基于金属有机试剂的碳碳键形成

1、基于金属有机试剂的碳碳键形成CC C +C 碳碳亲亲电电体体碳碳亲亲核核体体离离子子型型切切断断碳碳- -碳键碳键第第3章章 基于金属有机试剂的基于金属有机试剂的碳碳-碳键碳键形成方法形成方法 +CL + CCL +C + H+COR(H)RCO R(H)RCCO R(H)RCC 第1页/共34页碳亲核体碳亲核体碳碳负负离离子子 非稳定碳负离子非稳定碳负离子 稳定碳负离子稳定碳负离子 有机金属化合物有机金属化合物(RM) M: Li、Na、K、Mg、Al、Zn、Cu、Hg 等 有机金属化合物有机金属化合物 (RM) CM +反应活性：反应活性：RK RNa RLi RMg RAl RZn RC

2、u RHgKNaLiMgAlZnCuHgM 的电负性的电负性0.820.930.981.311.611.651.902.00CM 的离子性的离子性 51% 47% 43% 35%18%第2页/共34页3.1.1 有机镁试剂（有机镁试剂（Grignard 试剂试剂, RMgX ） 3.1 有机镁和有机锂试剂的制备有机镁和有机锂试剂的制备一、一、RX 与与 Mg 反应反应RX + MgRMgXEt2O or THFl 活泼卤代烃一般在乙醚溶剂中反应，活性较差的卤代烃在活泼卤代烃一般在乙醚溶剂中反应，活性较差的卤代烃在四氢呋喃中反应，活性很差的卤代烃还要使用活性镁四氢呋喃中反应，活性很差的卤代烃还要

3、使用活性镁 l 卤代烃的反应活性为：卤代烃的反应活性为：RI RBr RCl；1o 2o 3o RX+ MgEt2OClBrClMgBr+ Mg*THFClMgCl例如例如 第3页/共34页二、氢二、氢-镁交换反应镁交换反应 RH + RMgXRMgX + RHHCCH+ EtMgBrHCCMgBr+ C2H6+ EtMgBr+ C2H6HHMgBrHl 只有酸性较强的烃基氢才可以与格氏试剂进行交换只有酸性较强的烃基氢才可以与格氏试剂进行交换 例如例如 第4页/共34页3.1.2 有机锂试剂有机锂试剂一、一、RX 与与 Li 反应反应RX + 2 LiRLi + LiXCH3CH2CH2CH2

4、Cl + 2 LiCH3CH2CH2CH2Li + LiCln-C6H14BrLi+ LiEt2Ol CH2=CHCH2X、PhCH2X 不宜用此法制备相应的锂不宜用此法制备相应的锂 试剂试剂 (容易发生偶联反应容易发生偶联反应 )例如例如 第5页/共34页二、锂二、锂-氢交换反应氢交换反应 RH + RLiRLi + RHn-BuLiLin-BuLiCCHn-C4H9CCLin-C4H9NCH3NCH2Li+ PhLi例如例如 第6页/共34页+ n-BuLiCH3CH2LiTMEDATHF+ n-BuLiSSLiEt2O+ n-BuLiSSSSLi+ n-BuLiOCH3OCH3Li第7页

5、/共34页三、锂三、锂-卤交换反应卤交换反应 RX + RLiRLi + RX+ n-BuLiTHF78 oCBrH3COLiH3CO+ n-BuLiTHF70 oCBrLi+ n-BuLiEt2ONBrNLi18 oCl 该法主要适用于烯基锂和芳基锂的制备。因为其它卤该法主要适用于烯基锂和芳基锂的制备。因为其它卤 代烃在交换时容易发生偶联等副反应代烃在交换时容易发生偶联等副反应 例如例如 第8页/共34页3.2 格氏试剂和有机锂试剂在有机合成中的应用格氏试剂和有机锂试剂在有机合成中的应用3.2.1 与烃基化试剂反应与烃基化试剂反应Wurtz 反应反应用途：增长碳链或增加支链用途：增长碳链或增

6、加支链+MgX2RMgXRXRR+RLiRXRRLiXl 该反应是典型的该反应是典型的 SN2 反应反应 CCH2CH3BrH3CHPhCH2Li +CCH2CH3PhH2CCH3H+ LiBrBrLin-C8H17ITHF, 0 oCC8H17-nLiEt2O第9页/共34页l 苄基型、烯丙型以及一级卤代烃效果较好；苄基型、烯丙型以及一级卤代烃效果较好； 乙烯型卤代烃不反应乙烯型卤代烃不反应 ClClMgBrCl+SLiBrSl 烯丙型金属试剂有两个反应中心：烯丙型金属试剂有两个反应中心：-位和位和-位。位。 反应的选择性受空间因素和电子因素的影响反应的选择性受空间因素和电子因素的影响 HC

7、H2(CH2)5CH3t-BuOHt-BuOCHCH=CH2 + CH3(CH2)5ILi第10页/共34页 对切断的启示对切断的启示 NHCH3MgINMgIClCH2CNNHCNNHCNNHCOOHOH, H2OH3O+CH2ArCH2RR第11页/共34页3.2.2 与醛、酮反应与醛、酮反应用途：合成醇用途：合成醇CORMgBror RLi+COHREt2O or THFH3O+COHRRRCHOHRRCH2OHR 对切断的启示对切断的启示 第12页/共34页(CH3)2CHCCH(CH3)2O(CH3)2CHCHCH(CH3)2OHCH3CH=CH2(1) (CH3)2CHMgBr+(

8、2) H3O+(CH3)2CHCCH(CH3)2O(CH3)2CHCCH(CH3)2OHCH(CH3)2(1) (CH3)2CHLi(2) H3O+注意：了解格氏试剂与醛、酮反应的复杂性注意：了解格氏试剂与醛、酮反应的复杂性CRMgXMgOR1RXR2格格氏氏试试剂剂与与醛醛、酮酮加加成成CHCCMgOR1XR2醛醛、酮酮被被还还原原（与与格格氏氏试试剂剂的的 - -氢氢作作用用）CCHRMgOX格格氏氏试试剂剂被被酸酸解解（与与醛醛、酮酮的的 - -氢氢作作用用）第13页/共34页一、合成醇一、合成醇3.2.3 与羧酸衍生物反应与羧酸衍生物反应 二、合成醛、酮二、合成醛、酮 1、与酰胺反应、

9、与酰胺反应 (1) 2 RMgBr(2) H3O+CORORCOHRRR(1) RMgBr(2) H3O+COR1NR3R2COR1RPhCH2CH2MgCl H3O+NCHOPhCH2CH2CHO第14页/共34页2、与腈反应、与腈反应 3、格氏试剂与原甲酸酯反应合成醛、格氏试剂与原甲酸酯反应合成醛 4、有机锂试剂与羧酸反应合成酮、有机锂试剂与羧酸反应合成酮 CNR(1) RMgBr(2) H3O+CORR H3O+CNCOC(CH3)3(CH3)3CMgBr H3O+RCORCOROHRLiRCOLiROLi H3O+HCOEtOEtEtOHCOEtROEtHCORRMgBr第15页/共3

10、4页3.2.4 格氏试剂与格氏试剂与CO2反应反应用途：合成羧酸用途：合成羧酸 H3O+RMgBr+ CO2RCOOHBrMgCO2H3O+COOHBrCNOHH3O+COOHNaCN2.2.5 格氏试剂与亚胺反应格氏试剂与亚胺反应用途：合成胺用途：合成胺 H3O+NHPhCH3PhCH2MgXNHHPhCH3PhCH2l 亚胺中亚胺中C=N的活性比的活性比C=O低，与格氏试剂加成时，亚低，与格氏试剂加成时，亚 胺的胺的-H会发生竞争反应，不利于加成会发生竞争反应，不利于加成 第16页/共34页3.2.6 与环氧化物反应与环氧化物反应用途：合成醇用途：合成醇反应的选择性：有机金属试剂一般进攻位

11、阻较小的碳反应的选择性：有机金属试剂一般进攻位阻较小的碳？H3O+ORMgX +ROHH3O+ORRMgX +ROHR注意注意 RMgX 反应的复杂性，而有机锂试剂的副反应少反应的复杂性，而有机锂试剂的副反应少H3O+PhCH2MgBrOPhOHH3O+PhCH2LiOOHCH2Ph第17页/共34页3.2.7 Barbier 反应反应 H3O+OOH+ CH3I + MgTHF1899 年年 P. A. Barbier MgH3O+CNIOOIOHMgH3O+BrOOHH3O+Cu*, THFH3O+OBrOHZn, DMFrt, 30 min+“一瓶反应一瓶反应” 第18页/共34页3.3

12、 有机锌试剂有机锌试剂3.3.1 有机锌试剂的制备有机锌试剂的制备一、一、RX与与Zn反应反应二、金属交换反应二、金属交换反应 RX + ZnRZnXRLi + ZnX2RZnX + LiXRMgX + ZnX2RZnX + MgX2第19页/共34页3.3.2 有机锌试剂在有机合成中的应用有机锌试剂在有机合成中的应用 Reformatsky反应反应COR(H)RCOHR(H)RBrCCOOEtH3O+ Zn .+CCOOEtH3O+Zn, Et2OOHBrCOOEtCOOEtOHH3O+Zn, C6H6BrCOOEtOOHCOOEt第20页/共34页3.4 有机铜试剂有机铜试剂二烃基铜锂（二

13、烃基铜锂（Gilman试剂）试剂） COCHR2CHR1COHCHR2CHR1RRLiH3O+COCHR2CHR1COHCHR2CHR1RCOCH2R2CHR1RRMgXH3O+COCHR2CHR1COCH2R2CHR1RRMgXH3O+CuX第21页/共34页3.4.1 二烃基铜锂的制备二烃基铜锂的制备一、一、RLi 与与 CuX 反应反应 二、与末端炔烃加成二、与末端炔烃加成2 RLi+CuXR2CuLi+R2CuLiHCCHRCuRLi第22页/共34页一、偶联反应一、偶联反应增长碳链增长碳链R2CuLi + RXRR+ RCu + LiX（1）RX：CH3X, 1o, 2o, C=CX

14、, ArX (X：Br, I)（2）酮羰基不需保护，）酮羰基不需保护，RX中允许有中允许有COOEt、 CN、CO。3.4.2 二烃基铜锂在有机合成中的应用二烃基铜锂在有机合成中的应用O合成合成第23页/共34页PhBrPhMeMe2CuLiCH3(CH2)6CH2IHH3CHCuLi2+HH3CHCH2(CH2)6CH3OHBrOHCH3Me2CuLiEt2O25oC+Me2CuLiCH3OCOMeCH3H3C（3）立体化学：卤代烷烃构型翻转（）立体化学：卤代烷烃构型翻转（SN2），卤代烯烃构），卤代烯烃构型保持，烯丙型卤代烃构型翻转并发生双键位移。型保持，烯丙型卤代烃构型翻转并发生双键位移

15、。第24页/共34页二、与环氧化物反应合成醇二、与环氧化物反应合成醇 Me2CuLiOOHH3O+R2CuLiOOHRH3O+Me2CuLiOOH+Me2CuLi+CHCHOCH3COOEtCHCHOHCH3COOEtCH3第25页/共34页三、与酰氯反应合成酮三、与酰氯反应合成酮 RCOCl + R2CuLiRCORMe2CuLi+CH3(CH2)4C(CH2)4CH2CClOOCH3(CH2)4C(CH2)4CH2CCH3OO78oCBrClOR2CuLi, Et2O, 70oCBrRONO2O合成合成第26页/共34页四、共轭加成四、共轭加成 Me2CuLiCH3(CH2)5CH=CHC

16、CH3OCH3(CH2)5CHCH2CCH3CH3OH3O+96 %Me2CuLiOH3O+98 %OMe2CuLiOOOMeIMe2CuLiOOOII2第27页/共34页二、锂二、锂-氢交换反应氢交换反应 RH + RLiRLi + RHn-BuLiLin-BuLiCCHn-C4H9CCLin-C4H9NCH3NCH2Li+ PhLi例如例如 第28页/共34页+ n-BuLiCH3CH2LiTMEDATHF+ n-BuLiSSLiEt2O+ n-BuLiSSSSLi+ n-BuLiOCH3OCH3Li第29页/共34页2、与腈反应、与腈反应 3、格氏试剂与原甲酸酯反应合成醛、格氏试剂与原甲

17、酸酯反应合成醛 4、有机锂试剂与羧酸反应合成酮、有机锂试剂与羧酸反应合成酮 CNR(1) RMgBr(2) H3O+CORR H3O+CNCOC(CH3)3(CH3)3CMgBr H3O+RCORCOROHRLiRCOLiROLi H3O+HCOEtOEtEtOHCOEtROEtHCORRMgBr第30页/共34页2、与腈反应、与腈反应 3、格氏试剂与原甲酸酯反应合成醛、格氏试剂与原甲酸酯反应合成醛 4、有机锂试剂与羧酸反应合成酮、有机锂试剂与羧酸反应合成酮 CNR(1) RMgBr(2) H3O+CORR H3O+CNCOC(CH3)3(CH3)3CMgBr H3O+RCORCOROHRLiRCOLiROLi H3O+HCOEtOEtEtOHCOEtROEtHCORRMgBr第31页/共34页2、与腈反应、与腈反应 3、格氏试剂与原甲酸酯反应合成醛、格氏试剂与原甲酸酯反应合成醛 4、有机锂试剂与羧酸反应合成酮、有机锂试剂与