（有机化学专业论文）αewg二硫缩烯酮的α官能化反应研究.pdf

王 f 专 二 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指导下独立进行研究工作所取 得的成果 据我所知 除了特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果 对本人的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文 中作了明确的说明 本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 巴堕盔虚国 日期 细l o 6 1 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留 使用学位论文的规定 即 东 i i 二n 范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权东北师范大学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 可以采用影印 缩印或其它复制手段保存 汇编本学位 论文 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名 篓堕垒垄鱼 日 期 丝 垒 l 学位论文作者毕业后去向 工作单位 通讯地址 指导教师签名 曼堇 日 期 狸 垒 参 孑 电话 邮编 摘要 q 一羰基二硫缩烯酮是一类1 3 1 3 一二烷硫基取代的q b 一不饱和羰基化合 物 作为上类有用的有机合成中间体 q 一羰基二硫缩烯酮被广泛应用于合成重 要的碳环及杂环化合物 在近四十年里 对该类化合物的合成 结构及其应用方 面的研究取得了飞速发展 目前 基于q 一羰基二硫缩烯酮的多样性合成研究已 成为有机合成中的一个研究热点 近年来 我们对q 一羰基二硫缩烯酮的q 一位的反应进行了系统的研究 提出 了q 官能化的概念 本文在原有工作基础上 重点探索溴化铜作为溴代试剂 q 一羰基二硫缩烯酮的a 一溴代反应 以及溴化铜作为催化剂 q 一羰基二硫缩烯 酮和醇的偶联反应 具体研究内容如下 1 在常温下 采用廉价 易于处理的溴化铜为溴代试剂 以四氢呋喃与水 为混合溶剂 高产率 高选择性地制备了0 一溴代二硫缩烯酮 2 在温和的条件下 常温 4 0 8 0 以溴化铜一b f e t 0 作为联合催化 剂 实现q 一羰基二硫缩烯酮和醇的偶联反应 关键词 二硫缩烯酮 溴化铜 旷溴代反应 醇 偶联反应 a b s t r a c t a o x ok e t e n ed i t h i o a c e t a l sh a sb e c o m eak i n do fv e r s a t i l ei n t e r m e d i a t e su s e di no r g a n i c s y n t h e s i sd u r i n gt h ep a s tf o u rd e c a d e s a st h ee l e c t r o nw i t h d r a w i n ge f f e c to fc a r b o n y la n d p b i td u a l a l k y l t h i os t r o n ge l e c t r o n i ce f f e c t sf o rt h ej o i n ta c t i o n m a k i n ga o x ok e t e n e d i t h i o a c e t a l sc a r b o n c a r b o nd o u b l eb o n dah i g hd e g r e eo fp o l a r i z a t i o n t h e r e f o r e t h e a p o s i t i o nh a sas t r o n gn u c l e o p h i l i e t h ea b i l i t yt or e a c t i lav a r i e t yo fe l e c t r o p h i l i cr e a g e n t s s y n t h e t i cc o m p o u n d sr i c hi nav a r i e t yo f f u n c t i o n a lg r o u p s w h i c ha r ew i d e l yu s e di no r g a n i c s y n t h e s i s i nr e c e n ty e a r s w eh a v ec a r r i e do u ts o m es y s t e m a t i cr e s e a r c ho n0 f u n c t i o n a l i z a t i o n r e a c t i o no fa o x ok e t e n ed i t h i o a c e t a l sa n dt h e np r o p o s e dt h ec o n c e p to fa f u n c t i o n a l i z a t i o n i n t h i sp a p e r o nt h eb a s i so fp r e v i o u sw o r k w ef o c u s e so ne x p l o r a t i o no fc o p p e rb r o m i d ea st h e b r o m i d er e a g e n t sa n dc a t a l y s t so fa b r o m i n a t i o nr e a c t i o no fa o x ok e t e n ed i t h i o a c e t a l s a s w e l la st h ec o u p l i n gr e a c t i o nb e t w e e ng o x ok e t e n ed i t h i o a c e t a l sa n da l c o h o l as p e c i f i cs t u d y a sf o l l o w s 1 u s i n gl o w c o s ta n de a s y t od e a lc u b r 2a st h eb r o m i d e r e a g e n t a tr o o mt e m p e r a t u r ei n 珊i nt h ep r e s e n c eo fal i t t l ew a t e r a b r o m ok e t e n ed i t h i o a c e t a l sw e r ep r e p a r e di nh i g h y i e l d sa n dh i 曲s e l e c t i v i t y 2 u n d e rt h ec o c a t a l y s i so fc u b r 2 b f 3 e t 2 0i n t h em i l dc o n d i t i o n s r o o mt e m p e r a t u r e 4 0 8 0 t h ec o u p l i n gr e a c t i o no fa o x ok e t e n ed i t h i o a c e t a l sa n da l c o h o lw a sa c h i e v e d k e yw o r d s k e t e n ed i t h i o a c e t a l s b r o m i d ec o p p e r a b r o m i n a t i o nr e a c t i o n a l c o h o l c o u p l i n gr e a c t i o n 1 l 1 一一 1 2 2 2 官能化二硫缩烯酮的制备 7 2 2 3 官能化二硫缩烯酮的a 一溴代反应 9 2 3 结果与讨论 10 2 3 1 反应条件的优化和反应的适用范围 10 2 3 2 反应机理的探讨 11 2 3 2 结论 12 2 4 新化合物的表征数据 12 第三章官能化二硫缩烯酮在溴化酮和b f e t 0 催化下与醇的偶联反应 1 4 3 1 前言 l4 3 2 实验部分 14 3 2 1 仪器和试剂 14 3 2 2 官能化二硫缩烯酮的制备 15 3 2 3 苯甲酰基二硫缩烯酮1 a 和醇2 的偶联反应 16 3 2 4 官能化二硫缩烯酮1 和二苯甲醇2 a 的偶联反应 1 6 3 3结果与讨论 l7 3 3 1 反应条件的优化和反应的适用范围 17 3 3 2 结论 1 9 l i l o 吧 q 嵋嵋 峭 嵋 一 lf惭 3 4 新化合物的表征数据 l9 参考文献 23 附录 2 5 发表文章 4 8 致谢 4 9 i v 1 砖 j 图1 1a 一羰基二硫缩烯酮化合物 1 3 一不饱和羰基化合 q 一羰基二硫缩烯酮 对该类化合物的合 q 一羰基二硫缩烯酮 2 q 一羰基二硫缩烯酮的结构特征及制备 q 一羰基二硫缩烯酮类化合物中所含取代基团r l r 2 及r 的可调变性 决定 了其结构的多样性 一般情况下 q 一位可连接各种吸电子官能团 e w g 如 酰基 酯基 胺甲酰基 腈基 硝基 磺酰基 磷酰基 甚至吡啶取代基等 r 2 可为氢 各类饱和及不饱和烃基 芳基 杂芳基 杂原子取代基等 也可同 时为各类吸电子官能团 分子中的烷硫基s r 上的烃基可以是甲基 乙基 苄基 或环状取代基等 并可将其分别称作二甲硫缩烯酮 二乙硫缩烯酮 二苄硫缩烯 酮 以及环二硫缩烯酮 a 一羰基二硫缩烯酮的制备一般是将含活泼亚甲基化合物在碱的作用下与二 硫化碳加成 后经硫负离子的双烷基化作用生成相应的a 一羰基二硫缩烯酮1 如 图1 2 所示 秘1 东北师范大学硕士学位论文 r 足避r 匙旦r 毕s 旦时v o s r s 鬯仝i 曩蕊 r y rs 三r 1 y s r r 2 靶 2 r 2 一三 1 与金属有机试剂的1 2 b 1 3 成一环合芳构化反应 2 q 一官能化反应 3 与氮 氧 亲核体的1 4 一共轭加成一环化反应 4 l 3 一二噻烷的开环反应 5 作为硫醇的替代试剂的应用 由于本研究论文涉及q 一羰基二硫缩烯酮的q 一官能化反应 现仅就该方面的 研究进展作概括性总结 由于羰基拉电子作用和双烷硫基的强供电子作用 使得q 一羰基二硫烯酮的 碳一碳双键高度极化 因而q 一位具有较强的亲核性 能够与亲电物种发生反应 j u n j a p p a 等利用q 一芳甲酰基二硫缩烯酮3 与n b s 反应 得到了q 一芳甲酰 基a 一溴代二硫缩烯酮4 4 中的溴原子可被腈基取代生成5 h 1 o i s h r sr s r 3 n b s 客三r s 7 s r 图1 4 卜 i i f叫1 b 东北师范大学硕士学位论文 之后 该研究小组又系统研究了q 一肉桂酰基二硫缩烯酮经硫叶立德处理后 所得的含有环丙烷单元的二硫缩烯酮经路易斯酸处理后能发生系列重排反应 生 成环戊酮类化合物 临1 当q 一肉桂酰基二硫缩烯酮6 和碘反应时 我们得到了碘代脱缩产物7 进一 步研究发现 除了碘 溴也能发生脱羧卤化反应 r o o o h 1 2 b r 2 r o r 基o 兰旦 r 篡o 一r 基o r 8 图1 6 9 实验中我们发现在路易斯酸或质子酸催化下很容易与醛发生 2 1 型反应 生成取代的1 4 一戊二烯产物1 0 若体系用氰类化合物做溶剂 此醇脱水后与氰基 发生r i t t e r 反应生成b 一羰基胺类化合物1 1 这个反应是高度原子经济性的 如 图1 7 所示 删 东 l l v i l i 范大学硕士学位论文 曰堡l r 1 a r 儿h 素 u 上r r h 2 0 s 入s r 1 o n 儿r h 图1 7 除此之外 苄醇和二硫代缩烯酮的偶联反应 也可在酸性条件下得以实现 千r r 2 雠ps ho工一i 4 b f 3 e t 2 0 s rr 1 r s a v 人r 2 e w g 1 21 3 1 4 图1 8 近期 a s o k a n 等人利用v i l s m e i e r h a a c k 试剂与二硫缩烯酮类化合物反应 高效合成了q 一甲酰基取代的二硫缩烯酮化合物 n 明 o 八 r s s 1 5 1 d m f p o c l 3 一 a r r2 a qk 2 c 0 3 4 选题意义 目的和研究策略 图1 9 o 1 6 q 一羰基二硫缩烯酮是重要的有机合成中间体 由于羰基的吸电子效应及1 3 一 位烷硫基的供电子效应的共同作用 使得其碳一碳双键高度极化 因此 其q 一 位具有较强的亲核性 能够与多种亲电试剂发生反应 合成多种官能团丰富的且 具有潜在应用价值的化合物 这些合成物在有机合成化学中具有重要意义 4 1 r 小 i xu 父u他 r 一 k 东北师范大学硕士学位论文 g 怔 h r s 人r s 经过多年的研究与探索 我们对q 一羰基二硫缩烯酮的q 一位的官能化反应进 行了系统研究 并提出了q 一官能化的观点 本研究论文旨在进一步研究q 一羰基二硫缩烯酮的q 一官能化反应 以扩展 其在有机合成化学中的应用 1 通过廉价 易于处理的溴化铜为溴代试剂 以四氢呋哺与水为混合溶剂 实施了官能化二硫缩烯酮l 的o r 一溴代反应 a 一溴代二硫缩烯酮是一类重要有机 中间体 具有适用范围广泛 产率高 高选择性的特点 因此 开展o 一溴代反 应的性质研究具有重要意义 一t h f h 2 0i 三 u r s s r 2 室温下 以乙腈为溶剂 在c u b r 2 1 0m 0 1 b f 3 o e t 2 1 0m 0 1 的联合 催化下 实施官能化二硫缩烯酮l 和醇类等潜在碳正离子的反应 获得结构多样 的二硫缩烯酮 开展了一种高效 催化的碳碳键偶联反应 r o h 2 h 喈吣 h 2 0 l i r s 入s r r r s 页 s e w r g i lr p h s 页丫 惝 警 e 东北师范大学硕士学位论文 第二章官能化二硫缩烯酮选择性q 一溴代反应研究 2 1 前言 官能化二硫缩烯酮在有机合成中的应用十分广泛n 3 1 钔 近年来 本课题组 对0 一官能化反应开展了系列研究工作n 卅 以期扩展二硫缩烯酮在合成中的应 用 我们先后实现了二硫缩烯酮的o r 卤代脱羧反应 包括 一碘代脱羧n l 侧和溴 代脱羧反应n 们 仅一硝化脱乙酰基反应阳1 0 一溴代脱乙酰基反应阳1 以及仪一重氮 偶联脱羧反应啪1 等一系列的反应 0 一卤代二硫缩烯酮是一类重要有机中间体n 3 1 4 1 7 18 1 其与肼的反应被成功地 用于吡唑类衍生物的合成口瑚 2 1 1 j u n j a p p a 等人雎0 2 妇曾以n b s 为溴源 实现了 二硫缩烯酮的a 一溴代反应 但反应局限于0 一芳甲酰基二硫缩烯酮的溴代 在我 们的研究中 曾利用单质溴与q 羧基二硫缩烯酮的溴代脱羧反应制备了a 一溴代 二硫缩烯酮n 7 一剐 但反应存在区域选择性问题 当反应物分子中含有富电子芳基 或双键时 往往伴随着芳基的溴代或双键的溴加成反应 为了提高0 一溴代反应 的选择性 本论文中采用廉价 易于处理的溴化酮为溴代试剂豫甜 以四氢呋喃与 水为混合溶剂 实施了官能化二硫缩烯酮l 的仅一溴代反应 该o 一溴代反应的适 用范围扩大 并高产率 高选择性地制备了结构多样的0 一溴代二硫缩烯酮 2 2 实验部分 2 2 1 仪器和试剂 2 2 1 1 仪器 n o v a 5 0 0 核磁共振仪 a g i l i e n t l1 0 0 质谱仪 v a r i oe l c h n s o 型全自动 元素分析仪 w r s a 数字熔点仪 实验中所用试剂均为分析纯 常用实验仪器 略 2 2 1 2 试剂 试剂名称 溴乙烷 二硫化碳 二氯甲烷 纯度 a r a r a r 6 生产厂家 上海化学试剂公司 天津化学试剂二厂 天津市化学试剂厂 参 p k 东北师范大学硕士学位论文 溴化铜 1 2 一二溴乙烷 1 3 一二溴乙烷 无水碳酸钾 乙酰丙酮 d m f 无水硫酸钠 乙腈 二氯乙烷 浓盐酸 无水乙醚 无水乙醚 氯化钠 四氢呋喃 石油醚 浓硫酸 a r a r a r a r a r a r c p a r a r a r a r a r a r a r a r a r 2 2 2 官能化二硫缩烯酮的制备 2 2 2 1a o 一二羰基 酯羰基 二硫缩烯酮2 的合成 oo r 人人 c s 2 k 2 0 0 3 d m f 上海化学试剂公司 北京化工厂 北京化工厂 沈阳市新西试剂厂 上海化学试剂公司 天津市化学试剂厂 天津市大港一中化工厂 上海化学试剂公司 上海化学试剂公司 北京化工厂 天津市化学试剂厂 天津市化学试剂厂 上海化学试剂公司 上海化学试剂公司 天津市化学试剂厂 北京化工厂 o o 1 2 图2 1 实验步骤 以2 a 的合成为例 在5 0 m l 三颈瓶中加入无水k c 0 4 0 0 r e t o o l 5 5 2 9 乙酰丙酮 2 0 0 m m o l 2 1 m 1 及d m f 3 0 m l 常温搅拌3 0 m i n 冰浴下冷却1 0 m i n 向其中滴加c s 2 2 0 m m o l 1 3 3m 1 1 0m i n 内滴加完毕 反应液迅速变红 在冰浴条件下 搅拌1 h 然后向反应体系中滴加溴乙烷 2 2 0m m o l 1 8 3m 1 约1 0 m i n 滴加完毕 最后 反应液在常温搅拌过夜 t l c 监测反应完毕后 将反应液倒入盛有冰水的烧杯中 7 东北师范大学硕士学位论文 此析出大量的白色固体 经抽滤 水洗数次 晾干后可得化合物2 a3 6 3g 产 率9 0 用相同的方法合成了其它化合物2 b 2 i 结果列于表2 1 中 表2 10 o r 二羰基 酯羰基 二硫缩烯酮的合成 e n t r yr l r t i m e h 2 y i e l d 1 c h 3 一 c h 2 2 1 3 2 a 9 0 2 c h 3c h 3 1 32 b9 2 3 c h 3 c h 3 c h 2 1 0 2 c8 0 4 p h 一 c h 2 2 1 4 2 d8 0 5p h c h 3 c h 2 一 1 42 e8 3 6c n c h 2 2 1 82 f7 5 7c h 3 0 c h 2 2 1 2 2 9 8 0 8c i c h 2 2 1 82 h7 6 9 c h 3 c h 2 0 c h 2 2 2 02 i7 8 2 2 2 2a e w g z 硫缩烯酮化合物3 的制备 r 燮器r 量二 2 图2 2 j 实验步骤 以3 a 的合成为例 向盛有2 0 m l 二氯甲烷的5 0 m l 的圆底烧瓶中加入化合物2 a2 0 0r r a n o l 4 0 4 9 冰浴下搅拌1 5 m i n 滴加浓硫酸8 0 m m o l 4 3 4m 1 反应1 2 h t l c 监测反应完毕 后 将反应液倒入冰水中 充分搅拌后分离出有机层 水层以二氯甲烷萃取 有 机层再以饱和氯化钠水溶液反萃以洗净硫酸 再用无水硫酸钠干燥后 柱层析得 白色固体3 a2 8 8 9 产率8 5 用相同的方法合成了其它化合物3 b 3 i 结果列于表2 2 中 表2 2a e w g z 硫缩烯酮的合成 e n t r yr i r t i m e h 2 y i e l d 1 c h 3 一 c h 2 2 1 2 3 a 8 5 2c h jc h 31 83 b8 2 3c h l c h 3 c h 2 2 0 3 e8 0 4p h c h 2 2 2 63 d8 0 5p h c h s c h 2 4 6 3 e7 3 8 c 一 一 吣 k 东北师范大学硕士学位论文 6c n 一 c h 2 2 4 4 3 f7 0 7 c h 3 0 c h 2 2 2 4 3 9 8 0 8 c i c h 2 2 3 0 3 h 7 2 2堡旦 g 望2 q g 婪2 2 2 堡墨兰iz q 2 2 2 30 一肉桂酰基二硫缩烯酮3 e 等的制备 g 手 3 a n a o h 1 0e q c h 3 c h 2 0 h r 4 h 3 er h 9 6 3 fr m e o9 2 3 9r c i 9 3 3 ir m e o9 5 3 kr h 9 8 实验步骤 以3 e 的合成为例 在5 0 m l 的圆底烧瓶中加入3 a 1 0 0 m m o l 1 6 0 9 和4 e 1 0 0 m m 0 1 1 2 0 9 并用5 m l 无水乙醇溶解 常温搅拌下加入氢氧化钠 1 2 0 m m o l 0 4 8 9 继续搅 拌反应4 小时 t l c 监测反应完毕后 将反应液倒入盛有5 0 m l 冰水的烧杯中 此有大量黄色沉淀析出 充分搅拌后 经抽滤 水洗 晾干后可得化合物3 e2 5 0 9 产率9 6 用相同的方法制备了3 f 3 9 3 i 3 k 等其它化合物 2 2 3 官能化二硫缩烯酮的0 一溴代反应 2 2 3 1a 一溴代二硫缩烯酮的制备 吣r s h s r 斋t h f ho 吣r s 8 r2 r t 实验步骤 以4 a 的合成为例 向2 5 m l 圆底烧瓶中加入5 0 m l 四氢呋喃及化合物3 a 0 0 8 9 0 5m m 0 1 待溶解后加入0 4 m l 水 室温搅拌下 向该混合物中加入溴化酮 0 4 4 8g 2 0 m m 0 1 t c l 监测底物3 a 消失后 将反应液倾入盛有1 5 m l 冷水的烧杯中 析出 9 o 洲人丫r 能 东北师范大学硕士学位论文 固体 抽滤 洗涤 干燥得到无色晶体4 a0 2 1 2 9 产率8 9 用相同的方法合成了其它化合物4 b 一4 k 结果列于表2 3 中 表2 3a 一溴代二硫缩烯酮的制备 e n t r y 3e w gr r o rrt i m e 1 1 4 y i e l d 13 am e c 0 一 c h 2 2 1 5 4 a 8 9 23 bc n 一 c h 2 2 2 0 4 b9 8 33 c c 0 2 e t c h 2 2 4 0 4 c9 4 43 dp h c 0 c h 2 2 1 0 4 d 8 3 53 ep h c h c h c o c h 2 2 0 5 4 e9 9 63 f 4 m e o c 6 i h c h c h c o 一 c h 2 2 0 5 4 f 9 8 7 3 94 c i c 6 h 4 c h c h c o c h 2 2 1 04 9 9 3 83 hp h c om e 1 04 h9 7 93 i4 m e o c 6 i h c h c h c om e 2 54 i 9 0 1 03 im e c o e t3 0 4 j 9 0 1 13 kp h c h c h c o e t1 54 k9 8 2 3 结果与讨论 2 3 1 反应条件的优化和反应的适用范围 o s u 3 a c u b r 2 a d d i t i t i v e o 飞卧 s 7 s u 图2 4 表2 4 反应条件的优化 4 a e n t r y a d d i t i v es o l v e n t t i m e h y i e l d 1 n oa c i dm e c n1 5 3 7 2n oa c i d t h f2 03 6 3 h 2 0 o 2 m 1 t b a b o 1e q 珊4 0 3 6 6 4h 2 0 0 4 m 1 t h f 1 0 8 8 6 5n oa c i d d c e0 54 2 6 6h o o 4 m 1 d c e 一 0 57 8 2 7 0 h 2 0 0 2 m 1 d c e 1 0 6 6 9 8 0h 2 0 o 1 m 1 d c e 1 o5 2 9 n h 2 0 o 4 m 1 厂r b a b o 1e q d c e 2 54 6 lo o h 2 0 o 2 m 1 t b a b o 1e q d c e 3 06 0 1 1b h 2 0 o 1 m 1 t b a b o 1 e q d c e 1 5 7 8 6 1 2 o t b a b o 1 e q h e 0 r e a c t i o nc o n d i t i o n 3 a 0 5 r e t 0 0 1 c u b r 2 2 a 2 r e t 0 0 1 s o l v e n t 5 m 1 r t 反应条件c u b r 2 4 e q u i v 1 0 e 谴 东北师范大学硕士学位论文 室温下 在确定t h f 为反应介质的前提下 以溴化铜为溴代试剂 选择仪一 乙酰基二硫缩烯酮3 a 的0 一溴代反应为模型反应 重点考察原料3 a 和溴化铜 的物料比以及水对反应的影响 实验结果表明 当3 a 与溴化铜的摩尔比为1 4 时 仅一溴代产物4 a 的产率可达到4 0 值得注意的是 水的存在可提高 一溴代反 应的效率 当向反应混合物中加入0 4 m l 水时 可以8 9 的产率获得q 一溴代产物 4 a 在表2 4 q h 我们发现 溶剂对反应的影响也比较明显 当乙腈和二氯乙烷作 反应溶剂时 获得结果不如用四氢呋喃为溶剂 综合反应时间和产率及反应的处 理等诸方面因素溴化酮作催化剂时底物与溴化酮的摩尔比为0 5 2 再加0 4 m l 水作助催化剂效果最佳 反应过程中发现加入少量水可缩短反应时间 反应进行 顺利 而且产率也比较理想 在上述优化的反应条件下 见实验部分 选择具有各种不同结构的二硫缩 烯酮3 如3 中的a e w g 取代基为酰基 腈基 酯基 烯酰基等任意吸电子基团 烷硫基为环状的和开链式的取代基团 研究3 的0 一溴代反应的适用范围 从表 2 3 中可知 所有待考察的反应都高产率地给出 一溴代产物4 当反应物分子中 含有双键或富电子芳基时 反应同样近于定量地完成 未观察到双键的溴加成产 物或芳基的溴代产物的生成 对于具有开链式结构的二硫缩烯酮而言 溴代反应 同样得到满意的结果 同以溴单质或n b s 为溴源条件下的a 一溴代反应相比较 采用溴化铜为溴代试剂 改善了二硫缩烯酮的0 一溴代反应的区域选择性问题 反应物的适用范围扩大 从而提供了一种高效 高选择性的0 一溴代二硫缩烯酮 的制备方法 2 3 2 反应机理的探讨 卤化铜是良好的芳烃卤代试剂 在卤代反应中可以提供亲电性的卤正离子 陴确3 结合已有的报道和本文得出的实验结果 二硫缩烯酮3 的a 一溴代反应机理 如图2 4 所示 首先溴化铜在反应体系中发生歧化反应生成亚铜盐并释放出溴正 离子 之后溴正离子作为亲电试剂与二硫缩烯酮发生加成消除反应 生成仅一溴代 产物4 东北师范大学硕士学位论文 2 3 3 结论 2c u b r 2 2c u b r b r b r e w g y h l l r s 人 s r 3 b r e w g 卜b h r 一一r s 火s r i i e v v g v b r 卫 可 i l r s 入s r 本章主要对官能化二硫缩烯酮选择性溴代反应做了系统的研究 以a 一位带 有吸电子基团的二硫缩烯酮化合物3 作为亲核试剂 采用溴化铜作为溴代试剂 高产率地制备yc x 溴代二硫缩烯酮 该反应物的适用范围扩大 反应条件温和 高选择性等优点 通过实验结果分析 提出了反应的适用范围以及反应的机理 2 4 新化合物的表征数据 n c v l i b r s 入s u 化合物4 b 为淡黄色晶体 m p 9 5 9 71 3 1 hn m r 5 0 0m h z c d c l 3 6 3 6 1 3 6 3 m 一 2 h 3 7 4 3 7 7 i n 2 h 1 3 cn m r 1 2 5m h z c d c l 3 6 1 6 3 0 1 3 0 8 1 2 9 7 3 6 6 3 1 3 e s m s m z 2 2 2 m 1 元素分析c s h 4 n s 2 b r 计算值 c2 7 0 4 h1 8 2 实验值 c2 7 2 5 h 1 7 3 l j 化合物4 c 为黄色晶体 m p 1 1 0 1 1 21 3 1 hn m r 5 0 0m n z c d c l 3 6 1 3 4 也 7 0 h z 3 h 3 4 3 一 3 4 6 m 2 h 3 6 4 3 6 7 m 2 h 4 2 6 q 7 0h z 2 h 1 3 cn i v i r 1 2 5m h z c d c l 3 1 6 3 1 1 6 2 4 9 2 5 6 1 8 4 1 0 3 6 5 1 4 0 e s m s m z 2 6 9 m 1 元素分析 c 7 h 9 0 2 s 2 b r 计算值 c 31 2 3 h 3 3 7 实验值 c3 1 10 h3 4 5 化合物 t d 为棕色晶体 m p 9 9 1 0 11 3 1 hn m r 5 0 0m h z c d c l 3 6 3 4 5 3 4 7 m 2 h 3 6 2 3 6 4 m 2 h 7 3 9 7 4 2 m 2 h 7 4 6 7 4 9 m 1h 7 6 9 7 7 1 i n 2 h 1 3 c n m r 1 2 5m h z c d c l 3 1 8 8 8 1 6 5 7 1 3 8 4 1 3 1 5 1 2 9 0 2 c 1 2 7 9 2 c 1 0 0 6 4 1 2 3 6 4 1 2 6 今 一 西 东北师范大学硕士学位论文 e s m s m z 3 0 1 m 1 元素分析c 1 1 h 9 0 s 2 b r 计算值 c4 3 8 6 h3 0 1 实验值 c 4 3 9 5 h2 9 9 o 化合物4 9 为黄色晶体 m p 1 2 3 1 2 5 1 hn m r 5 0 0m h z c d c l 3 6 3 4 3 一3 4 6 m 2 h 3 6 4 3 6 7 m 2 h 7 3 7 d 8 5h z 2 h 7 5 4 d 8 5h z 2 h 7 6 5 s 2 h 1 3 c n m r0 2 5m h z c d c l 3 6 18 1 2 1 6 7 1 1 4 2 7 1 3 5 6 1 3 3 9 1 3 0 8 2 c 1 2 9 6 2 c 1 2 3 0 1 0 2 1 4 1 7 3 6 5 e s m s m z 3 6 1 m 1 元素分析c 1 3 h l o o s 2 b r c i 计算值 c4 3 1 7 h2 7 9 实验值 c4 3 0 9 h2 8 5 o b r s l 化合物4 i 为黄色晶体 m p 1 0 0 1 0 2 1 hn m r 5 0 0m h z c d c l 3 6 2 3 0 s 3 h 2 4 9 s 3 1 i 3 8 6 s 3 h 6 7 9 也 21 6 0h z 1 n 6 9 4 d 9 0h z 2 h 7 5 1 7 5 4 m 3 1 i cn m r 1 2 5m h z c d c l 3 1 8 8 7 1 6 2 3 1 4 6 0 1 3 9 4 1 3 1 5 2 c 1 2 7 1 1 2 2 8 1 1 9 3 1 1 5 2 2 c 5 6 0 1 9 3 1 6 6 e s m s m z 3 5 9 m 1 元素分析c 1 4 h 1 5 0 2 s 2 b r 计算值 c4 6 8 0 h4 2 1 实验值 c4 6 6 8 h4 2 9 o b r s l 化合物4 j 黄色液体 1 hn m r 5 0 0m n z c d c l 3 6 1 2 2 化 7 5h z 3 h 1 2 7 化 7 5 h z 3 h 2 4 5 s 3 h 2 7 8 q 7 5h z 2 h 2 9 2 q 7 5h z 2 h 1 3 cn m r 1 2 5m h z c d c l 3 1 9 5 1 1 3 7 8 1 2 2 0 2 9 9 2 9 1 2 8 2 1 4 7 1 4 0 e s m s m z 2 6 9 m 1 元素分 析c 8 1 1 1 3 0 s 2 b r 计算值 c3 5 6 9 h4 8 7 实验值 c3 5 8 2 h4 6 6 o 卧 s 0 化合物4 k 为桔黄色晶体 m p 7 8 7 9 1 hn m r 5 0 0m h z c d c l 3 6 1 2 3 也 厂 7 5 h z 3 h 1 3 5 t 7 5h z 3 h 2 7 9 q 7 5h z 2 h 2 9 9 q j 7 5h z 2 h 6 9 2 d 1 6 0h z l h 7 4 0 7 4 3 m 3 1 i 7 5 4 一7 5 8 m 3 h cn m r 1 2 5m h z c d c l 3 1 9 3 5 1 7 8 4 1 3 9 2 1 2 9 9 1 2 9 4 2 c 1 2 8 8 1 2 8 7 1 2 7 7 2 c 1 1 6 5 5 7 5 s 1 7 1 4 6 1 4 1 e s m s m z 3 5 7 m 1 元素分析c 1 5 h 1 7 0 s 2 b r 计算值 c5 0 4 2 h4 8 0 实验值 c 5 0 3 4 h4 7 6 1 3 东北师范大学硕士学位论文 第三章官能化二硫缩烯酮在溴化铜和b f e t 0 催化下与醇 的偶联反应 3 1 前言 在有机化学中 碳碳键的形成和官能团的转化反应是构筑有机物分子骨架的 重要途径晗们 由碳亲核体 r h 直接取代醇分子 r o h 中的羟基是一种环境友好的 简洁的碳碳键形成方法口剐 这种碳碳偶联反应主要包括烯丙醇或苄醇和活泼亚甲 基 烷氧基酮等的反应 因此 扩展碳亲核体的适用范围是非常重要的 q 一位连有一个吸电子基团的二硫缩烯酮 如图3 1 所示 可看作为一类特殊 的活化烯烃 本课题组曾利用二硫缩烯酮的q 一位碳原子的强亲核性 针对其0 一 官能化反应开展了系列研究工作n 1 1 5 1 6 墙 2 以期扩展二硫缩烯酮在合成中的应 用 前期工作表明 在t i c l 1 2 0m 0 1 促进下 化合物1 可以和醛 酮发生加 成反应n 文拍1 近期 我们又在过渡金属催化活化二硫缩烯酮的q 一位氢原子方面 进行了细致研究 成功地实现了受c u b r 活化的二硫缩烯酮与亲电试剂的加成反 应n6 拥 在研究其与苄醇类化合物的反应时 又发现在当量的b f o e t 1 0 0m 0 1 作用下 该碳碳偶联可顺利进行 1 为了提高如上反应的实用价值 在本论文中 采用双催化活化策略 探索了c u b r 催化活化的二硫缩烯酮与b f o e t 催化活化的 醇类的偶联反应 r 旬h 2 e w g h 2 0 s r 图3 1 3 2 实验部分 3 2 1 仪器和试剂 3 2 1 1 仪器 n o v a 5 0 0 核磁共振仪 a g i l i e n t i1 0 0 质谱仪 v a r i oe l c h n s o 型全自动元 素分析仪 w r s a 数字熔点仪 实验中所用试剂均为分析纯 常用实验仪器 忽 1 4 们 r u s 页一3 r s r 贞一 h s r 誓 东北师范大学硕士学位论文 略 3 2 1 2 试剂 试剂名称 对甲基苯甲醛 硼氢化钠 n n 一二甲基苯甲醛 肉桂醛 丙烯醛 胡椒醛 苯乙酮 二苯甲酮 苯甲酮 对甲氧基苯乙酮 4 4 一二甲氧基苯乙酮 对氯苯乙酮 4 4 一二氯苯乙酮 对硝基苯乙酮 纯度 a r a r a r a r a r a r a r a r a r a r a r a r a r a r 3 2 2 官能化二硫缩烯酮的制备 生产厂家 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 上海特种试剂开发公司 进口 3 2 2 1o r 一e w g z 硫缩烯酮化合物的制备 本章所用的二硫缩烯酮底物1 的制备方法请参照前一章所用方法 3 2 2 2 二苯甲醇等苄醇类化合物2 的合成 本章所使用的醇是用硼氢化钠还原对应的醛或酮所得 还原产率均在9 5 以 上 如图3 2 所示 o r 1 儿r 2 n a b h 4 e t o h 实验步骤 以2 a 的合成为例 o hr i a r r 1 人r 2 r 2 h p h m e 4 m e o c 6 h 4 2 图3 2 东北师范大学硕士学位论文 在2 5 0 i i l l 的圆底烧瓶中加入二苯甲酮 1 0 0 0n 缸n o l 1 8 2 0 9 用1 0 0 m l 无 水乙醇溶解 在冰水浴中冷却下向烧瓶中分三次加入硼氢化钠 3 0 m m o l 1 1 4 9 加毕 常温搅拌3 0 分钟 t l c 监测反应完毕 将反应液倒入盛有3 0 0 m l 冰水的烧 杯中 充分搅拌 析出大量白色固体 经抽滤 水洗数次 晾干后以备使用 产 率达蛰j 9 9 其它醇的合成方法类似与二苯甲醇 对于常温下为液态的醇 先用 乙醚萃取 随后以无水硫酸镁干燥 再减压除去乙醚后可得产品 3 2 3 苯甲酰基二硫缩烯酮1 a 和醇2 的偶联反应 o h 一l r 1 7 r 2 l a2 c u b r 2 一b f 3 e t 2 0 c h a c n 图3 3 or 1 表3 1 溴化铜 b f s e t 0 催化下的偶反应 u 3 r e a c t i o nc o n d i t i o n l a 2 1 0 m m 0 1 c u b r 2 一b f 弘e t 2 0 o 1 r e t o o l 0 1 m m 0 1 反应条件是加热 柏 实验步骤 以化合物3 a b 的合成为例 在2 5 m l 的圆底烧瓶中加入苯乙醇2 b 1 0 r e t o o l 0 1 2 2 9 和苯甲酰基二硫缩 烯酮1 a 1 0 m m o l 0 2 2 2 9 用4 m l 乙腈溶解 搅拌下加入溴化铜 0 1 m m o l 0 0 2 2 4 m g 和b f 0 e t 2 0 1 m m o l 0 0 1 m l t l c 监测反应完毕 将反应 液倒入盛有冰水的烧杯中 再加入适量的饱和n a h c 0 溶液调p h 值为中性 用 二氯甲烷萃取 2 0 m l x 2 后用饱和食盐水洗涤 再加入无水硫酸镁干燥 硅胶 柱层析 石油醚 乙醚3 l v v 的产物3 a b0 1 8 9 产率6 8 1 6 111 lc6 h 4 c h c h c o 1 2l mm e c o 1 3i np h c h c h c o m e e t e t 2 6 2 4 18 3 1 a7 8 3 m a6 8 3 n a7 5 实验步骤 以化合物3 c a 的合成为例 向2 5 m l 的圆底烧瓶中加入二苯甲醇2 a 1 0m m o l 0 1 8 4g 和苯甲酰基二硫 缩烯酮1 a 1 0m m o l 0 2 2 2 9 以4 m l 乙腈溶解 搅拌下加入溴化铜 0 1 m m o l 0 0 2 2 4 9 和b f 0 e t 0 1 m m o l 0 0 1 m 1 t l c 监测反应至完毕后 将反应液倒入冰 水中 加入适量饱和n a h c 0 溶液调p h 值为中性 以二氯甲烷萃取 2 0 m l x 2 饱和食盐水洗涤有机相后 加入无水硫酸镁干燥 硅胶柱层析 石油醚 乙醚 3 1 v v 分离得产品3 c a0 3 3 0 9 产率9 0 3 3 结果与讨论 3 3 1 反应条件的优化和反应的适用范围 官能化二硫缩烯酮1 和醇的偶联反应 可在过量的t i c l b f e t a 0 等路易 斯酸催化促进下顺利进行 产率都很理想 在本实验中 我们实现了官能化二硫 缩烯酮l 和醇的联合催化偶联反应 即在催化量的溴化铜及b f e t 0 存在下 以 1 7 东北师范大学硕士学位论文 较好产率获得偶联产物 实验证明 醇 底物 催化剂 催化剂的用量以及溶剂 的选择都很重要 首先 我们选用了0 苯甲酰基二硫缩烯酮l a 和二苯甲醇2 a 的 反应为模型反应 进行了反应条件的优化 以反应条件的优化结果如下 o l a op h 表3 31 a 和2 a 的偶联反应条件的优化 u 3 a a e n t r ya c i d e q i v s o l v e n t t i m e h y i e l d 1 b c u b r 2 0 2 5 c h 3 c n 1 22 0 2 0 c u b r 2 0 2 0 c h 3 c n 1 22 4 3 0 c u b r 2 0 1 0 c h 3 c n1 4 2 6 4 b c u b r 2f 0 0 5 c h 3 c n 1 8 2 0 5 c u b r 2 b f 3 o e t 2 0 3 0 1 c h 3 c n 1 65 2 6 c u b r 一b f 3 o e t 2 0 2 0 1 c h 3 c n 1 67 2 7 c u b r 2 b f 3 o e t 2 0 1 o 1 c h a c n 1 09 0 8n oa c i d c h 3 c n 8 9 c u b r 2 0 1 唧 2 01 8 1 0 c u l 3 r 2 o 1 c h 2 c 1 2 2 2 1 6 r e a c t i o nc o n d i t i o n l a 1 0 m m 0 1 a n d2 a 1 o m m 0 1 s o l v e n t 5 m i 反应条件是加热 4 0 从实验结果上看 使用c u b r 2 o 1 当量 b f 3 o e t 2 o 1 当量 联合催化时 该 偶联反应的产率最好 而只用o 1 当量的c u b r 2 为催化剂时 反应的效率很低 如 室温下几乎不发生反应 在加热条件下虽然有产物生成 但产率仅为2 6 根据实验结果 我们选择在室温下 乙腈溶剂中 反应物l a 2 a 各自一个毫摩 尔 以c u b r 2 o 1 当量 和b f 3 o e t 2 o 1 当量 作联合催化剂时 偶联产物3 c a 的 产率最高 另外 在考察溶剂对反应的影响时发现 二氯甲烷和四氢呋喃作溶剂 时 反应效率很低 产率都不如用乙腈为溶剂 在对醇进行选择时发现 表3 1 苯乙醇2 b 苯环上带有供电子基团2c 2 d 和a 苯甲酰基二硫缩稀酮1a 反应时生成较高的偶联产物 而带有吸电子基团 的2 e 2 f 和苯甲酰基二硫缩