毕业论文- 铜促进芳基硼酸与硒氰酸酯的偶联反应制备有机硒醚的研究

1、本科毕业设计说明书（论文）（2015届）题目： 铜促进芳基硼酸与硒氰酸酯的偶联反应制备有机硒醚的研究 学生姓名 学 号 指导教师 专业班级 所在学院 提交日期 PAGE PAGE 29本科毕业设计说明书（论文） PAGE 1 铜促进芳基硼酸与硒氰酸酯的偶联反应制备 有机硒醚的研究摘要芳基硒醚作为一种十分重要的有机化合物，常作为中间体，在医药合成、农药合成，材料合成中被广泛应用。因此研究一种高效方便的合成有机硒醚的路径是十分有意义的。 通过交叉脱氢偶联生成碳-碳键和碳-杂键，是最有效率的线路之一，并被用于合成各式各样的结构单元和生物活性天然产物。紧接着，直接通过C-H硒化形成C-Se键的反应开始

2、逐渐得到关注。越来越多的文献发表关于C-Se键合成的方法。本课题采用在Cu促进条件下，通过chan-lam偶联反应构成C-Se键，铜盐促进芳基苯硼酸与苄基硒氰酸脂发成偶联反应，研发一种高效合成不对称硒醚。实验以以芳基苯硼酸与苄基硒氰酸脂为底物的偶联反应研究了不同催化剂、溶剂、反应添加物等对反应的影响。实验结果表明：当苯硼酸与苄基系氰酸酯、以1.5 : 1的比例加入到乙腈（CH3CN）中，加入0.5 eq. Cu(TFA)2为促进剂，10 mol%的八羟基喹啉（8-HQ）为配体，3 eq. K2CO3 当碱，回流2 - 4 h，得到产物苯基苄基硒醚。本实验所采用的原料获取方便，反应简单快速，操作

3、简单，反应条件温和，为合成不对称硒醚提供了一种快速简单的方法。关键词：芳基苯硼酸，苄基硒氰酸脂，硒醚，铜促进STUDY ON THE SYNTHESIS OF ARYL SELENIDES BY CROSS-COUPLING REACTIONS UNDER THE CATALYSIS OF COPPER SALTSABSTRACTAryl selenide as a very important selenium organic compound, often used as an intermediate, is widely used in pharmaceutical synthesis

4、, pesticides synthesis, materials synthesis.So it is very significant to development a efficient and practical path to produce aryl selenide. Cross-coupling ,which is for the synthesis of a wide variety of structural elements and bioactive natural productsis, is one of the best effective path for th

5、e synthesis of C-C pond and C-X pond.Then, synthesis of C-S bond form C-H began to get attention. More and more literatures on C-Se bond synthesis method have published. In our study, we development a new method use copper salts as catalysis to promote the reaction of aryl selenides and aryl boronic

6、 acid.With the cross-coupling of arylboronic acid and benzyl selenocyanate to form phenyl benzyl diselenides, the reaction conditions, including the kinds of catalysts,solvent and so on, were screened. When the ratio of arylboronic acid and benzyl selenocyanate was 1.5 : 1, the optional reaction was

7、 obtained that the reaction was carried out with 50 mol% of Cu(TFA)2, 10 mol% 8-Hydroxyquinoline, 3 equiv. of K2CO3 in refluxing CH3CN for 2 - 4 h. Key words: copper salts, catalysis, aryl selenides, arylboronic acids， diselenide目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc341 摘要 PAGEREF _Toc341 I HYPERLINK l _

8、Toc16940 ABSTRACT PAGEREF _Toc16940 II HYPERLINK l _Toc15713 第一章 绪论 PAGEREF _Toc15713 1 HYPERLINK l _Toc8000 1.1 前言 PAGEREF _Toc8000 1 HYPERLINK l _Toc6426 1.2 硒元素 PAGEREF _Toc6426 1 HYPERLINK l _Toc16216 1.3 关于C-Se键的合成路线 PAGEREF _Toc16216 2 HYPERLINK l _Toc31404 1.4 本文的研究意义和目的 PAGEREF _Toc31404 8 H

9、YPERLINK l _Toc16954 第二章 实验部分 PAGEREF _Toc16954 9 HYPERLINK l _Toc13286 2.1 主要仪器与装置 PAGEREF _Toc13286 9 HYPERLINK l _Toc9998 2.2 主要试剂与材料 PAGEREF _Toc9998 9 HYPERLINK l _Toc20864 2.3 实验步骤 PAGEREF _Toc20864 10 HYPERLINK l _Toc28953 2.3.1 制备苄基硒氰酸酯 PAGEREF _Toc28953 10 HYPERLINK l _Toc30065 2.3.2 十二烷基硒氰

10、酸酯的制备 PAGEREF _Toc30065 11 HYPERLINK l _Toc16179 2.3.3 主要实验步骤有机硒醚的制备 PAGEREF _Toc16179 11 HYPERLINK l _Toc7424 2.4色谱条件 PAGEREF _Toc7424 12 HYPERLINK l _Toc21515 第三章 结果与讨论 PAGEREF _Toc21515 12 HYPERLINK l _Toc30853 3.1 反应条件优化 PAGEREF _Toc30853 12 HYPERLINK l _Toc15736 3.1.1催化剂对反应的影响 PAGEREF _Toc15736

11、 12 HYPERLINK l _Toc27112 4.1.2 催化剂和添加物比例对反应的影响 PAGEREF _Toc27112 14 HYPERLINK l _Toc31594 3.1.3 底物的量对反应的影响 PAGEREF _Toc31594 15 HYPERLINK l _Toc10338 3.2 底物拓展与讨论 PAGEREF _Toc10338 16 HYPERLINK l _Toc19248 3.2.1苯硼酸的拓展与讨论 PAGEREF _Toc19248 16 HYPERLINK l _Toc15124 3.2.2 新的苄基硒氰酸酯的合成与拓展 PAGEREF _Toc151

12、24 18 HYPERLINK l _Toc8755 4.3 结构表征 PAGEREF _Toc8755 19 HYPERLINK l _Toc18786 第五章 总结与展望 PAGEREF _Toc18786 22 HYPERLINK l _Toc31583 5.1 总结 PAGEREF _Toc31583 22 HYPERLINK l _Toc30530 5.2 展望 PAGEREF _Toc30530 23 HYPERLINK l _Toc29883 参考文献 PAGEREF _Toc29883 24 HYPERLINK l _Toc29913 附录 PAGEREF _Toc29913

13、28 HYPERLINK l _Toc26387 附录1 毕业设计开题报告 PAGEREF _Toc26387 28 HYPERLINK l _Toc25624 附录2 毕业设计文献综述 PAGEREF _Toc25624 28 HYPERLINK l _Toc12189 附录3 毕业设计外文翻译（中文译文与外文原文） PAGEREF _Toc12189 28 HYPERLINK l _Toc22204 致谢24 HYPERLINK l _Toc22204 附录25 HYPERLINK l _Toc22204 附录1 毕业设计开题报告25 HYPERLINK l _Toc22204 附录2 毕

14、业设计文献综述25 HYPERLINK l _Toc22204 附录3 毕业设计外文翻译（中文与外文原文）25第一章 绪论 1.1 前言通过交叉脱氢偶联生成C-C键和C-X（X=Cl、S等）键最有效率的线路之一，并被用于合成各式各样的结构单元和生物活性天然产物1。而直接通过C-H硒化形成C-Se键的反应也逐渐得到关注。有机硒类化合物的合成被认为是十分有意义的，在药物和材料科学领域，有很多分子都含有C-Se的片段。C-Se键的形成在生成硫醚和硒醚中起着十分重要的作用，硒醚作为一种最广泛的有机硒溶剂，它的在有机合成、材料科学、过渡金属配体 甚至在作为治疗剂方面都有很大的作用2。所以研究C-Se键的

15、形成具有非常好的前景。1998年Chan3,4,5等课题组提出了一种新颖的以铜为催化剂生成碳杂键的生成方法。本课题以此为基础，研究以铜盐为促进试剂进行芳基硼酸与硒氰酸脂的偶联反应，研究一种方便的、反应温和的不对称有机硒醚的制备方法。1.2 硒元素硒在化学周期表位于第四周期，VI A族，硒的原子序数是34，相对原子质量是78.96。它属于氧族元素，化学性质与氧，硫类似，所以可以通过硫的某些反应性质，推测硒的性质，但也有性质与硫完全不同，这为我们研究硒的某些反应提供了一种模仿的方向。有机硒是硒重要的存在方式，也是在人体内存在的主要方式。研究有机硒的反应和性质，是一个重要的内容。而第一个合成的有机硒

16、是二乙基硒醚，它在1836被制备出来。,但它无法忍受的恶臭,纯化困难,衍生物不够稳定等因素使这个化合物的纯化与鉴定却拖延到1869年。近代合成方法和设备的发展使高产率、高纯度制备、分离纯化硒有机化合物成为可能，1973年是有机硒化学发展中的里程碑,硒亚砜消除氢生成碳碳双键的反应成为重要的有机合成方法6。硒试剂及其中间体在有机合成化学中应用成果不断诞生,发展迅速。同时有些方法已被公认为近代有机合成中标准方法。此后主要硒试剂的商品化为其在合成化学中的应用奠定了基础。有机硒的研究，就是研究如何在分子中，合理高效的引入含有硒的官能团。二硒醚是有机硒研究中的关键,它常常作为原料合成其他含硒官能团。1.3

17、 关于C-Se键的合成路线金属作为催化剂的C-Se偶联反应是近来已被广泛研究，并且有较多的研究报道。但是金属催化剂普遍存在着价格昂贵，金属催化剂有毒，催化剂在空气下易氧化等问题，然后随着学者们的不断研究，金属催化C-Se偶合反应越来越成熟。现今，Cu催化剂因为低价无毒，反应方便，适用范围广的特点，在今年来成为研究的热点。1980年，Migita7课题组首次以钯为催化剂，催化芳基卤化物与胺、硫醇等的发生偶联生成二芳基硫醚。在该反应条件下能得到很好收率的二芳基硫醚产物。虽然该实验没有研究C-Se键，但是硫与硒为同一主族，为C-Se键的合成提供了思路。Scheme 1-11994年，Hartwigl

18、89反应的报道，过渡金属催化的Ullmann偶联反得到了优化。该反应采用溴代芳径与原位生成的氨的锡试剂反应最终得到C-N偶联产物。该方法与传统的Ullmann反应相比具有反应条件温和、产品收率的优点。但该类型反应经常使用价格昂贵的有机膦配体和钯催化剂，另外强的碱性催化反应体系也造成该催化体系的官能团容忍性较差，因此也限制了它的应用。随着这种反应类型的研究，关于C-S偶联课题组采用膦氧化态配体高效的催化C-S偶联反应。在该反应中，在硫醇的反应也能得到了良好的收率。Scheme 1-22002年，Kabalka10课题组报告了乙烯基硼酸和乙烯基硼酸酯容易与苯基硒氯在离子液体如丁基咪唑鎓四氟硼酸盐（

19、BmimBF4）和丁基咪唑鎓溴生成相应的苯基乙烯基硒反应。实验采用1-己烯基硼酸与苯硒氯反应，加入BmimBF4，加入回流2h。产率为82%。反应特点是溶剂可循环再用，不会又损失。Scheme 1-32005年，Yavuz11课题组介绍了萘的1号位上连有硒氰乙酸的合成。他们将3和6a-c溶于KOH中，生成中间产物，再与溴乙酸钠和盐酸反应生成7a-d。而3和6a-c都已经有成熟的合成方法。Scheme 1-42006年，Fukuzawa 12课题组，用供电子基团溴苯与PhSeSe反应，用Pa盐做催剂，Zn做还原剂，得到硒醚，并且产率较高。 Scheme 1-52007年，Taniguchi13课

20、题组介绍的不对称合成单硫属化物（硫化物，硒化物或者碲化物）由有机苯硼酸二硫属化物（硫化物，硒化物，碲化物）由碘化铜-2，2-二吡啶（1:1）做催化剂。用DMSO-H2O(2 ml/1 ml)做溶剂，在100下，形成硒醚，并且需要通入空气，让空气做氧化剂，否则产率只有3 %左右，当改用不同类的苯硼酸，反应产率在80 %左右，最低为60 %。Scheme 1-62008年，李若信14等研究了在无水THF-HMPA中，用催化量的CsOH与一定量的KOH，用碱作缩合剂促进端基炔与芳硒基溴的反应，合成了一系列炔基芳基硒醚，产率为60 %-70 %。该方法只需催化量的CsOH，端基炔可快速地进行硒化炔硒醚

21、，反应时间短，为炔硒醚的制备提供了一种新的合成方法。Scheme 1-72009年，黎永铭15合成了不同结构的硒多糖。通过改变硒醚类化合物的结构在多糖中引入不同的含硒化合物。采用的方法是用NaBH4还原硒粉制得NaSeH.在室温下碱性水溶液中与氯乙酸氯3-丙酸和对溴甲基苯甲酸反应，制得相应的羧酸硒醚,用乙酸硒醚分别与邻氨基苯甲酸和水杨酸反应引入其他基团。最后再与麒麟菜多糖中的羟基发生醚化反应得到含硒醚结构的新型硒多糖，产率可达60 %。2010年，Bhadra16课题组用氧化铝负载硫酸铜做催化剂，苯基溴化硒与有机硼烷发生亲电取代，生成二苯基硒，烷基苯硒。该方法的优点是催化剂便宜可回收，对生态友

22、好，毒性小。其机理是PhSeBr发生亲核取代。用THF做为溶剂，加入K2CO3，反应温度为70。反应产率高，至少在60 %以上，是一种方便，高效的合成路径。该反应的最显著的特点是PhSe+在有亲核试剂（如芳基硼烷，硅烷，和锡烷）存在的情况下温和的发生亲电取代。Scheme 1-8同一年，Reddy17课题组首次用硒脲代替硒，让硒脲与卤苯在CuO纳米材料颗粒的催化下，以DMSO为溶剂，80下生成二苯硒醚，产率在85%左右。后来又将卤苯类化合物换成苯硼酸类化合物，在同种条件下生成二苯硒醚。实验产率依旧比较高，平均在60%。实验通常需要反应时间较长，通常需要10个小时以上的反应。催化剂在空气中稳定，

23、可以回收。Scheme 1-92011年，Vardhan18课题组研究了在没有配体的情况用纳米结构的CuO做催化剂，交叉偶联有效的合成了C-Se。在纳米CuO催化剂下，用一些廉价的，市场上方便购买的试剂合成硒醚。他们用卤苯与硒氰酸钾，用DMSO当溶剂，加入一定量的KOH,反应110，反应15 h。实验特点是不需要其他添加剂，催化剂方便回收，只需要冲洗干净后，干燥。Scheme 1-102012年，Kassaee19课题组将催化剂聚焦于纳米结构的Fe3O4。用纳米结构的Fe3O4为催化剂，卤苯类化合与Se或者Te，用DMSO做溶剂，加入2个当量的KOH,在90下反应4小时，生成二硒醚。在有Fe3

24、O4的存在反应产率普遍较高，反应速率较快，选择性好。最优的条件下几乎可以达到98%。值得注意的是催化剂Fe3O4可回收使用。唯一比较遗憾的是在重复利用之后，它的催化效果会下降，在重复多次之后，催化剂就会无效。实验结果表明碘苯类化合和溴苯类化合物共的产率十分高，但碘苯类化合物的产率比溴苯类化合物要高。Scheme 1-112012年，唐渝20发现在氮气保护下，以水做溶剂，在室温下硒粉被硼氢化钠还原得到硒氢化钠，硒氢化钠与水溶的丙烯酸乙酯，苯乙炔或其他，-不饱和化合物发生亲核加成反应合成了7个对称硒醚产物，产率最高可达97 %，提出了一种用硒氢化钠合成单硒醚的新方法。Scheme 1-122012

25、年，Vanessa21课题组从改变有机溶剂入手，用硅油做有机溶剂, 用二苯二硒醚与苯硼酸合成有机硒醚。该课题组用硅油做有机溶剂，在其中加入DMSO，用CuI做催化剂，不需要氮气保护，直接在空气下，110下，加热回流。反应产率平均在80 %。而且甘油和碘化铜可以通过简单地处理进行回收。但是，不足的地方是反应时间较长，需要30 h。Scheme 1-132012年，聂彩平22课题组，介绍碘苯与硒粉，生成硒醚或者二硒醚的反应。芳基碘苯与硒粉混合,DMSO做溶剂，碘化铜做催化剂，120下，反应18h。Scheme 1-142013年，郑波23课题组研究了二苯基二硒与苯硼酸反应并优化了反应条件。他们用3

26、 mol% 1，10-phen H2O做配体，用0.1 ml Na2CO3(5%), 溶于乙醇中，反应5 h，气相产率高达99%。 Scheme 1-152013年，Singh24课题组成功的让甲酰胺和二硒醚在没有金属做催化剂时，有效的，有选择性地发生偶合反应，生成氨基甲酸酯硒。反应用4个当量的70%TBHP做溶剂，加入少量分子筛，在120下反应12 h，需要通氮气保护，产率高达68 %。并通过改变底物来确定反应的适用性。Scheme 1-162014年，于金涛25课题组研究了苯硼酸在便宜的铜盐存在下发生ChanLam偶联反应，生成硒醚。他们研究了芳基硼酸与硒粉在不同的Cu盐催化下生成有机硒的

27、反应。并对一系列铜盐做了研究，包括碘化铜（CuI）、氧化铜（CuO）、氧化亚铜（Cu2O）、氟化铜（CuF2）。得出最优条件是：用氟化铜做催化剂，用Py/CuSO4(2:1)，100，12 h。这种新型的Cham-Lam反应收率优良，选择性较好适，用的范围也较宽。Scheme 1-172014年，Xavier26 课题组，成功在室温下，在没有任何催化剂的条件下，将活化的烯烃直接与苯基硒硼烷反应。在THF做溶剂，25(既室温)反应16h。Scheme 1-182014年，Amit27课题组同样提出了苯硼酸与二芳基二硒反应生成硒醚。实验采用4-甲氧基苯硼酸与二芳基二硒，用无水硫酸铜做催化剂，用乙醇

28、做溶剂，加入少量硼氢化钠，冲氮气保护，加热回流，反应8 h，产率85%左右。Scheme 1-191.4 本文的研究意义和目的近些年来合成C-Se键往往采用二芳基二硒为原料，Se-Se键断裂之后与其他的化合物生成硒醚，这个化合物可以是卤苯、苯硼酸等，但使用最多的依旧是泵硼酸。但是在使用二芳基二硒醚的时候存在这样一个问题：对于合成的对称硒醚反应时间太长，往往需要10多个小时；另一方面对于合成不对称硒醚，它的选择性很难控制。1998年Chan3,4,5等课题组提出了一种新颖的以铜为催化剂生成碳杂键的生成方法。Scheme 1-20因此本课题以此为基础，研究以铜盐为促进试剂进行芳基硼酸与硒氰酸脂的偶

29、联反应，研究一种方便的、反应温和、的不对称有机硒醚的制备方法。所以试验准备用苯硼酸与苯硒酚为模板试验，但由于苯硒酚过于昂贵，再根据文献查阅，最终采用的实验方法是用苯硼酸与苄基硒氰酸脂为底物进行实验。Scheme 1-21第二章 实验部分2.1 主要仪器与装置（1）Thermo Trace GC Ultra气相色谱仪；（2）Thermo Trace ISQ气质联用仪；（3）Bruker AVANCE 500 核磁共振仪（500 MHz）；（4）BUCHI Melting Pointing M-565熔点测定仪；（5）ThermoNicolet AVATAR 370 FT-IR 光谱仪测定；（6）

30、集热式恒温加热磁力搅拌器，电子节能控温仪，水泵，旋转蒸发仪。2.2 主要试剂与材料表2-2 主要试剂与药品名称分子式分子量沸点（）级别厂家乙醇C2H6O46.0478.4AR上海凌峰化学试剂乙腈C2H3N41.0581.1AR天津永大化学试剂8-羟基喹啉C9H7NO145.16267AR北京西中化工厂氯化亚铜CuCl98.99/AR阿拉丁试剂有限公司碘化亚铜CuI190.45/AR阿拉丁试剂有限公司氯化铜CuCl2170.45/AR阿拉丁试剂有限公司溴化铜CuBr2223.35/AR阿拉丁试剂有限公司氟化铜CuF2101.54/AR阿拉丁试剂有限公司醋酸铜Cu(OAc)2199.65/AR阿拉

31、丁试剂有限公司硫酸铜CuSO4159.61/AR阿拉丁试剂有限公司氧化亚铜Cu2O143.09/AR上海试剂工厂氧化铜CuO79.54/AR上海试剂工厂芳基硼酸Ar-B(OH)2/AR苏凯路化学硒基氰酸钾KSeCN104.98/AR阿拉丁试剂有限公司碳酸钾K2CO3138.21/AR江苏彤晟化学试剂其他：柱层析填料为SiO2 (粒度为200-300目)2.3 实验步骤2.3.1 制备苄基硒氰酸酯制备苄基硒氰酸酯28：在50 ml的两颈瓶中加入无水乙醇（20 ml ），加入溴苄(2.052 g, 12 mmol)，通入N2保护，不停地缓慢搅拌。搅拌大约10 min，溶液变得澄清，加入KSeCN

32、(1.440 g ，10 mmol), 在室温下反应4h。期间使用气相色谱法监测反应进度。停止反应后，先加入少量水，再用25 ml乙醚萃取三次，取有机相，用饱和食盐水洗1到3次。取有机相，用无水硫酸镁干燥4 h。之后过滤，将得到的溶液，通过旋蒸蒸发仪旋干，用硅胶柱层析法过柱（石油醚：乙酸乙酯50:1）得到干净的产物1.298 g，产率65%； White solid, mp 72.4 C; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 4.33 (s, 2H), 7.27-7.39 (m, 5H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 32.8, 101.7, 12

33、8.7, 129.0, 129.1, 135.3; GC-MS (EI): m/z 197 (M+, 10)，91(100).Scheme 2-1 苄基硒氰酸酯的合成2.3.2 十二烷基硒氰酸酯的制备制备十二烷基硒氰酸酯：在50 ml的两颈瓶中加入无水乙醇（20 ml），加入KSeCN（0.4 g，3mmol），不停的缓慢搅拌，直至溶液澄清，加入溴代十二烷（1.7 g, 4.5 mmol），加热回流反应4 h，期间使用气相色谱做监测。停止反应后，将反应液抽滤，洗涤。得到的溶液用旋转蒸发仪蒸去溶剂，最后用柱层析法（先用纯石油醚将溴代十二烷洗去，再用石油醚：乙酸乙酯=50:1过柱）得到干净的黄色液

34、体0.78 g，产率94%Scheme 2-2 十二烷基硒氰酸酯的合成2.3.3 主要实验步骤有机硒醚的制备 制备有机硒醚：本课题采用在Cu促进条件下，通过chan-lam偶联反应构成C-Se键，苯硼酸与硒基苯硼酸发成偶联反应，研发一种高效合成不对称硒醚。反应方程如下：Scheme 3-1样品投料：称取 0.3 mmol原料a和0.2-0.4 mmol样品b至装有磁石的50 ml两颈烧瓶，加入0.5 eq的Cu(TFA)2，0.02 mmol八羟基喹啉, 0.083 g碳酸钾,10 ml乙腈，打开磁石搅拌器，打开电炉加热至80升温回流;反应进程观察：反应期间每隔一段时间，收集0.5 ml左右的

35、反应液，分别通过气相色谱仪和气质联用仪，获得谱图。当连续一段时间，反应物不再增多时，停止反应，记录反应所用时间，并且粗略估计反应程度;产物的分离与富集：停止反应后，待溶液自然冷却后，低压抽滤（图2），将得到的溶液置于旋蒸瓶中，旋蒸至只有5 ml左右，加入约0. 8 g硅胶粉，继续旋干，直至硅胶粉成粉末状，没有固体，且没有粘在旋蒸瓶上时，可停止旋蒸;分离提纯：将得到的硅胶粉，用干法柱层析法，分离产物，将得到的液体置于干净的50 ml旋蒸瓶中，旋干;获得核磁谱图：将得到的干净的产物用CDCL3当溶剂，获得H核磁谱图和C核磁谱图。（不同的有机硒醚的谱图见下一章）2.4色谱条件Thermo Trace

36、 GC Ultra气相色谱仪:色谱柱： HP - 5，30 m 0.32 mm 0.25 m；柱温：80 oC保持2 min，10 oC /min程序升温至250 oC，保持5 min；载气流速：1.0 mL/min；分流比30:1；Thermo Trace ISQ气质联用仪: 色谱柱：TG 5MS毛细管柱，60 m 0.25 mm 0.25 m；柱温：80 oC保持2 min，10 oC /min程序升温至250 oC，保持5 min；载气流速：1.4 mL/min；分流比30:1；质谱条件：离子源温度200 oC；EI离子化方式；电子能量70 ev；质荷比范围40-500；Bruker A

37、VANCE 500 核磁共振仪：500 MHz。第三章 结果与讨论3.1 反应条件优化3.1.1催化剂对反应的影响实验用苯硼酸和苄基硒氰酸酯为反应底物，具体实验步骤如下：取25 ml两颈瓶，加入CH3CN (4 mL)、苯硼酸(0.063 g, 0.50 mmol)、苄基硒氰酸酯(0.039 g, 0.20 mmol)、8-羟基喹啉 (20 mol%)、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、铜盐（0.2 mmol），在升温回流下反应。反应期间使用气相色谱仪进行监测。反应结束后，抽滤。滤液用乙腈稀释至20-30 mL, 以萘为内标物，通过GC内标法测定苯基苄基硒醚收率，不同催化

38、剂实验结果见表3-1。表3-1 铜盐催化效率研究EntryCu (20 mol%)Yield d(%)1CuCl352CuI233Cu2O134CuF2115CuCl2236CuBr2257CuSO468Cu(OAc)2329Cu(TFA)25710CuO1111bCu(TFA)24912cCu(TFA)242a 实验条件：苯硼酸（0.5mmol），苄基硒氰酸酯（0.20 mmol）、8-羟基喹啉 (20 mol%)、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、铜盐（0.2 mmol），乙腈（4 ml）加热回流12h；b：O2环境下；c：N2保护下；d：Yield是使用萘做内标物，

39、使用气相色谱得到的数据。实验总共采用了10种不同的铜盐催化剂。通过实验数据，得到了不同的铜盐对反应有不同的催化作用。由实验结果可知， CuSO4的催化效率最低，只有6%，几乎不反应（Entry 6, Table 3-1）。此外,亚铜盐类的催化剂的收率普遍不高（Entry 1、2、3, Table 3-1），最高仅为35%(Entry 1, Table 3-1)。其中效果最优的是以Cu(TFA)2催化剂，产率达57%。因此，我们再以Cu(TFA)2为催化剂，分别在O2环境与N2环境下进行实验，在O2环境下，收率49%，在N2环境下收率降低为42%。因此我们得到适合的催化剂为Cu(TFA)2。4.

40、1.2 催化剂和添加物比例对反应的影响实验用苯硼酸和苄基硒氰酸酯为反应底物，用Cu(TFA)2为催化剂具体实验步骤如下：取25 ml两颈瓶，加入CH3CN (4 mL)、苯硼酸(0.063 g, 0.50 mmol)、苄基硒氰酸酯(0.039 g, 0.20 mmol)、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、，在升温回流下反应。反应期间使用气相色谱仪进行监测。反应结束后，抽滤。滤液用乙腈稀释至20-30 mL, 以萘为内标物，通过GC内标法测定苯基苄基硒醚收率。实验结果如表3-2。表3-2 催化剂与添加剂比例的研究EntryCu(TFA)2 (equiv)8-HQ (mol%

41、)Yield(%)10.20-720.2044530.20105940.20205750.20401860.30107070.40108480.50109890.601098101.001096111.00-65a： 实验条件：苯硼酸（0.5mmol），苄基硒氰酸酯（0.20 mmol）、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、铜盐（0.2 mmol），乙腈（4 ml），加热回流，在大气下反应1-2h；b Yield是使用萘做内标物，使用气相色谱得到的数据。通过实验，我们可以得出催化剂与配体的比例对反应有显著的影响。当Cu(TFA)2有0.2e.q，不存在8-HQ时，反应收率仅

42、有7%（Entry 1, Table 3-2）。当只加入4 mol%的8-HQ时，收率明显上升（Entry 2, Table 3-2），因此8-HQ对反应影响较大。而随着8-HQ增多，收率持续增加，但增加的不多，最多增加量为57%（Entry 2、3、4, Table 3-2）。当8-HQ增加到40 mol%时，收率反而降低（Entry 5, Table 3-2），因此确定8-HQ添加量为10 mol%。之后再改变Cu(TFA)2的量，随着Cu(TFA)2的增加，收率增加，在Cu(TFA)2为0.5时，最高达到98%（Entry 3、6、7、8, Table 3-2），但之后再增加催化剂的量，

43、效果不佳（Entry 9、10, Table 3-2）。但是，1.0 equiv.的催化剂的量，没有8-HQ时，收率有65%。因此，催化剂与8-HQ的最佳量分别为0.5 equiv，10 mol%。3.1.3 底物的量对反应的影响实验用苯硼酸和苄基硒氰酸酯为反应底物，用为催化剂具体实验步骤如下：取25 ml两颈瓶，加入CH3CN (4 mL)、不同量的苯硼酸、苄基硒氰酸酯(0.039 g, 0.20 mmol)、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、 Cu(TFA)2(0.013 g, 0.13 mmol)、 8-HQ(0.0030g, 0.02 mmol)，在升温回流下反应

44、。反应期间使用气相色谱仪进行监测。反应结束后，抽滤。滤液用乙腈稀释至20-30 mL, 以萘为内标物，通过GC内标法测定苯基苄基硒醚收率。实验通过改变苯硼酸的量来研究最佳的底物添加量。实验结果如表3-3。表3-3 底物量对反应影响的研究EntryBoronic acid (equiv.)Yielda (%)11.06121.17531.27941.38251.49061.59571.697 81.79792.098实验条件：苄基硒氰酸酯（0.20 mmol）、 K2CO3 (0.138 g, 1.00 mmol)、Cu(TFA)2（0.5 mmol）、8-羟基喹啉 (20 mol%)、乙腈（4

45、 ml），加热回流，在大气下反应2h。a Yield是使用萘做内标物，使用气相色谱得到的数据实验数据表明，随着苯硼酸的增加，收率越来越高。当1.5 equiv. 的苯硼酸能得到95%的产率（Entry 6, Table 3-3）。当再苯硼酸的量时，副产物的量上升，反应选择性下降，并且产率没有显著的增加（Entry 7、8、9, Table 3-3）。因此最佳的苯硼酸的量为1.5 equiv.。综上所述，最佳的实验条件是：苯硼酸 (0.30 mmol)，苄基硒氰酸酯 (0.20 mmol)，三氟醋酸铜 (0.1 mmol)，8-羟基喹啉 (0.02 mmol)，碳酸钾 (0.6 mmol),乙腈

46、 (4 mL)。3.2 底物拓展与讨论3.2.1苯硼酸的拓展与讨论在条件优化后，我们用不同取代基的芳基苯硼酸做反应物与苄基硒氰酸酯反应，生成不对称的芳基硒醚，通过柱层析法分离得到产物，实验结果如图4-4。表3-4 不同苯硼酸底物反应的研究EntrySubstance 1Products3Yielda(%)11a3a8321b3b8331c3c7841d3d8051e3e6261f3f5771g3g4481h3h6791i3i53101j3j82111k3kTrace121l3l56131m3m90a： 实验条件：苯硼酸 (0.30 mmol)，苄基硒氰酸酯 (0.20 mmol)，三氟醋酸铜

47、(0.1 mmol)，8-羟基喹啉 (0.02mmol)，碳酸钾 (0.6 mmol)，乙腈 (4 mL)，加热回流，在大气下反应2h；b Yield是指实际实际的通过过柱得到的产率。由反应结果可知无论苯硼酸的取代基是吸电子还是给电子基团反应都能进行。当取代基是给电子基团时，像甲基时，反应都有较好的产率。但是甲基处于间位时，产率有所下降，可能是因为有位阻效应(Entry 1、2、3, Table 4-4)；当取代基是甲氧基时，产率比甲基低，最低只有57%（Entry 4、5、6, Table 4-4）；当反应物是苯硼酸时，收率有90%（Entry 13, Table 4-4）; 当反应物是4-

48、乙烯基苯硼酸，收率也能达到82%（Entry 10, Table 4-4）当取代基是吸电子基团时，反应收率下降，最低只有53%（Entry 7、8、9, Table 4-4），并且有副产物联苯硒醚产生。此外，当反应物是反式苯基乙烯硼酸为底物，有56%的收率（Entry 12, Table 3-4）；但是当用吡啶硼酸为反应物时，反应不进行（Entry 11, Table 4-4）。3.2.2 新的苄基硒氰酸酯的合成与拓展为了进一步对底物进行探讨，我们在实验最后想要将底物苄基硒氰酸酯改为其他的硒氰酸酯类，但是由于其他类型的硒氰酸酯难购买，所以我们在实验最后又尝试性的合成新的硒氰酸酯。实验以硒氰酸钾

49、为硒源，目的在于合成烃类硒氰酸酯实验结果如下表3-5 硒氰酸酯合成的研究EntrySubstance AYield c(%)1溴代环己烷Trace2溴代环己烷bTrace3环己烯Trace4氯丙烯11%5溴丙烯62%6异氯丁烷Trace7溴代碳十二烷89%a 实验条件：A（0.3 mmol），KSeCN(0.2 mmol)，乙醇（5 ml）为溶剂，40，反应3 h，没有特别指出的均没有放铜盐。b 加入CuCl 0.1 mmolc Yield是使用气相色谱使用归一化法得到的数据实验最终成功合成两种新的硒氰酸酯（Entry 5、7, Table 3-5）实验结果表明短链的烷烃很难生成产物（Entr

50、y 1、2、3, Table 3-5），但是产物若有强吸电子的能力就可能生成产物，但是，短链的烯烃与苄基硒氰酸钾反应时，由于易挥发，就有十分强烈性的恶臭，所以我们试着增加碳数，一方面可以增加吸电子能力，一方面熔沸点上升，可以减少恶臭味。最终我们尝试了溴代十二烷，结果十分好, 成功合成了十二烷硒氰酸酯，气相产率为89%。最后将得到的十二烷硒氰酸酯与苯硼酸在最优条件下进行上述反应，成功合成了十二烷基苯基硒醚，反应方程如下，结构表征见4.3。该反应的成功表明不仅是苄基硒氰酸酯能发生该反应，烷烃类的硒氰酸酯也可能发生反应。但是仅仅一个成功的例子，不能代表什么，需要更多的实验才能得出更准确的结论。Sch

51、eme 4-14.3 结构表征4-Methylphenyl benzyl selenide 1aYield: 83%; Yellowish solid, mp: 35.7oC ; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 2.35 (s, 3H), 4.09 (s, 2H), 7.07-7.38 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 21.0, 32.5, 126.6, 126.7, 128.3, 128.8, 129.7, 134.0,137.3, 138.9; GC-MS (EI): m/z 262 (M+, 10), 91(100). 3-

52、Methylphenyl benzyl selenide 2bYield: 83%; Yellow oil; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 2.32 (s, 3H), 4.13 (s, 2H),7.07-7.29 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 21.1, 32.1, 126.7, 128.0, 128.3,128.7, 128.8, 130.2, 130.4, 134.1, 136.0, 138.7; GC-MS (EI): m/z 262 (M+, 10), 91(100). 2-Methylphenyl benzyl se

53、lenide 3cYield: 78%; Yellow oil; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 2.36 (s, 3H), 4.10 (s, 2H), 7.10-7.48 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 22.3, 31.3, 126.4, 126.8, 127.2, 128.4, 128.8, 129.8, 131.7, 133.0, 138.3, 139.9; GC-MS (EI): m/z 262 (M+, 10), 91(100). 4-Methoxypheny benzyl selenide 3dYield: 80%;

54、 Yellowish solid, mp: 42 oC (lit.78 mp: 43-44 oC); 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 2.59 (s, 3H), 4.22 (s, 2H), 7.23-7.29 (m, 5H), 7.50 (d, J = 8,45 Hz, 2H),7.82 (d, J = 8,40 Hz, 2H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 33.1, 55.2, 114.6, 120.0, 126.6, 128.3, 128.8, 136.5, 139.1, 159.6; GC-MS (EI): m/z 278 (M+, 1

55、5), 91 (100). 3-Methoxypheny benzyl selenide 3eYield: 62%; Yellow oil; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 3.76 (s, 3H), 4.14 (s, 2H), 6.81-7.28 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 32.1, 55.2, 113.4, 118.5, 125.5,126.8, 128.4, 128.8, 129.7, 131.4, 138.6, 159.6; GC-MS (EI): m/z 278(M+, 15), 91(100). 2-Methox

56、ypheny benzyl selenide 3fYield: 57%; Yellow oil; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 3.88 (s, 3H), 4.12 (s, 2H), 6.85-7.38 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 29.6, 55.8, 110.5, 120.3, 121.4, 126.8, 128.1, 128.4, 128.9, 132.4, 138.4, 158.0; GC-MS (EI): m/z 278(M+, 15), 91(100). 4-cyanophenyl benzyl selenide

57、 3gYield: 44%; Yellow solid, mp: 95 oC; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): =4.21 (s, 2H), 7.27-7.49 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 31.6, 110.2, 118.7, 127.4, 128.7, 128.9, 131.9, 132.2, 137.0, 138.6; GC-MS (EI): m/z 273 (M+, 10), 91(100).4-(Methoxycarbonyl)phenyl benzyl selenide 3hYield: 67%; Yellowish

58、solid, mp: 106 oC; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 3.92 (s, 3H), 4.20 (s, 2H), 7.29-7.90 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 31.5, 52.1, 127.2, 128.4, 128.6, 128.9, 129.9, 131.5, 137.7, 138.0, 166.8; GC-MS (EI): m/z 306 (M+, 10)，91(100). 4-formylphenyl benzyl selenide 3iYield: 53%; Yellow solid, mp: 66

59、oC; 1H NMR (500 MHz, CDCl3): = 4.25 (s, 2H), 7.27-7.74 (m, 9H), 9.96 (s, 1H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 31.4, 127.3, 128.7, 128.9, 129.9, 131.5, 134.8, 137.3, 140.8, 191.3; GC-MS (EI): m/z 276(M+, 10), 91(100). 4-Ethenylphenyl benzyl selenide 3jYield: 82%; Yellowish solid, mp: 56 oC; 1H NMR (500 M

60、Hz, CDCl3): = 4.12 (s, 2H), 5.27 (t, J =5.5 Hz, 1H), 5.76 (t, J = 5.0 Hz, 1H), 6.70 (dd, J = 17.6, 10.9 Hz, 1H), 7.22-7.43 (m, 9H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3): = 32.3, 114.1, 126.7, 126.9, 128.4, 128.8, 130.0, 133.7, 136.3, 136.8, 138.6; GC-MS (EI): m/z 274(M+, 10)，91(100). Benzyl trans-styryl selenid