基于有机硼、硅、锡、钯试剂的碳碳键形成的方法课件

1、第五章第五章 基于有机硼、硅、锡、基于有机硼、硅、锡、 钯试剂的碳钯试剂的碳- -碳键形成的方法碳键形成的方法主要内容：主要内容：5.15.1有机硼试剂在碳有机硼试剂在碳- -碳键形成中的应用碳键形成中的应用5.1.1 5.1.1 有机硼试剂的制备有机硼试剂的制备5.1.2 5.1.2 基于有机硼试剂的碳基于有机硼试剂的碳- -碳键形成方法碳键形成方法5.2 5.2 有机硅化合物在碳有机硅化合物在碳- -碳键形成中的应用碳键形成中的应用5.2.1 5.2.1 硅元素及有机硅化合物的结构效应硅元素及有机硅化合物的结构效应5.2.2 5.2.2 基于有机硅试剂的碳基于有机硅试剂的碳- -碳键形成方

2、法碳键形成方法R3B R2BOH R2BOR RB(OH)2 RB(OR)2 有机硼试剂的制备有机硼试剂的制备 烷基硼和烯基硼试剂的制备：通过烯烃与炔烃的烷基硼和烯基硼试剂的制备：通过烯烃与炔烃的硼氢化制备，非对称的硼氢化主要发生在取代较硼氢化制备，非对称的硼氢化主要发生在取代较少的碳上少的碳上+B2H6BB+RR +OOBHRHRB 无法通过硼氢化制备的甲基、芳基、杂芳基和苄基无法通过硼氢化制备的甲基、芳基、杂芳基和苄基硼烷，可以通过二烷基锂与二烷基硼反应制得硼烷，可以通过二烷基锂与二烷基硼反应制得RRBH + RCuLiRRBR + RCuH- Li+5.1.2 5.1.2 基于有机硼试剂

3、的碳基于有机硼试剂的碳- -碳键形成方法碳键形成方法5.1.2.1 5.1.2.1 基于酸根型硼配合物硼基于酸根型硼配合物硼- -碳烷基亲核碳烷基亲核迁移的方法迁移的方法 三价有机硼烷具有一定的三价有机硼烷具有一定的lewislewis酸性，亲核酸性，亲核试剂（试剂（lewislewis碱）与三烷基硼反应可以形成四配碱）与三烷基硼反应可以形成四配位的硼加合物，称酸根型硼配合物。适用的亲核位的硼加合物，称酸根型硼配合物。适用的亲核试剂包括一氧化碳、氰基、有机锂试剂等碳亲核试剂包括一氧化碳、氰基、有机锂试剂等碳亲核试剂。试剂。 羰基化反应：具有羰基化反应：具有lewislewis酸的三烷基硼可与具

4、有酸的三烷基硼可与具有lewislewis碱的一氧化碳反应形成酸根型配合物，然后碱的一氧化碳反应形成酸根型配合物，然后硼原子上的烷基可向碳亲电中心迁移，中间体经硼原子上的烷基可向碳亲电中心迁移，中间体经还原或氧化后，分别可得到醇、醛、酮、或叔醇还原或氧化后，分别可得到醇、醛、酮、或叔醇R3B + :Nu=XR2BNuRXR2BNuRXR3B + :NuR3BNuER2BNu + R ER3B + :COR2BC ORR2BCORNaBH4100de, H2O100deR2BCHOHRCH2OHOHRBOHCR2OHR2C=OO=BCR3H2O2R3COHR 为了得到单烷基转移产物，则反应需要在

5、还原剂存为了得到单烷基转移产物，则反应需要在还原剂存在下进行，形成的单烷基转移中间体被还原剂还原，在下进行，形成的单烷基转移中间体被还原剂还原，从而终止烷基迁移反应；在水存在下，则可使迁移从而终止烷基迁移反应；在水存在下，则可使迁移二烷基终止。二烷基终止。 环酮的合成环酮的合成：BH2XBX(1) CO, H2O(2) H2O2, CH3COONaCO5.1.2.3 5.1.2.3 有机硼化合物的偶联反应：有机硼化合物的偶联反应：Suzuki Suzuki reactionreaction 此反应是芳基或烯基硼化合物在钯催化剂促进下此反应是芳基或烯基硼化合物在钯催化剂促进下与芳基卤或烯基卤的交

6、叉偶联反应与芳基卤或烯基卤的交叉偶联反应 是连接芳基是连接芳基- -烯基和烯基烯基和烯基- -烯基的重要方法之一烯基的重要方法之一 用于此反应的有机硼化合物包括：芳基硼酸用于此反应的有机硼化合物包括：芳基硼酸 、二烷基硼酸酯和烷基硼烷，组分几何构型保持。二烷基硼酸酯和烷基硼烷，组分几何构型保持。RBX2HH+RHHY(Ph3P)4PdHHRHHRX= OH, OR, R; Y= Br, I(H2C)5H3CHHB(O-i -Pr)2(Ph3P)4Pd+I-PhNaOEt(H2C)5H3CHHPh特殊情况：特殊情况：9-BBN9-BBN衍生物硼原子上的烷基可在衍生物硼原子上的烷基可在钯催化下与烯

7、卤或芳卤偶联钯催化下与烯卤或芳卤偶联BH+BSPhBrPd(pPh)4K3PO4SPh5.2 5.2 有机硅化合物在碳有机硅化合物在碳- -碳键形成中的应用碳键形成中的应用 5.2.1 5.2.1 硅元素及有机硅化合物的结构效应硅元素及有机硅化合物的结构效应 5.2.2 5.2.2 基于有机硅试剂的碳基于有机硅试剂的碳- -碳键形成方法碳键形成方法 含硅的碳亲核试剂烯丙基硅烷（含硅的碳亲核试剂烯丙基硅烷（allylic allylic silanesilane）, , 烯醇硅醚（烯醇硅醚（silyl enol ethersilyl enol ether）, , 乙乙烯基硅烷类试剂（烯基硅烷类试

8、剂（vinylic silanevinylic silane）, , 含硅的含硅的-碳负离子试剂碳负离子试剂烯丙基三甲基硅烷的制备：常用的是从相应的卤代物烯丙基三甲基硅烷的制备：常用的是从相应的卤代物出发，经过有机金属化合物的硅化制备出发，经过有机金属化合物的硅化制备BrMgEt2OMgBrMe3SiClEt2OSiMe3ClHSiCl3, CuINEt3SiCl3MeMgBrEt2OSiMe3 在在lewislewis酸催化下，烯丙型基三甲基硅烷可与醛、酸催化下，烯丙型基三甲基硅烷可与醛、酮、亚胺等发生加成或加成酮、亚胺等发生加成或加成- -消除反应；可与酰卤消除反应；可与酰卤发生酰基亲核取

9、代反应。发生酰基亲核取代反应。 n-C6H13CHO +SiMe3TiCl4CH2Cl2, H2On-C6H13OHPhCOCl +SiMe3AlCl3CH2Cl2, H2OPhOPhOSiMe3TiCl4, CH2Cl2-78dePhO烯丙基型三甲基硅烷作为烯丙基负离子合成子表现以烯丙基型三甲基硅烷作为烯丙基负离子合成子表现以下四个方面的优点：下四个方面的优点：区域专一性：烯丙基型三甲基硅烷与亲电试剂的加区域专一性：烯丙基型三甲基硅烷与亲电试剂的加成总是发生在成总是发生在-位，而相应的格氏试剂的加成将位，而相应的格氏试剂的加成将导向导向-位与位与-位的加成混合物。位的加成混合物。反应可在酸性

10、条件下进行，因而可用于对碱性条件反应可在酸性条件下进行，因而可用于对碱性条件敏感的底物敏感的底物对对，-不饱和酮的加成不饱和酮的加成高度的立体选择性，（高度的立体选择性，（E E）- -和（和（Z Z）-2-2-丁烯基三甲丁烯基三甲基硅烷与醛反应均得到羟基与甲基的同侧物基硅烷与醛反应均得到羟基与甲基的同侧物区域专一性 SiMe3RCOHOHR对对，-不饱和酮的加成不饱和酮的加成OSIMe3OMgBrOH2CuLi1, 2 and 1,4高度的立体选择性，（高度的立体选择性，（E E）- -和（和（Z Z）-2-2-丁烯基三甲丁烯基三甲基硅烷与醛反应均得到羟基与甲基的同侧物基硅烷与醛反应均得到羟

11、基与甲基的同侧物SiMe3ROHOHRHH5-2-2-2 5-2-2-2 烯基和炔基三甲基硅烷类亲核试剂烯基和炔基三甲基硅烷类亲核试剂 烯基硅烷主要是通过烯基金属与氯硅烷反应制备烯基硅烷主要是通过烯基金属与氯硅烷反应制备 在在lewislewis酸催化下，烯基硅烷和炔基硅烷可与酰氯酸催化下，烯基硅烷和炔基硅烷可与酰氯反应，生成反应，生成，-烯酮或烯酮或，-炔酮。炔酮。 烯基硅烷的反应具有立体专一性，在反应中，烯烯基硅烷的反应具有立体专一性，在反应中，烯基的几何构型保持基的几何构型保持MgBr+Me3SiClSiMe3LiOEt+Me3SiClSiMe3OEtHSiMe3AcClAlCl3HOS

12、iMe3AcClAlCl3O5.2.2.3 5.2.2.3 硅基稳定的硅基稳定的-碳负离子碳负离子硅基硅基-碳负离子可以通过三种方式产生：碳负离子可以通过三种方式产生： 有机硅化合物的有机硅化合物的-去质子化去质子化 通过通过-硅基卤代烃制备相应的格氏试剂硅基卤代烃制备相应的格氏试剂 通过有机锂化合物对三甲基乙烯基硅烷的加成产生通过有机锂化合物对三甲基乙烯基硅烷的加成产生 Peterson reaction:The synthesis of alkene Peterson reaction:The synthesis of alkene from -silyl carbanions (lith

13、ium, magnesium from -silyl carbanions (lithium, magnesium salt) and carbonyl compound in cases, where salt) and carbonyl compound in cases, where seperation of -silylalcohol seperation of -silylalcohol diastereoisomers can be achieved, pure Z or diastereoisomers can be achieved, pure Z or E olefins

14、can be isolated. Acidic workup E olefins can be isolated. Acidic workup gives anti elimination, while basic gives anti elimination, while basic condition gives syn elimination. condition gives syn elimination. SiMe3S-BuLiTHF, -70deSiMe3LiMe3SiCl+ MgMe3SiMgClSiMe3RLiRSiMe3Li 含硅含硅-碳负离子的试剂或中间体主要通过对羰基碳负

15、离子的试剂或中间体主要通过对羰基化合物的加成（化合物的加成（PetersonPeterson反应的第一步，然后，进反应的第一步，然后，进行消除，两种条件，两种产物）而在合成中获得应行消除，两种条件，两种产物）而在合成中获得应用。用。XSiMe3(1) base(2) R1CHOHR1OMSiMe3XR1HOMSiMe3XHR1OHSiMe3XR1XR1XRO+RSiMe3ORSiMe3RR+RR-硅基格氏试剂在合成烯丙基型硅烷中的应用：与硅基格氏试剂在合成烯丙基型硅烷中的应用：与醛、酮反应，也可与羧酸衍生物反应制备烯丙型硅烷醛、酮反应，也可与羧酸衍生物反应制备烯丙型硅烷+ROXMe3SiCH2

16、MgClCeCl3RHOSiMe3SiMe3SiO2RSiMe3由于有机硅在氟离子存在下，硅基可以被氧化由于有机硅在氟离子存在下，硅基可以被氧化- -羟基羟基化：有机硅化合物可以用于手性醇的不对称合成。化：有机硅化合物可以用于手性醇的不对称合成。NOMeSiPh(1)n-BuLi, Et2O(2) n-Pr-INOMeSiPhH2O2, KF, NaHCO3HOPh5.3 5.3 有机锡化合物在碳有机锡化合物在碳- -碳键形成中的应用碳键形成中的应用5.3.1 5.3.1 间接用于碳间接用于碳- -碳键形成的有机锡化合物碳键形成的有机锡化合物间接用于碳间接用于碳- -碳键形成的有机锡化合物主要

17、有两种：碳键形成的有机锡化合物主要有两种： 三丁基锡氢三丁基锡氢 三丁基氯化锡三丁基氯化锡三丁基锡氢三丁基锡氢 最大特点是锡最大特点是锡- -氢键弱，易发生均裂产生三丁基氢键弱，易发生均裂产生三丁基锡自由基，进行自由基的碳碳键的形成反应锡自由基，进行自由基的碳碳键的形成反应 对碳碳重键的加成（锡氢化反应）对碳碳重键的加成（锡氢化反应） 强碱去质子，然后与醛反应，以制备官能化的有强碱去质子，然后与醛反应，以制备官能化的有机锡化合物机锡化合物RCCH(n-Bu)3SnHAlBNRCH=CHSn(n-Bu)3AIBNN NNN三丁基氯化锡三丁基氯化锡： 用用NaBH3CNNaBH3CN还原以现场产生

18、还原以现场产生Bu3SnH, Bu3SnH, 用于自由基反用于自由基反应应 用于与有机金属试剂反应以制备亲核性金属锡化物用于与有机金属试剂反应以制备亲核性金属锡化物MeOMgBr + BrSnMe3MeOSnMe35.3.2 5.3.2 直接用于碳直接用于碳- -碳键形成的有机锡化合物碳键形成的有机锡化合物 三类有机锡化合物可直接用于碳三类有机锡化合物可直接用于碳- -碳键形成碳键形成1 1 烯丙型基三丁基锡烷烯丙型基三丁基锡烷2 2 烯基芳基三丁基锡烷烯基芳基三丁基锡烷3 -3 -烷氧基锡烷和烷氧基锡烷和-氨基锡烷氨基锡烷1 1 烯丙型基三丁基锡烷：比烯丙型三甲基硅烷活性烯丙型基三丁基锡烷：

19、比烯丙型三甲基硅烷活性高，具有相似的反应。与醛发生亲核加成反应，高，具有相似的反应。与醛发生亲核加成反应，烯丙型基三丁基锡烷与亲电试剂反应区域专一的烯丙型基三丁基锡烷与亲电试剂反应区域专一的发生在发生在-位，反应伴随者双键迁移位，反应伴随者双键迁移MgBr2+n-Bu3Sn2O2Sn(n-Bu)3Sn(n-Bu)3ClCHO+100deClOHPhCHO +ISnH2OPhOHBarbier modeSn(n-Bu)3PhCHOBF3, -78dePhOHCH32 2 烯基、芳基三丁基锡烷烯基、芳基三丁基锡烷 烯基、芳基锡烷与烯基卤，在钯催化下，发生偶联烯基、芳基锡烷与烯基卤，在钯催化下，发生

20、偶联反应，此反应叫做反应，此反应叫做StilleStille偶联反应，是烯基偶联反应，是烯基- -烯基、烯基、烯基烯基- -芳基、芳基芳基、芳基- -芳基间形成碳芳基间形成碳- -碳键的重要方法。碳键的重要方法。三氟甲基磺酸烯基酯也可用于与烯基锡的偶联反应三氟甲基磺酸烯基酯也可用于与烯基锡的偶联反应MeOSnBu3 +TfONO2PdCl2(PPh3)2LiCl, DMFMeONO2SnMe3 +IOHPdCl2OH5.4 5.4 钯催化的碳钯催化的碳- -碳键的形成反应碳键的形成反应 具有合成价值的有机反应大都通过分子中官能团具有合成价值的有机反应大都通过分子中官能团的活化而实现，不带官能团

21、的简单烷烃类化合物的活化而实现，不带官能团的简单烷烃类化合物难以进行反应，因而开发有机分子新的活化方法，难以进行反应，因而开发有机分子新的活化方法，发掘新的反应性，是发展有机合成新方法的基本发掘新的反应性，是发展有机合成新方法的基本途径。除官能团外，有机分子可通过两种方式活途径。除官能团外，有机分子可通过两种方式活化：通过有机金属化合物活化；通过微生物、酶化：通过有机金属化合物活化；通过微生物、酶等生物体系活化。等生物体系活化。5.4.1 5.4.1 有机钯化合物在碳有机钯化合物在碳- -碳键形成中的应用碳键形成中的应用 有机钯催化的碳有机钯催化的碳- -碳键形成方法在有机合成中占碳键形成方法

22、在有机合成中占有重要地位，最重要的是：有重要地位，最重要的是： Heck reaction Heck reaction stille reaction stille reaction Suzuki reactionSuzuki reaction Sonogashira reaction Sonogashira reaction 四个人名反应。四个人名反应。 HeckHeck反应：烯基或芳基卤、三氟甲磺酸的芳基或反应：烯基或芳基卤、三氟甲磺酸的芳基或烯基酯、碘盐、重氮盐在烯基酯、碘盐、重氮盐在Pd()Pd()催化下与烯烃的催化下与烯烃的偶联反应偶联反应Ar-X +RPdLnArRClI+NOBnNOBnClPd(OAc)2, Bu4NClAcOK, DMF, 80de StilleStille反应：芳基、烯基锡烷与芳基、烯基、苄反应：芳基、烯基锡烷与芳基、烯基、苄基、烯丙基卤或三