt h ec r a b b 6h o m o l o g a t i o nr e a c t i o n s m o d i f i c a t i o nw a su s e dt os y n t h e s i z e1 , 3 - d i s u s t i t u t e da l l e n ed e r i v a t i v e s b yu s i n g z n l 2 弱c a t a l y s t a n d m o r p h o l i n e 弱b a s e ，w e o b t a i n e d 3 - p h e n y l p r o p a - 1 , 2 - - d i e n y l f e r r o c e n et h r o u g ht h er e a c t i o no fe t h y n y l f e r r o c e n ew i t hb e n z a l d e h y d ei n t o l u e n e ，a n dg o tt h ep r o d u c tw i t ht h ey i e l do f9 0 n e x t ，t h eu n i v e r s a l i t yo ft h e s u b s t r a t e sh a sb e e ns t u d i e du n d e rt h eo p t i m i z e dr e a c t i o nc o n d i t i o n s w ef o u n dt h a t i u 内蒙古大学硕士学位论文 目录 第一章绪论1 1 1 联烯化学的概述1 1 2 联烯化合物的合成方法介绍2 1 2 1 由烯烃化合物合成2 1 2 2 由环丙烷衍生物合成。3 1 2 3 由炔丙基化合物合成4 1 2 4 由c r a b b 6 反应合成1 l 1 2 5 其它合成方法13 1 3 联烯化合物在合成中的应用1 5 1 3 1 联烯参与的加成反应一15 1 3 2 环化反应1 9 1 3 3 联烯在过渡金属催化下的反应2 0 1 3 4 氧化反应2 4 1 4 研究课题的提出：2 6 第二章实验部分2 7 2 1 实验仪器和试剂2 7 2 1 1 实验仪器2 7 2 1 2 实验试剂2 7 2 2 原料的制备2 9 2 2 1 乙酰基二茂铁的制备2 9 2 2 23 - 氯3 二茂铁基丙烯醛的制备2 9 2 2 3 二茂铁乙炔的制备2 9 2 2 4 二茂铁甲醛的制备3 0 2 2 5q 重氮乙酸乙酯的制备3 0 2 2 6 甜重氮苯乙酸甲酯的制备3 0 2 3 实验结果和讨论3l 2 3 1 1 ，2 一丙二烯基二茂铁的合成条件优化3l 2 3 21 ，3 - 二取代1 ，2 丙二烯化合物合成研究3 4 i v v 内蒙古大学硕士学位论文 1 1 联烯化学的概述 第一章绪论 联烯是指一类含有1 ，2 一丙二烯官能团的不饱和化合物，本身具有独特的结 构。联烯官能团的三个碳原子中，末端两个s p 2 杂化的碳原子，以剩余的未杂化 的p 轨道与中间s p 杂化的碳原子的两个互相垂直的p 轨道交盖，形成两个互相 垂直的楗( s c h e m e1 1a ) 。这一方面使这三个碳原子上有着不同的电子云密度， 具有独特的反应活性，可以发生亲核及亲电加成；同时当联烯1 位和3 位碳上的 氢被其它基团取代时，由于受取代基团的立体、电子等因素影响，更赋予了联烯 化合物特有的反应性，另一方面也使联烯构成了一个轴手性因素。 近十几年来，联烯化合物的许多新反应所显示的良好的反应性和选择性，使 其在化学研究上起着不可小觑的作用。 但目前，联烯化学的研究还处于起步阶段，无论是联烯的合成还是联烯参与 的化学反应都还有许多问题尚需解决【m 】，这主要是由其自身独特的结构和反应 活性所引起的。早在1 8 7 5 年，v a n t th o f f 就推测联烯结构的存在，并指出：联 烯的7 c 电子云排列应处在互相垂直的两个平面上( s c h e m e1 1b ) ，联烯是一个具 有潜轴手性的结构单元【4 a 】。但由于这种结构的化学键张力强大，而当时也没有波 谱技术能够证明其推测的正确性，化学家们一直认为这种结构是不可能存在的。 1 8 8 7 年，b u r t o n 和v o np e c h m a n n 通过人工的方法首次合成了联烯【枷，但是根 据质谱判断，化学家一直认为合成的是炔烃而非联烯。直到后来，随着红外波谱 技术和拉曼波谱技术的出现，人们才真正证明了联烯结构的存在。到目前为止， 关于各类联烯化合物的制备以及化学性质，化学家们已经进行了一定程度的研 究。 n o 兰：柑： h ，t 太h 兰 ：j h s c h e m e1 1 内蒙古大学硕士学位论文 联烯化合物的合成方法介绍 自联烯的结构被确定以来，各种联烯的合成方法被不断的报道，其中主要包 括以下几种【1 。, 2 b , 5 】。 1 2 1 由烯烃化合物合成 x 旦尸一昭卫r r 2 “ 卢= “n r 2 r 1 支” r ，r 2 s c h e m e 卜2 在烯烃的邻位通过消除反应引入一个双键形成联烯( s c h e m e1 2 ) ，这是化学 家最早发现合成联烯的方法，但该方法往往会伴随其它副反应的发生，即在消除 反应时很可能生成炔烃或1 ，3 二烯，这极大限制了使其在合成中的应用。+ 1 9 9 6 年，b r u m m o n d 掣6 】首次由酮出发，通过烯醇磷酸酯中间体，合成了联 烯( s c h e m e1 3 ) 。该方法可用于大环联烯的合成。 0 。l d a 6 0 c i i u a , - i o 八认1 面丽 7 8 0 ct or t 1 5 ：1 0 ，e ：z l d a - - _ - - - - - - - - p t h f ，一7 8 0 c 1 5 ：1 0 。e ：z s c h e m e1 3 2 0 0 0 年，t a k a h a s h i 等【7 如1 通过三步反应，以醛为底物，在钯催化剂作用下 合成联烯( s c h e m el - 4 ) 。 r c h o c b r 4 p p h 3 d p b p = r a y b i b r ( c h 2 = c r ) z n c l p d ( p p h 3 ) 4 n u s c h e m e1 4 2 p d d p b p r i r 泠 i b r 1 r 念 、n u 内蒙古大学硕士学位论文 2 0 0 9 年，t a k a h a s h i 等7 。】研究报道了在钯催化剂作用下，由环状仅，p 不饱和 酮经过亲核加成反应，以较高产率合成了环状联烯化合物的反应( s c h e m e1 5 ) 。 咿二b ， oh 2 ) 。型! 一 p d - c a t n 6 n u = c m e ( c 0 2 m e ) 2 ，c ( n h a c ) ( c 0 2 e t ) 2 ，n ( b o c ) 2 s c h e m e1 - 5 1 2 2 由环丙烷衍生物合成 由烯烃出发，通过卡宾加成生成环丙烷中间体，在碱性条件下发生消除重 排反应生成联烯( s c h e m e1 - 6 ) 。该种合成方法最早是由d o e f i n g 等【8 】在1 9 5 8 年报 道的，随后m o o r e 团队【9 】以及s k a t t e b o l 等【1 川报道了相关的研究成果，通过使用 碱试剂在低温条件下反应得到了联烯化合物。该反应是在强碱条件下进行，因此 其使用受到很大局限。 r ，r 2 生r ，犬r 2 争r 广 1 9 9 6 年，s c h l e y e r 等【l l 】对环丙烷化合物开环生成联烯的机理( s c h e m e1 - 7 ) ， 以及产物的结构和性能进行了研究，确定了反应过程的能量变化。 姆舢燃 他们进一步对该类型的反应进行了研究，并在第二年报道了相应的研究结 果，利用d o e n n g m o o r e - s k a r e b a l 反应，由环丙烷衍生物制各得到了相应的联烯 化合物( s c h e m e1 - 8 ) 【1 2 1 。 m r 签1 r 2 导州r 楚1 r 2 l i h a i a 2 一譬h 毒r 2 产= 弋 ， ， s c h e m e1 8 3 )l， 一 州 i 1 吲 q 一 内蒙古大学硕士学位论文 2 0 0 1 年，日本科学家s a t o h 等【1 3 1 通过d o e f i n g m o o r e s k a t t e b o l 反应，用1 氯环丙基苯基砜在格氏试剂作用下开环得到联烯( s c h e m e l 9 ) 。 一rmgcl(；rl麴r r 二 1 v 飞3 _ - - 一 、， z 4 t a k a h a s h i 等t 1 4 1 以烯基硅烷作为底物，经环丙烷中间体，开环以及钯催化重 排，制备得到多取代联烯类化合物( s c h e m e1 1 0 ) 。 x 圈，詈妁s i ，畚r ，警器r 1 跫r r 1 ，r 2 r 3 ：h a l k y l , a r y l m n u ：n a c m e ( c o o m e ) 2 】 n u 【s 1 = s 。m e 3 ，s m e 2 p h 笺【 c n ( ( b n 。h c a ) 2 c 】c o o e 2 1 1 2 3 由炔丙基化合物合成 这是目前合成联烯的主要方法，随着各种过渡金属试剂，特别是过渡金属催 化剂的研究和使用，炔丙基化合物及衍生物可以以不同的反应历程合成联烯，如 s n 2 取代、s n 2 还原、加成、迁移、过渡金属催化以及光环化反应等。 炔丙基化合物的s n 2 取代反应是制备联烯的常用方法( s c h e m e1 1 1 ) 。其基 本反应历程为：亲核试剂y ( 一般为金属试剂) 亲核进攻炔基，炔基重排生成联 烯。 江r 孓沁y ， h x ：离去基团 y ：取代基团m ：有机金属 s c h e m e1 1 1 在具体的反应研究过程中，化学家通过改变不同的亲核试剂和离去基团，使 用各种金属催化剂，对该反应进行了大量的研究和改进。 甲磺酰酯基是较优的离去基团，铜锂试剂中的亲核部分进攻炔碳原子，炔 4 融融 刚汰 c o，& h l 2甲愆 内蒙古大学硕士学位论文 酯中的o t c 上的磺酸酯基离去，发生s n 2 取代，得到相应的联烯产物， 多以外消旋化为主。1 9 8 2 年，f e l d m a n 等【1 5 】利用炔丙基磺酸酯的化合 u b r ：发生选择性s n 2 取代反应合成了天然产物( 士) p a n a c e n e ( s c h e m e m s o m s = m e t h a n e s u l f o n y l h b r 。气 h s c h e m e1 1 2 1 9 9 2 年，g o r d o n 和t a b a c c h i 1 6 ：i 生l i c u ( c h 3 ) c = c h 2 】2 c u c n 的作用下，引入 异丙烯基，合成了环外联烯( s c h e m e1 - 1 3 ) ，开创了合成取代联烯的新途径，但 由于在反应过程中，亲核试剂还可直接进攻亚磺酸酯基发生副反应，所以联烯的 最终产率仅为3 5 。 ) m e l i c u 【( c h 3 ) c = c h 2 】2 。c u c n h m e o s b t ：o s i t b u m e s c h e m e1 - 1 3 1 9 9 1 年，g o o d i n g 箸j 9 1 刀利用炔丙基溴化物和有机铜化合物发生非立体选择的 s n 2 取代反应得到相应的联烯衍生物( s c h e m e1 1 4 ) 。与前述反应不同的是，作者 采用了炔丙基溴化合物作为亲核试剂进攻的底物，反应速度主要受离去基团的性 质和进攻试剂体积大小的影响，尽管磺酸酯基比溴代基团更易离去，但从试剂进 攻难易角度考虑，c u ( c h 2 ) 3 c 0 2 m e 可能l 匕l i c u ( c h 3 ) c = c h 2 2 c u c n 更容易反 应，产率为4 0 - 4 9 。 隅。卜一鹏。岁c 吨m e t p s o _ t p s o ，一，、一，。z 。 蛆h o 卢c t c 0 2 m eh o 一 ，v 。1 。 t p s = t - b u t y l d i p h e n y l s i l y l s c h e m e1 - 1 4 v ；加 洲洲 内蒙古大学硕士学位论文 2 0 0 5 年，j o s 6 等t 1 8 1 首次报道了联烯卡宾配合物的合成( s c h e m e1 1 5 ) 。该反 应以含有胺基的金属配合物为原料，在t - b u l i 的催化下，通过胺基中的氮进攻炔 丙基溴的末端碳发生亲核取代反应，溴离子作为离去基团离去，其间叁键转化成 累积双键，再与金属进行分子内配位，形成联烯卡宾配合物。 圳 1 疗晋 j 一三 ( 。c ) 5 m 吒5 h 1 - 门三二二 f c a ：m = w ，b ：m = cr fc ：m = m o s c h e m e1 1 5 h 5 h 1 1 m ( o c ) 4 m 气 f h = c h ，n c 5 h 1 1 - n ( o c ) 5 m = _ m e a g s b f 6 ( 5m 0 1 ) ，2 3 0 c h p ho s c h e m e1 2 7 2 0 0 0 年，e m m e 等【2 8 】报道了在7 0 - - , 7 5 1 2 条件下，以苯为溶剂，乙炔基环丙烷 与羧酸衍生物在铑配合物催化下发生开环生成联烯的反应( s c h e m e1 - 2 8 ) 。该反 9 内蒙古大学硕士学位论文 应的历程，是铑配合物对底物的叁键部位进行亲电进攻，生成配位化合物，与金 属配位的叁键电子概率密度降低，有利于开环生成两性离子中问体，羧基进攻与 乙氧基相连带正电荷的碳原子，再经质子化生成。 e t o户 u r c o o r c o o 一 + 氐孓尸弋【面 e 孓厂一【面 r c o o r = m e ，b u ，c h = c h ( c h 2 ) 8 ，c y c l o p r o p y l t - b u ，p h ， 5 - m e t h y l - 2 t h i e n y l ，2 - i o d o p h e n y l ，2 - a c e t y l p h e n y l ； 【r u 】= 【r u ( 0 2 c h ) ( c o ) 2 ( p p h 3 ) 】2 s c h e m el 一2 8 研究发现，羧酸衍生物的反应活性与羧基上的烃基有关，当烃基为甲基、丁 基、烯葵基、环丙基的时候，反应活性较高，产率都可达到9 0 以上。该反应还 具有一个显著的特点：铑催化剂可以循环利用，降低了反应成本。 近年来，关于有机金属催化下合成联烯化合物的报道很多，最常见的催化剂 有钯、锆、铜等过渡金属化合物，该类反应多是“一锅煮”的多组分反应。反应过 程中先形成有机金属环状过渡态，在适当的条件下，伴随着有机金属化合物的离 去形成联烯。针对有机金属催化反应所具有的选择性高、反应活性大、反应条件 温和，产率高等优点，这使其在联烯合成中的用途得到更好发展。 2 0 0 0 年，h a r a 等【2 9 j 报道了一种新型的配合催化法合成联烯，该方法是通过有 机金属锆的环状过渡态，再经p 消除醇化物形成联烯( s c h e m e1 - 2 9 ) ，其中环状 过渡态中的取代基t b s o 位于双键的伐位时，有利于消除反应的进行。该反应条 件温和，反应速率快，操作简单，在室温下即可进行。 l o 明v 匙一 内蒙古大学硕士学位论文 t b 卜刚鲁l 辜刚一墨 l rt b s o r - j 旦r o o c b r p h c h = c l b r 9 8 m + p m e h + 弋 8 4 m e o 1 6 s c h e m e1 - 4 2 2 ，3 联烯酯化合物中，相对富电子的末端碳碳双键在溴的四氯化碳溶液中反 应，得到以e 型异构体为主要产物的3 , 4 - 8 2 丁烯化合物( s c h e m e1 - 4 3 ) 4 4 。 = = c 0 2 m e b r 2 c c l 4 b r 、b r 凯c 0 2 m e s c h e m e1 4 3 但是，该反应如果在溴的氯仿溶液中进行，会得到一个混合物( s c h e m e 1 - 4 4 ) 1 4 5 1 。 = 弋 c 0 2 m e b r 2 c h c l 3 c 啪+ 3 0 0 c r t 2 7 6 b q b r 叫 k c 0 2 m e ( e ) ，( z ) ( ) 2 7 ，4 6 1 8 ，7 6 s c h e m e1 - 4 4 ( 2 ) 自由基加成反应 与烯烃的自由基反应相比，联烯的中心碳自由基的分子内加成反应具有更高 1 6 内蒙古大学硕士学位论文 的选择性，这使其在合成一些复杂的天然产物的目标分子的合成中有着无法比拟 的优越性。另一方面，在实验与理论研究过程中不断完善的热力学以及动力学数 据使联烯得自由基反应越来越准确。 关于联烯的自由基加成反应，在目前报道的文献中，其引发剂主要使用s m l 2 和a i b n 。 2 0 0 3 年，r e i s s i g 等【4 6 】报道了s m l 2 催化下，丙二烯基甲基醚和酮反应得到 烯丙基醇化合物( s c h e m e1 - 4 5 ) 。反应过程中，酮在s m l 2 作用下，原位形成醇自 由基，再加成到联烯上，最后氢化得到产物。 员。+ = m e r 1 几r 2 + = m e s m l 2 f - b u o h h 。黟协。m e fs m l 2f i lh a b s t 陷c c i o n o s m l 2 竺嫡m 。p 涨j 如果r 2 基团的碳链较长则在自由基链终止之前会发生1 , 5 氢迁移得到一个 新的自由基中间体，并最终经自由基环化形成环戊醇衍生物( s c h e m e1 - 4 6 ) 。 o 、j l+= = = = = r m ed r 啪 s m l 2 卜b u o h h o n m e h8 r 2 ：是人r o s m l 2 1 5 - hs h i f t r 。1 2 s m o o h + 叶扔o m e = 一堂 = - l ； p d c l 2 ，p p h 3 ， d i b a h ，r i 7 8 9 0 i 产= 弋 r r = p h h c = c h h e x y l ( c i so rt r a n s ) ，o m e 门b u l io m = = = ，+= = = 夏 l i 。p d c l 2 ，p p h 3 ， a 。d i b a h p h i o m e = = r o r ，惫堤翅 塔r 1 嶝刚 s 酣n p jj h a r dn u e = r ，举r ， s c h e m e1 5 7 烷氧基取代的联烯，原位产生的烷氧基烯基钯也可以和有机硼化合物发生偶 联反应，得到对应的1 ，3 丁二烯衍生物( s c h e m e1 - 5 8 ) 5 9 1 。 ， r 广。c 。2 m e + r 2 b - r ( r = h o r m e ) p d ( p p h 3 ) 4o r p d ( o a c ) 2 4 p p h 3 b e n z e n e 8 8 9 7 rr 目 l ( r a r y l ，v i n y l ，a l k y l ) o h 等报道了一个特殊的卤代芳基与p 羟基的单取代联烯的偶联反应 ( s c h e m e1 - 5 9 ) ，反应得到1 ，3 共轭二烯和醛。 2 l 内蒙古大学硕士学位论文 i h o r a 卜h a i p d ( p p h 3 ) 4 ，k 2 0 0 3 1 4 - d i o x a n e 3 4 9 0 h a i = b ro r i 发人+ r p h s c h e m e1 - 5 9 ( 2 ) 过渡金属催化的环异构化反应 自报道a g ( i ) 具有催化活性以来，其在各类过渡金属催化的反应中得到了充 分应用。对羟基联烯化合物的环异构化反应a g ( i ) 催化剂同样有着较好的催化 效果( s c h e m e1 - 6 0 ) 6 1 】。 r 1r 3 r 户。屯5 ! 等塑一h 6 6 - 10 m 0 1 a g n 0 3 c a c 0 3 a c e t o n e r 1 ，r 2 ，r 3 ，r 4 ，r 5 - h ，a l k y l ( 2 0 - 6 3 ) s c h e m e1 6 0 2 0 0 0 年，h a s h m i 等【6 2 】的研究首次对金催化的联烯酮的环异构化反应进行了 报道，通过该反应生成了呋喃衍生物，同时含有少量m i c h a e l 加成生成的副产物 ( s c h e m e1 - 6 1 ) 。 r ( o = 1 t 0 0 1 a u c l 3 m e c n 。r t r = 4 - m e o c 6 h 4 c h 2 4 - 0 2 n c 6 h 4 m e r 姆+ r 6 6 ：3 4 ( 9 1 9 6 ：4 ( 9 2 ) 5 0 ：5 0 ( 9 4 ) r s c h e m e1 6 l 取代基中含有合适基团的联烯，在过渡金属催化下发生分子内环异构化反 应，总生成含有环状结构的化合物。1 9 9 8 年s a i g o 等【6 3 1 研究了铑催化的环丙烷 联烯的烯基环丙烷重排反应，根据取代的环丙烷三元环的开环方式，得到两个异 构体混合物( s c h e m e1 - 6 2 ) 。 1 5m 0 1 【r h ( c o d ) b f 4 r 2 b e n z e n e ，r e f l u x r 1 r 2 r 1 = b n r 2 = p r 8 9 s c h e m e1 - 6 2 r 1 = m e r 2 = p h 9 5 婚 r r 内蒙古大学硕士学位论文 ( 3 ) 过渡金属催化的环化反应以及环加成反应 s h i m i z u 和t s u j i i 删报道了联烯经7 c 烯基钯配合物与吡咯烷反应，以较高的 选择性合成了1 ，2 一二取代烯丙胺( s c h e m e - 6 3 ) 。 倌u = 一+ p h i + n 型型塑 、n 7m e c n 。r e f l u x3 h h s c h e m e1 6 3 曰，z = 1 ，3 麻生明等研究了通过钯顺次氧化一还原消除，钯催化3 ，4 联烯醇和碘苯反应， 可以得到单一的2 ，3 二氢呋喃化合物( s c h e m e1 - 6 4 ) 5 1 。 i m e + 卧i p d ( p p h 3 ) 4 p c s 2 c 0 3 ，d m f 7 0 0 c 4 h s c h e m e1 - 6 4 6 7 他们还报道了钯催化的单取代2 ，3 联烯醇与碘苯和胺反应，生成较高的区域 选择性和非立体选择性的产物( s c h e m e1 6 5 ) 6 6 】。产物的立体性可能是p h p d i 的 钯碳和联烯结合生成热力学上比较稳定的反兀烯丙基钯；而胺进攻的区域选择性 主要取决于甜取代基的立体电子效应。 o h p h 弋一+ p h i + b n n h 2 o h 忸u 弋一+ p h i + b n n h 2= = = a n t i - n - a l l y l p a l l a d i u mc o m p l e x o hp h p 从 n h b n 6 6 p h 吼 = n _ + c u x 弋自 凸也x 卜h 2 0 旦巯 k h x i p r 2 喇n h h 博6占f 贷 f 乱了 单_ 旦蝌 2 3 2 1 3 二取代1 ，2 丙二烯化合物合成研究 在成功合成l ，2 丙二烯基二茂铁后，根据反应机理，我们对1 ，3 二取代联烯 化合物的合成进行研究。以1 当量乙炔基二茂铁为底物，与1 8 当量的苯甲醛和 1 7 当量的吗啡啉在甲苯中反应，首先对催化剂进行考察，实验结果如表3 1 。我 们选择常用的炔基化催化剂c u i 、a g i 和z n l 2 做考察，发现c u l 催化的反应几乎 没有得到产物，增加反应时间到1 2h 只有微量产物生成( t a b l e3 1 e n t r i e s1a n d 2 ) 。而z r f l 2 催化时产率比较高，相对于乙炔基二茂铁的当量比为o 8 时反应产率 最高，达9 0 ( e n t r y8 ) 。a g i 的催化效率不如z n l 2 ，相同反应时间产率较低 ( e n t r i e s3a n d4 ) 。因此，实验确定以0 8 当量的z n l 2 为催化剂。 t a b l e3 - 1 催化剂的优化口 驴+ p h 一星一h 卜e 。” 霉厂一 凸 4 b r 嗽堕衙壁蝴一吲 _ ， 3 n 、z h m(卜3 内蒙古大学硕士学位论文 e n t r yc a t a l y s t ( m o l ) r e a c t i o nt i m e ( h ) y i e l d ( ) 6 1 c u i ( 8 0 ) 6n r c 2 c u l ( 8 0 ) 1 2t r a c e 3 a g i ( 8 0 ) 62 0 4 a g i ( 8 0 ) 1 1 5 6 5 znl2(80)4 7 5 6 z n l 2 ( 1 5 0 ) 4 6 8 7 z n l 2 ( 1 0 0 ) 4 7 0 8 z n l 2 ( 8 0 ) 3 59 0 9 znl2(40)4 6 9 4 反应条件：乙炔基二茂铁( o 2 4m m 0 1 ) ，苯甲醛( o 4 3m m 0 1 ) ，吗啡啉( 0 4m m 0 1 ) 6 硅胶柱层析后得到的产率 。底物几乎没有反应 接下来，我们在优化好的反应条件下，对底物的普适性进一步考察( t a b l e 3 2 ) 。实验发现苯甲醛作为底物时，产率高达9 0 ( t a b l e3 - 2 ，e n t r y1 ) ，当苯环上 有取代基时，也得到较高产率。苯甲醛苯环上有硝基取代时( e n t r i e s5 、6a n d7 ) ， 硝基在对位时产率最高为8 1 ，间位次之，邻位产率最低；苯甲醛苯环上为卤素 取代时( e n t r i e s2 、3a n d4 ) ，氯取代产率高于溴取代，氯在对位时的产率高于邻 位，为7 2 ；对位甲氧基取代时产率6 9 ( e n t r y8 ) 。对于杂环芳香醛，2 噻吩甲 醛反应得到的产率高于2 呋喃甲醛( e n t r i e s1 2a n d1 3 ) ，而2 吡啶甲醛则得不到 目标产物( e n t r y1 4 ) 。二茂铁甲醛作底物时，产率较低，为3 8 ( e n t r y1 0 ) 。同时 研究了脂肪醛作底物时的反应，经n m r 测试后发现没有得到目标产物( e n t r i e s 1 5a n d1 6 ) 。3 甲氧基一4 羟基苯甲醛和3 氯3 二茂铁基丙烯醛作底物的反应体系， 则得到复杂反应结果( e n t r i e s9a n d1 1 ) 。 t a b l e3 - 2 底物的普适性研究口 o r 一岂一h +r c 一 。 2 b q r 型至岁 二= = ：= t o l u e n e ，r e f l u x ，凸 4 b q ) o n h 尸h 5 扩 内蒙古大学硕士学位论文 e n t r y2 ，r r e a c t i o nt i m e ( h ) 4 y i e l d ( ) 6 1 2 b ，p h - 3 5 4 b ，9 0 2 2 c ，p b r c 6 h 4 - 3 5 4 c ，6 2 1 1 1 4 2 d ，p - c 1 c 6 h 4 - 2 e ，o - c i c 6 h 4 2 lp - n 0 2 c 6 h 4 2 9 ，m - n 0 2 c 6 h 4 - 2 h ，o - n 0 2 c 6 h 4 2 i ，p - c h 3 0 c 6 h 4 - 2 j ， 2 k , f c - 6 f k 。分 6 2 1 c i 2 m ， 2 n ， 2 0 ， 4 d 。7 2 4 e ，6 1 4 f , 8 4 4 9 ，6 5 4 h 4 2 4 i 6 9 i 一 4 k , 3 8 n d d 2 5 4 m 6 5 2 4 n ，7 7 8 1 5 2 p c h 3 c h 2 c h 2 3 n d c n d 。 16 2 q ，c h 3 ( c h 2 ) 5 6 n d 。 4 反应条件：乙炔基二茂铁( 0 2 4m m 0 1 ) ，苯甲醛( o 4 3r e t 0 0 1 ) ，吗啡啉( o 4 r e t 0 0 1 ) ，z n l 2 ( o 2m m 0 1 ) 6 硅胶柱层析后得到的产率 。未检测到产物 4 体系较乱，得到的是复杂的混合物 我们又以苯乙炔和二茂铁甲醛为底物，在相同条件下合成3 苯基1 ，2 n - - n 基二茂铁( s c h e m e2 - 3 ) ，这与以乙炔基二茂铁和苯甲醛的反应情况相比所得产率 较低。 2 5 5 5 5 5 4 2 5 m 猫 5 ” 4 3 4 5 6 7 8 9 分队q 内蒙古大学硕士学位论文 铲+ p h i 一星一h +卜e 广i o 一几 一+ 譬c h 。+ 型2 t o l u e n e r e f i u x t o l u e n e ，r e f l u x 一国 掣 9 0 卜e 愿 严。，e e 3 2 p h s c h e m e2 4 反应的机理我们猜测类似于1 ，2 丙二烯基二茂铁制备的反应机理： 辱峥h 凸。三n - - m o r p h o l i n e m o r p h o l i n e 凸 1 0 l o s c h e m e2 5 合成1 ，3 - 二取代1 ，2 一丙二烯基二茂铁的可能机理 首先，底物1 与z n l 2 生成碘化炔基锌中间体8 ，8 亲核进攻曼尼希碱9 ，生成炔 胺中间物1 0 ，接着在催化剂作用下发生还原消除，得到目标产物4 b 。q 。 在得到较好的反应结果后，我们决定对该条件下三取代联烯的制备反应进行 考察，希望能在c r a b b 6 反应条件下取得突破性研究。反应以二茂铁乙炔和苯乙 酮作为底物，但是经过多次尝试后没有得到目标产物( s c h e m e2 4 1 。 p h 扩一ofe c h 3 + ( 。n 。p h 一一c h 3 。l 、 。u 。 3 7 z n l 2 t o l u e n e ，r e f l u x 旷。气h 3 f e ) ) o n h o n h _ll 主 巷p r莎彩 内蒙古大学硕士学位论文 2 4 偶联反应探索 在合成二茂铁联烯衍生物后，我们对它们的偶联反应进行了初步研究，大部 分实验处在起步阶段，有些取得了实质的进展。 2 4 11 , 2 丙二烯基二茂铁与洳重氮羰基化合物的偶联反应研究 对于1 ，2 丙二烯基二茂铁的偶联反应，我们也进行了初步探索，并取得了一 定的进展。 首先我们以1 ，2 丙二烯基二茂铁作为底物，研究其在不同催化剂和溶剂条件 下与仅重氮羰基化合物的反应情况( s c h e m e2 5 ) 。催化剂我们主要使用了对重氮 催化效果较好的r h ( o a c ) 2 和c u x ，溶剂选用了二氯甲烷，四氢呋喃以及1 ，4 二氧 六环，分别与0 【重氮乙酸乙酯和a 重氮苯乙