α-重氮酮的合成及其与酰胺反应的研究

1、苏州大学本科生毕业设计（论文）本科毕业论文学院(部) 苏州大学材料与化学化工学部 题 目 -重氮酮的合成及其与酰胺反应的研究 年 级 14级 专 业 应用化学 班 级 14级应用化学 学 号 1409401137 姓 名 印爱成 指导老师 万小兵 职 称 教 授 论文提交日期 2018年5月 目录摘要 （1）Abstract （2）第1章、前言 （3）第1.1节、研究背景和意义 （3）第1.2节、国内外研究进展 （4）第1.3节、本文研究内容（10）第2章、实验介绍（11）第2.1节、-重氮酮的合成 （11）第2.2节、反应体系的探索及优化 （11）第2.3节、-重氮酮类底物的拓展 （15）第

2、2.4节、酰胺类底物的拓展 （15）第2.5节、实验中使用的仪器和药品 （16）第3章、结果与讨论 （18）参考文献 （19）致谢 （22）附录 （23）附录一、化合物的氢谱数据 （23）附录二、实验谱图 （30）附录三、简写注释 （44）-重氮酮的合成及其与酰胺反应的研究印爱成（苏州大学 材料与化学化工学部）指导老师：万小兵摘要：重氮化合物因其在有机合成领域有各种有价值的应用而为人所关注，特别是-重氮羰基类化合物被广泛使用为金属卡宾的前体。通常，-重氮羰基类化合物有各种方法很容易地制备并处理且它具备多样的化学反应性质，特别是它容易被金属络合物催化形成金属卡宾且随后可以进行多种转化，包括X-H

3、插入（X为C.N.O.S等）、环丙烷化、叶立德形成、1,2-迁移和Wolff重排反应等。本论文主要介绍借鉴Arndt-Eistert合成方法制备出含有不同取代基的-重氮酮化合物，并探究且优化了CuSO45H2O催化的-重氮酮与酰胺参与的反应，最终我们成功地以-重氮酮和酰胺为原料以一定收率合成出-甲酰氧基苯乙酮类或者-乙酰氧基苯乙酮类化合物。本论文具体分为以下两个部分：1.-重氮酮的制备及重氮化合物的研究进展。2.以CuSO45H2O为催化剂，对-重氮酮与酰胺的反应进行探索与优化。关键词： -重氮酮、酰胺、金属卡宾Synthesis of -Diazoketone and the explora

4、tion of its reactions with amides AiCheng Yin(College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science)(Soochow University)Teacher: Xiaobing WanAbstract: Diazo compounds have attracted attention due to their various valuable applications in the field of organic synthesis. In particular, -dia

5、zocarbonyl have been used extensively as precursors of metal carbenes. In general, -diazocarbonyl compounds are easily prepared by various methods and can be handled without difficulty in the laboratory. On the other hand, -diazocarbonyl compounds have a diverse chemical reaction properties. Particu

6、larly, they can be decomposed by transition metal complexes to generate metal carbene, which can subsequently undergo diverse transformations, including XH insertion(X=C.N.O.S, etc.), cyclopropanation, ylide formation, 1,2-migration, Wolff rearrangement and so on. This paper mainly describes the pre

7、paration of -diazonone compounds containing different substituents based on the Arndt-Eistert synthesis method. Besides, the reaction of -diazonone with amides has been explored and optimized catalyzed by CuSO45H2O presented in this paper . Finally we successfully have developed a method for the syn

8、thesis of -formyloxy ketones and -acetoxy ketones from -diazonones and amides in a certain yield.This paper is specifically divided into the following two parts:1. a review of preparation of -diazoketone and research progress of diazo compounds.2. Using CuSO45H2O as catalyst to explore and optimize

9、the reaction of -diazonone with amide.Keywords: -diazones, amides, metal carbene- 44 -重氮酮的合成及其与酰胺反应的研究第1章、前言第1.1节、研究背景和意义重氮化合物(Diazo)是重氮基连接到烷基而生成的有机化合物，它的通式可以表示为R2C=N2，其存在多种共振式。由于存在I和IV的共振结构，两端的氮原子和碳原子带有部分负电荷，并且位于中间的氮原子因为存在II和III的共振结构而携带部分正电荷（Scheme 1.1）。也正是由于这种特殊的结构，热、光、路易斯酸、质子酸、一些金属、某些金属盐以及其他金属配合物

10、等都可以促进其分解。当然，这种结构也给各种重氮化合物带来多样的化学反应性质1。Scheme 1.1重氮化合物在光或热的作用下分解失去N2，形成高度活泼的拥有未成对电子的自由卡宾，这类卡宾通常具有亲核性。另一种是重氮化合物在过渡金属催化剂催化分解条件下失去N2所形成的金属卡宾（Scheme 1.2）。由于金属与二价碳络合的特殊结构，因此这类卡宾是非常重要的中间体，它由于缺电子而具有亲电性1。Scheme 1.2卡宾与重氮化合物相比具备更高的反应活性，它们主要以反应中间体这种形式存在。其中，自由卡宾虽然反应活性较高，但由于其反应化学或立体选择性通常很差，因此在有机合成这一领域往往很少应用。而金属卡

11、宾因为存在过渡金属对其的稳定作用，使得它的反应活性降低，反应通常相对容易控制。因此大多数研究者的工作主要投入于通过使用过渡金属催化分解重氮化合物进而原位生成亲电性的金属卡宾上面2。通过各种过渡金属和重氮化合物作用形成了多样的具有不同反应活性和稳定性的金属卡宾，这导致了该类卡宾反应的多样性。这些被用于分解重氮化合物的金属催化剂主要来自可溶解于有机溶剂的铜配合物以及铑络合物。近二十年来这些金属催化剂大量被使用于-重氮羰基化合物的分解催化上，使得该重氮类化合物在有机合成领域获得了广泛应用3。当然重氮化合物的稳定性以及与之形成的金属卡宾的反应活性也和其相连的取代基有着密切联系。比如-重氮酮和-重氮酯中

12、的负电荷被重氮位上的吸电子基团分散进而可以离域到羰基上去，因此它们稳定性好，而且通过该重氮形成的金属卡宾因为缺少电子而表现出较强的亲电性，反应活性也较高。与之相反，供电子基团可以使重氮化合物缺乏稳定性，其形成旳金属卡宾的活性也较低。因此从底物的活性、反应的选择性以及反应的安全性等方面考虑，通常会采用带有一个或两个吸电子基团的重氮化合物进行科研探索4。基本以前的研究报导，我们发现关于由过渡金属催化重氮得到的金属卡宾能够顺利实现环丙烷化、叶立德、插入、交叉偶联等反应的报道有很多，而亲电性的金属卡宾与有一定亲核性的酰胺类化合物共同参与的反应报导却没有多少。基于此，我们已经初步开发出了一种通过芳基类-

13、重氮酮与酰胺类化合物顺利合成出-甲酰氧基苯乙酮类或者-乙酰氧基苯乙酮类化合物，这对于丰富重氮类化合物的反应类型无疑有些许帮助。第1.2节、国内外研究进展近些年来有文献报导通过-重氮羰基类化合物在过渡金属催化剂作用下的分解和后续反应可以生成一些化学选择性、立体选择性以及区域选择性相当高的产物。-重氮羰基类化合物的反应基本可以分成四大类型：与烯烃的环丙烷化反应、与含有O、N、S等元素的化合物生成叶立德中间体的反应、X-H键的插入反应（X为C.N.O等）以及Wolff重排反应。其中前面三种反应涉及到金属卡宾中间体，而Wolff重排5则是-重氮酮在光照或者氧化银催化条件下重排得到烯酮6这一极其重要的有

14、机中间体的亲核重排反应。Wolff重排中烯酮可以和水反应制备羧酸，和胺类化合物反应制备酰胺，以及可以和醇反应制备酯，另外能够发生Staudinger烯酮环加成合成各种四元环化合物（scheme 1.3）。在2013年Yong Rok Lee教授就报导了在无催化条件下用伯胺、芳香胺、醇和酚在各种醛的作用下利用通过1-重氮-2-酮萘的沃尔夫重排获得的乙烯酮中间体生成1H-茚-3-酰胺类化合物以及1H-茚-3-羧酸衍生类化合物7（Scheme 1.4）。 Scheme 1.3Scheme 1.4环丙烷化反应则是在过渡金属催化剂存在情况下，-重氮羰基类化合物被其催化分解生成卡宾活性种，然后与烯烃双键反

15、应生成环丙烷的方法（Scheme 1.5）。当然在某些条件下卡宾也能和芳香环双键反应，该反应现多应用于不同手性配体金属催化剂下的不对称环丙烷化8。就在近期，来自西班牙韦尔瓦大学的Ana Caballero教授和Pedro J. Prez教授等研究者报道了铜催化重氮乙酸乙酯对芳基乙烯硼酸酯的不对称环丙烷化反应(Scheme 1.6)，他们以重氮乙酸乙酯作为亚甲基卡宾来源，以手性双噁唑啉配体(S,S)-L3与Cu(NCMe)4PF6组合作为过渡金属催化剂，实现了由铜催化烯基硼酸酯得到的不对称环丙烷化反应，高度立体选择性地构建了1-硼酸酯基-2,3-二取代环丙烷9，弥补了鲜有报道构建1，2，3-三取

16、代环丙烷结构方法的缺憾。去年来自法国鲁昂大学的Philippe Jubault教授等科研人员利用以-芳基重氮酯或-硝基重氮酮作为卡宾来源，-二氟甲基芳基乙烯作为卡宾受体，首次报道了铑催化的二氟甲基取代环丙烷类化合物的不对称合成(Scheme 1.7)，该反应表现为底物范围广、产率高、立体选择性好等特点，引入二氟甲基的药物分子也表现出优良的生理活性10。Scheme 1.5Scheme 1.6Scheme 1.7由过渡金属催化分解的重氮类化合物进行的不对称卡宾插入反应是一种构建C(sp3)-X键（如C-O键、C-N键等）最有效手段之一的方法(Scheme 1.8)。实际上，铑、钌、钯等金属催化剂

17、一直广泛用于苯酚、苯胺类化合物与重氮化合物的插入反应。实现该类反应需产生亲电性的金属卡宾中间体，比如，Zhu、Feng和Zhou等研究者报道的钯催化的不对称苯酚、芳胺和吲哚和重氮化合物的插入反应，高效实现了手性C-O键、C-N键和C-C键的构建11(Scheme 1.9)。来自华南理工大学的曾伟教授课题组利用重氮化合物为卡宾前体，以具有双齿鳌合功能基并含有吡啶和酰胺的的非环化脂肪胺作为底物，可以通过与重氮化合物的交叉偶联反应定点选择性以Csp3-H键卡宾体插入去构建多种结构的-氨基酸衍生物12(Scheme 1.10)。美国埃默里大学的Huw M. L. Davies教授课题组利用Rh2(S-

18、TCPTAD)4作为催化剂与一系列重氮乙酸酯卡宾前体反应，试图通过调控催化剂以减小催化剂的空间位阻进而构建三级CH键的区域和促发立体选择性官能团化反应并且获得了成功13(Scheme 1.11)。来自美国加州大学欧文分校的David L. Van Vranken博士等人报道了首例不对称钯催化的重氮化合物对芳香杂环N-H键的卡宾插入反应14(Scheme 1.12)。Scheme 1.8Scheme 1.9Scheme 1.10Scheme 1.11Scheme 1.12重氮类化合物是形成卡宾的前体，在光照条件或者金属催化条件下能够与含孤对电子的杂原子（N、O、S等）反应生成叶立德中间体，相应的

19、中间体可以进行后续的一系列反应1516(Scheme 1.13)。其中相对比较重要的是一类叫做氧叶立德的反应。氧叶立德的反应主要分为四类：O-转移反应、1,2-迁移重排、2,3-迁移重排、-消除反应(Scheme 1.14)。O-转移反应即为重氮化合物与环氧化合物反应形成氧叶立德，然后经电子重排得到相应的羰基化合物和烯烃17(Scheme 1.15)。Sigma迁移重排反应（Sigmatropic Rearrangement）是一种重要的周环反应，也是一种快速构建复杂分子的有效方法18。最近，来自美国德克萨斯大学的Tambar教授课题组成功地实现了铜金属催化的重氮乙酸酯和烯丙基碘的Sigma迁

20、移重排反应，通过选择使用不同的配体，选择性地得到2,3或者1,2重排产物19(Scheme 1.16)。Scheme 1.13Scheme 1.14Scheme 1.15Scheme 1.16Arndt-Eistert合成是一种非常有用的给羧酸插入碳单元的合成方法。传统的Arndt-Eistert合成需要用到重氮甲烷与酰氯作用以制备-重氮酮2021，因此该方法一直被广大应用于合成无环末端-重氮酮。然而由于CH2N2拥有较强的致癌性, 而且由于其沸点为-23 ，在室温条件下表现状态为容易挥发的黄色气体，此外, CH2N2的分子结构表现出它对于光、热、振动等环境易于敏感，因此由于CH2N2为人熟知

21、的高毒性以及爆炸风险，它在实验室中并没有被充分应用22。尽管Kappe教授课题组通过使用流动体系成功利用重氮甲烷安全简便地制备出-重氮酮23，但离推广此方法还需很长一段时间，而三甲基硅重氮甲烷（TMSCHN2）由于存在TMS基团, 其爆炸性得到缓解且它的沸点为96，而且效果与重氮甲烷相当，因此常取代CH2N2作为更安全的通过Arndt-Eistert方法合成-重氮酮的替代品24。尤其是早在1981年就有文献揭示了采取Arndt-Eistert的方法利用三甲基硅重氮甲烷也可以制备出-重氮酮，这彰显了TMSCHN2的可替代性25，目前Ley课题组也已经报道了利用连续流动技术成功地使用TMSCHN2

22、制备出端位重氮酮26。然而即使如此，由于TMSCHN2昂贵的价格以及其不高的产量，至今仍然还未完全取代重氮甲烷作为合成-重氮羰基化合物的原料。因此寻找-重氮羰基化合物的相对经济及安全的替代路线受到了科研人员的广泛关注(Scheme 1.17)。Wlide教授以及他的同事于1965年报道了利用-溴代酮和肼通过两步流程合成出-重氮羰基化合物27。在1989年，Danheiser和其合作者利用酮的活化以及重氮转移这两步反应开发改进了合成-重氮酮的方法28。Fukuyama教授和他同事在2007年发现了一种利用-溴代乙酸酯或者-溴代酮类化合物在N,N-二甲苯磺酰肼以及DBU的参与下制备-重氮羰基类化合

23、物的合成路线29。在2014年，新的合成-重氮酮的简单方法已经出现，吴安心课题组从芳基乙二醛一水合物作为底物出发，在甲苯磺酰肼的作用下室温条件高产合成-重氮酮30。Scheme 1.17第1.3节、本文研究内容基于以前的研究报导，我们发现由过渡金属催化重氮原位生成亲电性的金属卡宾与有一定亲核性的酰胺类化合物共同参与的反应报导较少，因此我们决定尝试探索芳基类-重氮酮与酰胺类化合物的反应。第2章、实验介绍第2.1节、-重氮酮的合成在配备有85-1型磁力搅拌器和磁力搅拌子的250 mL三颈圆底烧瓶中加入50 mmol（6.81 g）的对甲基苯甲酸，随后投入50 mL的二氯甲烷溶剂且向其中滴加三滴催化

24、量的DMF试剂并室温下搅拌5 min使体系均匀混合。随即采用冰水浴使体系降温至0 后，利用注射器缓慢滴加1.5当量的草酰氯至三颈烧瓶中，滴加过程，会有气体放出，提前做好防护措施。滴加完毕后，反应温度缓慢升至室温，反应一小时后开始TLC分析监测反应进行程度，通过注射器取少量反应混合物至提前滴入两滴甲醇的1.5 mL离心管中，并加适量乙酸乙酯稀释后压盖振荡，点板与原料对照。确认反应完全后，用配套有低温冷却液循环泵以及循环水真空泵的旋转蒸发器50 浓缩有机相，旋走接下来不需要的二氯甲烷溶剂后将三颈烧瓶放在真空泵上以维持真空状态。待烧瓶中的浓缩液不再冒出气泡后取下维持真空状态的三颈烧瓶，之后通过注射器

25、在大气压的作用下压入50 mL的乙腈溶剂。随后采用冰水浴使体系冷却至0 后开启搅拌使体系混合均匀，5 min后，利用注射器缓慢依次滴加1.1当量的TMSCHN2正己烷试剂和1.2当量的三乙胺溶液，滴加完毕后反应缓慢升至室温下搅拌，反应过程中可以观测到有沉淀析出且反应液颜色加深，搅拌过夜使反应充分进行。过夜后TLC检验确认反应完全便可利用循环水真空泵减压抽滤使固液分离，随后利用旋转蒸发器旋干通过过滤所得到的有机相并将其用乙酸乙酯溶解，之后加入饱和NaHCO3溶液进行萃取操作，所得有机相用无水硫酸钠干燥，之后往有机相中投入吸附硅胶并旋干采用石油醚乙酸乙酯体系过柱，即可得到粗产品。室温下往粗产品中加

26、入少量乙酸乙酯将其溶解并加入适量石油醚，稍加热下调整此两种溶剂用量使该混合溶剂体系澄清透明，冷却该体系后便析出大量黄色固体，然后采用减压过滤即可得到对甲基苯甲酰重氮纯品2.3 g黄色固体。通过此方法可用于合成各种-重氮酮（Scheme 2.1），收率一般在30 % - 70 %之间。Scheme 2.1第2.2节、反应体系的探索及优化我们首先以对甲基苯甲酰重氮作为底物，五水硫酸铜作为催化剂，N，N-二甲基甲酰胺作为溶剂，在少量水的参与并且空气70 下进行反应并使用TLC监控是否有新物质生成。幸运的是，我们发现了新点的生成进而成功验证了我们设想的可行性。通过管柱层析我们获得了该物质的纯品，经过对

27、核磁氢谱的解析，我们初步确定了该化合物的结构。之后我们对该反应的条件进行了进一步的优化。一般来说，溶剂效应影响着反应进程，因此我们对常见的反应溶剂进行了一定范围的筛选。我们选取了PE、EA、DCE、i-PrOH、1,4-dioxane、THF、DME、PhH、PhCH3、Et3N、CH3NO2、CH3CN、DMF、DMSO、NMP、C6H12作为溶剂，对甲基苯甲酰重氮和N，N-二甲基甲酰胺作为底物，在无水硫酸铜和水的参与下，空气70 下进行反应，反应十小时后结束反应并进行TLC分析。薄板层析结果显示PE、1,4-dioxane、PhH、PhCH3、CH3NO2作为溶剂反应效果表现良好，副产物较

28、少，而i-PrOH、Et3N、DMSO作为溶剂则没有明显的目标产物点出现，通过柱层析我们获得了PE、1,4-dioxane、PhH、PhCH3、CH3NO2作为溶剂下的收率分别为20 %、34 %、27 %、28 %、22 %。因此我们选取1,4-dioxane作为反应溶剂进行接下来的实验（Table 2.1）。1a 2aEntrySolventYield%a1PE20 %21,4-dioxane34 %3PhH27 %4PhCH328 %5CH3NO222 %a 0.2 mmol of 1a, 10.0 equiv of 2a, 2 mmol% of CuSO45H2O, and 10.0

29、equiv H2O, 1.0 mL 1,4-dioxane at 70 for 10 h; Isolated YieldTable 2.1然后我们优化了反应温度，以对甲基苯甲酰重氮和N，N-二甲基甲酰胺作为底物，五水硫酸铜作为催化剂，1,4-dioxane作为溶剂，在水的参与下设置温度分别为50 、60 、70 、80 、90 ，空气下进行实验。十小时后反应结束，结果实验表明，当反应温度为50 、60 时，对甲基苯甲酰重氮没有分解且未得到目标产物，当反应温度为70 、80 、90 时，从层析薄板上观察效果一致，于是我们通过管柱层析获得了-甲酰氧基对甲基苯乙酮这一纯品，并获得该反应在70 、80

30、 、90 的收率分别为34 %、24 %、18 %。当反应温度高于70 时，随着反应温度提升，反应产物逐渐减少。因此我们决定反应温度设定在70 进行（Table 2.2）。1a 2aEntryTemperatureYield%a150 N.D.260 N.D.370 34 %480 24 %590 18 %a 0.2 mmol of 1a, 10.0 equiv of 2a, 2 mmol% of CuSO45H2O, and 10.0 equiv H2O, 1.0 mL 1,4-dioxane at 70 for 10 h; Isolated YieldTable 2.2为了成功提高该产物的

31、收率，我们添加了部分路易斯酸进入该反应体系。我们以对甲基苯甲酰重氮和N,N-二甲基甲酰胺作为底物，五水硫酸铜作为催化剂，1,4-dioxane作为溶剂，分别添加ZnCl2、AlCl3、BF3Et2O、Fe2(SO4)3XH2O路易斯酸进入反应体系，并在水的参与下空气70 进行反应。十小时后反应结束，令人遗憾的是，当ZnCl2、Fe2(SO4)3XH2O加入反应时，薄板上显示该反应并未出现目标点，而AlCl3、BF3Et2O参与反应时，通过柱层析拿到目标点并计算出该反应产率分别为19 %、26 %。因此目标点的生成不需要路易斯酸（Table 2.3）。1a 2aEntryLewis AcidYi

32、eld%a1ZnCl2N.D.2AlCl319%3BF3Et2O26%4Fe2(SO4)3XH2ON.D.a 0.2 mmol of 1a, 10.0 equiv of 2a, 2 mmol% of CuSO45H2O, 1.0 eq Lewis Acid and 10.0 equiv H2O, 1.0 mL 1,4-dioxane at 70 for 10 h; Isolated Yield.Table 2.3考虑到该反应可能不需要有氧气作用就能进行，为了减少副反应的发生进而提高产物收率，因此我们考虑使用在N2保护条件下实验该反应。我们以对甲基苯甲酰重氮和N，N-二甲基甲酰胺作为底物，五水硫

33、酸铜作为金属催化剂，1,4-dioxane作为溶剂，少量水参与并N2保护70 下进行实验。十小时后反应结束TLC检测反应发现副反应还是很多，通过柱层析拿到目标点并计算出N2保护下该反应产率为25 %。因此该反应无需N2保护下进行。随后，我们对该反应进行了又一次优化的尝试。我们试图通过调节水的投料量进而提升产物收率。我们以对甲基苯甲酰重氮和N，N-二甲基甲酰胺作为底物，五水硫酸铜作为金属催化剂，1,4-dioxane作为反应溶剂，分别投入5 eq、10 eq、15 q、20 eq的H2O，空气70 下进行反应。十小时后反应结束TLC监测，薄板色谱显示当水用量高于10 eq时，目标点变浓且副反应明

34、显增多，通过管柱层析拿到目标点并计算出该反应的产率分别为20 %、34 %、25 %、26 %。即使提升H2O用量，反应目标产物并未增多且副反应变多，于是我们保持H2O为10 eq的用量（Table 2.4）。1a 2aEntryH2OYield%a15 eq20 %210 eq34 %315 eq25 %420 eq26 %a 0.2 mmol of 1a, 10.0 equiv of 2a, 2 mmol% of CuSO45H2O and 1.0 mL 1,4-dioxane at 70 for 10 h; Isolated YieldTable 2.4之后，我们尝试了碱对反应的影响。我

35、们以对甲基苯甲酰重氮和N,N-二甲基甲酰胺作为底物，五水硫酸铜作为催化剂，1,4-dioxane作为溶剂，分别添加DABCO、Na2CO3、K2CO3、NaOAc、NaHCO3、Li2CO3、Cs2CO3、KOAc、DMAP、-氨基吡啶这些碱进入反应体系，并且在水的参与下空气70 进行反应。十小时后结束反应，观察薄板色谱表明Na2CO3、NaOAc、Cs2CO3这些碱的参与下重氮未分解，目标产物未出现，而且投入其他碱的反应结果也不尽如人意。碱的加入要么使产率变低要么不反应，因此目标点的生成不需要碱的参与。通过对碱、路易斯酸、溶剂等种类和水的用量的的筛选以及对反应温度气氛的考察后，我们确定了一个

36、最优反应条件：0.2 mmol对甲基苯甲酰重氮, 2 mmol N，N-二甲基甲酰胺, 0.02 mmol CuSO45H2O, 2 mmol H2O, 1 mL 1,4-dioxane,在空气中于70 下参与反应10 h。在确认了最佳反应条件之后，我们将以此作为底物拓展过程中的反应模板。第2.3节、-重氮酮类底物的拓展在确认了最优反应条件情况下，我们考察了间位和对位取代的-重氮苯乙酮。我们首先让3-甲基苯甲酰重氮和3-氟苯甲酰重氮以及3-溴苯甲酰重氮作为底物参与反应，十小时后反应结束点板显示3-氟苯甲酰重氮未分解，3-溴苯甲酰重氮参与下的副反应过于明显而3-甲基苯甲酰重氮作为底物参与下的反应

37、表现尚可，通过柱层析我们拿到3-甲基苯甲酰重氮作为底物25 %的产率。我们判断在当前反应条件下，当苯环上连有卤素等吸电子取代基的时候，产率可能下降明显甚至得不到产物，当苯环上连有甲基等供电子取代基的时候，我们还是可以以一定收率得到目标产物。总之，现有反应条件下，具备吸电子取代基的-重氮苯乙酮不有助于反应，具有供电子取代基的底物有助于反应进行。接着我们考察了对位供电子基取代的-重氮苯乙酮作为底物的反应，我们以对甲氧基苯甲酰重氮和对苯基苯甲酰重氮作为底物参与反应并且分别获得了28 %和26 %的收率。反应结果显示，对位和邻位连有供电子基的苯乙酰重氮参与该类反应能获得一定的收率，而在现有反应条件下，

38、对连有吸电子基团的苯甲酰重氮来说该反应的普适性不够，这是我们反应体系的不足之处（Scheme 2.1）。1a 2aa 0.2 mmol of 1a, 10.0 equiv of 2a, 2 mmol% of CuSO45H2O, 10.0 equiv H2O and 1.0 mL 1,4-dioxane at 70 for 10 hScheme 2.1第2.4节、酰胺类底物的拓展当我们考察完了不同取代基的-重氮苯乙酮底物后，我们以N-甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺作为底物进行了该反应体系的考察。我们首先以对甲基苯甲酰重氮和N-甲基甲酰胺作为反应底物，五水硫酸铜作为催化剂，1,4-dioxan

39、e作为溶剂，空气70 及水的参与下进行反应结果发现，N-甲基甲酰胺并不能适应该反应，薄板色谱显示重氮未分解。对于N，N-二甲基乙酰胺作为底物参与下的反应我们获得了16 %的收率（Scheme 2.2）。1a 2aa 0.2 mmol of 1a, 10.0 equiv of 2a, 2 mmol% of CuSO45H2O, 10.0 equiv H2O and 1.0 mL 1,4-dioxane at 70 for 10 h3a 4aa 0.2 mmol of 3a, 10.0 equiv of 4a, 2 mmol% of CuSO45H2O, 10.0 equiv H2O and 1.

40、0 mL 1,4-dioxane at 70 for 10 hScheme 2.2第2.5节、实验中使用的仪器和药品1.实验仪器1H NMR数据通过Bruker 400M核磁共振仪测定,其化学位移单位是ppm，耦合常数单位是Hz，使用CDCl3为溶剂，TMS为内标。薄层色谱层析高效板购自烟台市化学工业研究所；管柱层析所用硅胶(烟台市化学工业研究所)为300-400目；所用石油醚为60-90馏分。实验所涉及到的抽滤过程都是采用了以真空水泵构成的减压体系来实现的。实验过程中浓缩有机相时，采用的是连接有低温冷却液循环泵以及循环水真空泵的旋转蒸发器，控制水温50 旋走需除去的有机溶剂。本实验使用的仪器

41、还有分析天平、三颈250mL圆底烧瓶、不同规格的磁力搅拌子、磁力搅拌器、温度计、油浴锅、烧杯、抽滤瓶、布氏漏斗、管柱层析柱、硅胶板、层析缸、毛细管、手提紫外检测灯、玻璃棒、分液漏斗、一次性滴管、茄形瓶、样品管、核磁管等。2.实验药品实验过程中使用的含各种取代基的-重氮苯乙酮原料为自己按照已有文献方法合成，并且严格通过核磁共振手段表征。其他实验过程中的原料和溶剂大都是已经商品化的试剂，购自凯曼化工、阿拉丁公司、安耐吉化学、国药试剂公司以及上海泰坦科技公司，使用时没有经过进一步的纯化。药品纯度生产厂家对甲基苯甲酸AR安耐吉化学草酰氯CR上海凌峰化学试剂公司二氯甲烷AR国药集团化学试剂公司碳酸氢钠A

42、R国药集团化学试剂公司三甲基硅重氮甲烷AR上海凯曼化工科技有限公司三乙胺AR国药集团化学试剂公司吸附硅胶100-200目青岛海洋化工硅胶300-400目烟台化学工业研究所无水硫酸钠AR上海凌峰化学试剂公司石油醚AR上海凌峰化学试剂公司乙酸乙酯AR上海凌峰化学试剂公司1，2-二氯乙烷AR国药集团化学试剂公司1，4-二氧六环AR国药集团化学试剂公司乙腈AR国药集团化学试剂公司N，N-二甲基甲酰胺AR国药集团化学试剂公司异丙醇AR国药集团化学试剂公司四氢呋喃AR国药集团化学试剂公司乙二醇二甲醚AR国药集团化学试剂公司苯AR国药集团化学试剂公司甲苯AR国药集团化学试剂公司硝基甲烷AR阿拉丁二甲亚砜AR

43、国药集团化学试剂公司环己烷AR凯曼化工国药集团化学试剂公司N-甲基吡咯烷酮AR上海凌峰化学试剂公司三氟化硼乙醚AR国药集团化学试剂公司三氯化铝AR上海泰坦科技股份有限公司氯化锌AR国药集团化学试剂公司硫酸铁AR国药集团化学试剂公司2-氨基吡啶CP国药集团化学试剂公司第3章、结果与讨论我们借鉴了Arndt-Eistert合成方法制备出各种含有不同取代基的-重氮酮化合物，并探究且优化了-重氮酮与酰胺的反应，本体系使用CuSO45H2O作为金属催化剂，1,4-dioxane作为溶剂，在空气中70 油浴反应10 h，最终我们成功地以-重氮酮和酰胺为原料以一定收率合成出-甲酰氧基苯乙酮类或者-乙酰氧基苯

44、乙酮类化合物。本反应操作简单，可以直接在空气下进行，该体系对于空气和水汽均不敏感。参考文献1 厉铭.重氮酰胺类化合物参与的基于亲电试剂捕捉活性离子对中间体的反应研究D.中国上海：华东师范大学，2012.2 Nair V, Rajesh C, Vinod AU, Bindu S, Sreekanth AR, Mathen JS, Balagopal L., Strategies for heterocyclic construction via novel multicomponent reactions based on isocyanides and nucleophilic carbene

45、s. Acc Chem Res. 2003 Dec;36(12):899-907.3 Gao, J.; Bian, Q.; Guo, H.; Wang, M. Chin., J. Org. Chem. 2007, 27(4), 438.4 H.M.L.Davies.; R.E.J.Beckwith., Chem.Rev. 2003,103,2861-2904.5 L. Wolff., Justus Liebigs Ann. Chem. 1912, 394, 25.6 Kirmse.; W. Eur. J., Org. Chem. 2002, 2002, 2193-2256.7 Krishna

46、Bahadur Somai Magar., Yong Rok Lee., Synthesis of Diverse Indene Derivatives from 1-Diazonaphthalen-2(1H)-ones via Thermal Cascade Reactions. Org. Lett, 2013, 15 (17), 42884291.8 (a) Fritschi, H.; Leutenegger, U.; Pfaltz, A., Angew. Chem. Int. Ed Engl. 1986, 25, 1005; (d) Lyle, M. P. A.; Wilson, P.

47、D., Org. Lett. 2004, 6, 855.9 Javier Carreras, Ana Caballero, Pedro J. Perez., Enantio- and Diastereoselective Cyclopropanation of 1-Alkenylboronates: Synthesis of 1-Boryl-2,3-Disubstituted Cyclopropanes. Angew. Chem. Int. Ed. 2018,57,23342338.10 Maxence Bos, Wei-Sheng Huang, Thomas Poisson, Xavier

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49、dary and Primary Anilines under the Catalysis of Palladium and Chiral Guanidine Derivatives. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1636 1640.12 Haisheng Xie, Zongren Ye, Zhuofeng Ke, Jianyong Lan, Huanfeng Jiang, Wei Zeng., Rh(III)-catalyzed regioselective intermolecular N-methylene Csp3-H bond carbenoid

50、insertion. J. Name., 2013, 00, 1-3 | 1.13 Kuangbiao Liao, Thomas C. Pickel, Vyacheslav Boyarskikh, John Bacsa1, Djamaladdin G. Musaev & Huw M. L. Davies., Site-selective and stereoselective functionalization of non-activated tertiary CH bonds. Nature volume 551, pages 609613 (30 November 2017).14 Va

51、nessa Arredondo, Stanley C. Hiew, Eugene S. Gutman, Ilandari Dewage Udara Anulal Premachandra, David L. Van Vranken., Enantioselective Palladium-Catalyzed Carbene Insertion into the N-H Bonds of Aromatic Heterocycles. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 1 5.15 Padwa, Albert.; Hornbuckle, Susan F., Ylide

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