《应用有机化学》PPT课件.ppt
Advanced Organic Chemistry,Lecture 5,3.Carbocations,Carbanions,Free radicals,Carbenes,and Nitrenes(Part III),(5)Nitrenes,氮烯也叫氮宾或乃春(Nitrenes)，是缺电子的一价氮活性中间体，与碳烯类似。氮烯的N原子具有六个价电子，只有一个键与其它原子或基团相连，也有单线态和三线态两种结构。,单线态氮宾比三线态氮宾能量高154.8KJ/mol。,酰胺与溴或氯在碱性溶液中作用，生成第一胺的反应，称为霍夫曼降解反应。由于降解反应是通过重排而完成的，所以又称霍夫曼重排反应。,Example霍夫曼降解反应,Nitrene,若使用含有手性碳原子的-苯基丙酰胺进行霍夫曼重排反应，发现在重排产物中旋光性保留下来，说明迁移基团迁移时没有脱离分子，迁移基团的构型保持不变。,Generation of Nitrenes,1.Elimination,2.Breakdow of Certain Double-Bond Compounds,Lossen重排反应-经氮烯中间体进行重排。,异羟肟酸或其酰基化物在单独加热或在碱、脱水剂(如五氧化二磷、乙酸酐、亚硫酰氯等)存在下加热发生重排生成异氰酸酯，再经水解、脱羧得伯胺：,在重排步骤中，R的迁移和离去基团的离去是协同进行的。当R是手性碳原子时，重排后其构型保持不变：,Schmidt反应,羧酸、醛或酮分别与等摩尔的叠氮酸(HN3)在强酸(硫酸、聚磷酸、三氯乙酸等)存在下发生分子内重排分别得到胺、腈及酰胺：,当R为手性碳原子时，重排后手性碳原子的构型不变：,(3)氧化反应原则上，伯胺氧化可以生成氮烯，肼的衍生物以HgO或乙酸铅氧化可以形成氨基氮烯：,4.脱氧还原反应,硝基或亚硝基化合物用三苯基膦或亚膦酸酯等脱氧还原，可生成氮烯并进一步反应。,Reactions of Nitrenes,1.Insertion reactions,氮烯可插入脂肪族化合物的C-H键，通常认为是单线态氮烯的典型反应，反应前后C原子的构型不变。特别是羰基氮烯和磺酰基氮烯易插入脂肪族化合物的C-H键。,氮烯插入C-H间的活性也是321，且氮烯也可以发生分子内插入。,氮烯的基态也是三线态，通常氮烯生成后，由单线态逐渐转变为能量较低的三线态。,2.Addition to C=C bonds,3.Rearrangements,4.Abstraction,5.Dimerization,(6)Benzyne,当用氨基钠或氨基钾等强碱处理芳香卤代物时，不仅生成正常的亲核取代产物，同时得到异构体。卤苯中的邻位如果没有氢时，因不能消除卤化氢生成苯炔，氨解反应不能发生。,1 结构,芳炔的高度活泼性毫无疑问是由于含有三键的六员环的张力所致，苯炔的叁键碳原子仍为SP2杂化状态，叁键的形成基本上不影响苯炔中离域的体系，苯环的芳香性保持不变，新的“键”在环平面上与苯环的轨道垂直，由两个SP2杂化轨道在侧面重叠形成很弱的键，因此苯炔非常活泼，很不稳定。,2 芳炔的生成,芳炔是由芳烃中相邻位置的电负性原子团和电正性原子团的消除：(1)脱卤化氢 卤素不同，生成苯炔的难易程度不同，一般氟化物较易生成苯炔，因为氟的电负性大，邻位碳原子上氢的酸性增强，有利于作为质子离去。碱消除质子是反应速度的控制步骤，卤原子的离去不起决定作用。,(2)由邻二卤代芳烃与锂或镁作用，也可制备苯炔:,(3)中性原子的消除(4)环状化合物的分解,(5)光解或热解,3 芳炔的反应,芳炔的反应为“三键”加成恢复芳香体系的产物。(1)亲核加成反应醇类、烷氧基、烃基锂及其它亲核试剂，如羧酸盐、卤离子和氰化物都比较容易与芳炔反应。对于未取代的苯炔，亲核试剂无论从三键的那一端进行进攻均得到同一产物。当亲核试剂与不对称的取代芳炔进行加成时，则有一个方向问题。加成的方向取决于取代基的诱导效应，诱导效应不同，失去电正性基团所形成的碳负离子稳定性不同。稳定性愈大，愈易发生反应。,当Z为给电子的诱导效应时，有两种可能的进攻方位:,一是亲核试剂进攻2-位，负电荷在3-位，生成的负离子可以减少Z的给电子作用，有利于负电荷分散，为主要反应。二是亲核试剂进攻3-位，负电荷在2-位上，Z的给电子诱导效应(+I)，不利于负电荷分散，对反应不利。,(2)亲电加成反应,亲电试剂如卤素、卤化汞等易与苯炔发生加成反应(3)环加成苯炔可以与双稀体进行2+4的Diels-Alder协同环加成反应，苯炔是很好的亲双烯体，,由于芳炔的高度活泼性，到现在一直没有离析成功，但用光谱证明了苯炔的存在，也可以通过活性中间体捕获的方法证实,(4)聚合反应,在没有其它活性物质存在时，苯炔可以发生二聚或三聚反应，生成右边的两种产物。,ExamplesPPh3-MediatedTRs for Synthesis of Indoles,Organic Letters 2010,12,4608-4611.,Possible Mechanism,Staudinger-Meyer,B was detected by both HRMS(ESI)and 31P NMR trapping experiments under inert conditions.,31P NMR(toluene-d8/CD3CN(1:1),200 MHz,under N2)PPh3:-4.9 ppm;Ph3PO:26.4 ppm;A:7.7 ppm;B(two possible stereoisomers):23.45,23.42 ppm;,Organic Letters 2010,12,4608-4611.,Cascade Approach to Substituted 6-Aryl-phenanthridines from Aromatic Aldehydes,Anilines,and Benzenediazonium-2-carboxylate,J.Org.Chem.,71(24),9241,Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,3458 3461,MCR strategy for the synthesis of heterocyclic products,Insertion of Arynes into s Bonds,分子内的芳炔-烯反应,芳炔-烯反应还没有广泛的应用于合成中，这主要是由于较差的选择性（区域选择性上有2+2 或4+2环加成竞争反应）和低的收率。,Mark Lautens等报道了一列通用、高收率、立体和区域选择性好的分子内的芳炔-烯反应(J.Am.Chem.Soc.2011,133,ASAP)首先，反应底物在碱的作用下生成芳炔中间体，然后和烯反应，类似于富电子的烯烃对芳炔平面-键的亲核进攻。,The End！,
