有机合成第五章.ppt
第五章,有机合成试剂,第一节 有机镁试剂,一、Grigard试剂的制备和结构,（溶剂用四氢呋喃）,CH3CH2CH2MgBr+CH3CCH,CH3C C MgBr+CH3CH2CH3,用金属化法制备,有活泼氢的化合物,二、Grigard试剂的反应,间接制备醇，适用于直接水解困难或水解时易伴随消除重排反应的卤代烃,作为Nu形成碳碳键,用过渡金属催化,CH3CH2CH2MgBr+CH3CCH,CH3C C MgBr+CH3CH2CH3,CH2=CHCH2X,CH3CCCH2CH=CH2,与多卤甲烷偶联奇数碳原子非末端烯烃,和乙基原甲酸酯反应，水解生成醛,是重要的碱金属化合物。优点：易制备，且能溶于惰性溶剂中。,第二节 有机锂试剂,一、有机锂试剂的制备,1 卤烷与金属锂作用（K.Ziegler）1930 利用烷基卤化物或芳基卤化物与金属锂直接作用而获得烃基锂。通常反应在苯、环己烷、THF、戊烷或石油醚等惰性溶剂中进行。,反应须在低温无水无氧条件下进行，否则生成的Rli又可与RX作用，发生副反应而得RR。,烃基锂可与卤烷（溴烷或碘烷）发生交换作用，常用的是正丁基锂和苯基锂。例如：,这反应对于含有影响形成格利雅试剂官能团羰基，羧基的分子来说显得特别重要。例如：,2 卤化物与正丁基锂交换,3 与活泼氢化合物的反应 金属化反应,CH3CH2CH2Li+CH3CCH,CH3C C Li+CH3CH2CH3,4 金属锂与烯烃加成,金属锂能够和烯烃的碳碳双键发生加成反应，在同芳核或不饱和体系共轭的情况下，更容易发生加成,除甲基锂、乙基锂是结晶固体外，其他都是无色低挥发性的液体。它们能被空气氧化成过氧化物，而且与水强烈反应生成氢氧化锂，反应中放出大量的热往往引起自燃，制备时须在氮气或惰性气流中进行。,有机锂化合物比格利雅试剂更为活泼,二、有机锂试剂的特征反应,a、有机锂化合物分子中的C-Li 键为极性很强的共价键。b、烷基锂实际上是以分子或多分子的聚集体存在的。如：（CH3 Li）4是以四聚体存在，依靠烷基桥键连接,（A）与醛、酮加成,有机锂化合物与醛、酮加成，可生成仲醇或叔醇。,Rli可与空间阻隔大的羰基化合物作用，而格利雅试剂则不能。,1 对不饱和键的加成反应,烷基锂与、-不饱和酮发生的是1,2-加成，而格利雅试剂则进行1，4-加成。,（B）与二氧化碳、羧酸作用,（C）与碳碳双键加成,有机锂化合物可以在烯烃双键上发生加成。,（D）活性中间体的生成,极易产生苯炔、碳烯等高度活性的中间体,（5）与金属卤化物作用,有机锂化合物可与一些金属卤化物作用得到金属有机化合物。,（6）偶联反应,（6）与吡啶和三级酰胺的反应,第三节 有机铜试剂,一、有机铜试剂的制备,RLi+CuX,RCu+LiX,RLi+RCu,R2CuLi,芳基、烯基、伯烷基铜化合物,仲烷、叔烷,2(CH3)3CLi+CuI(C4H9)3P,Li(CH3)3C2CuP(C4H9)3,二、有机铜试剂的反应,一般烃基选择性地加、-不饱和羰基体系的碳上。,1 与,-不饱和酮的共轭加成反应,2 与酰卤反应,3 与环氧化合物反应,4 与卤代烃反应,有机铜锂试剂具有碱性，反应中以1RX效果最好。3RX几乎不发生上述反应。另外，分子中含有CO、COOR、OH、CN和孤立双键的卤代烃衍生物仍能发生此反应，而这些官能团却不受影响。,5 偶联反应,2RCCCu RCC-CCR,空气,Ph2CuLi Ph-Ph,O2,-78,第四节 膦叶立德,叶立德（Ylide）,凡具有YC结构的一类化合物（Y常为P、S或N）总称为叶立德（ylid）。按带正电原子的不同可分别称为磷叶立德、硫叶立德和氮叶立德等.,+,.,d p 共轭分散-C上的负电荷，使分子趋于稳定。,Ylide,Ylene,磷叶立德通常由三苯基膦和一个伯卤烷（或仲卤烷）反应先生成季鏻盐，再用一个强碱处理而得。,一、磷叶立德的制备,磷原子上的取代基影响,Ph-是-IS取代基，使P正电荷增加，更多分散C负电荷，增加了叶立德的稳定性,Bu-是+IS取代基，使P正电荷减少，减弱它分散C负电荷的能力，增加了叶立德的活性,磷叶立德的化学活性取决于分子中电荷的分布,稳定的磷叶立德,R1，R2吸电子基团，-COR，-COOR，-CN,不稳定磷叶立德,R1，R2 推电子基团，烷基，环烷基,半稳定磷叶立德,R1，R2介于二者之间，烯基，芳基,不稳定磷叶立德,制备：惰性气体保护，无水条件下制备,BuLi，PhLi/Et2O,碱：,NaNH2/NH3（liq.）,NaH/THF,EtOLi/醇（或DMF）,CH3SOCH2Na/DMSO,环氧乙烷、偶氮化合物亦可作为质子的接受体,磷叶立德不需析离，保存在溶液中。,固液相转移的Wittig 反应：,稳定的叶立德对水稳定可以在NaOH水溶液中制备。-氢的酸性更强的可在NH4OH,Na2CO3中制备。,稳定叶立德可以分离提纯后再与羰基化合物反应，也可以不经分离直接与羰基化合物反应。,进行一锅反应：,稳定叶立德,1 与羰基化合物的反应,Wittig 反应,二、磷叶立德的反应,优点：,1、双键处于原来羰基位置，环外双键,2、与不饱和羰基化合物反应，不发生1.4-加成，双键位置比较固定，适合于合成多烯和萜类；,3、立体选择性非极性溶剂中，共轭稳定磷叶立德与醛反应，优先生成反式烯烃；而不稳定叶立德优先生成顺式烯烃；,Loupy，A.Synthesis,1977,126.,昆虫性息素,Huang，Y.Z.;Shi,L.L,et.al JOC,1987,52,3558.,立体化学:,磷叶立德与醛反应的立体选择性,解释:稳定磷叶立德有利于苏式中间体形成,不稳定有利于赤式,不稳定叶立德形成内鎓盐不可逆,动力学上有利于生成赤式转变为顺式烯烃.,Schlosser改良法：,1、（Z）-烯烃：不稳定磷叶立德、非锂盐条件（Na，K盐），非质子极性溶剂（THF，Et2O，DME）,2、（E）-烯烃：锂盐配合物-碱-质子化-消除,三取代烯烃的立体选择合成法-Scoopy 反应,返幼激素中三取代烯烃的合成：,Corey,E.J.et al.JACS 1970,92,226,6635.,-改进的Wittig 反应,优点：,1、原料易得：Michaelis-Arbuzov反应,2、膦酸酯碳负离子的亲核性比磷叶立德强，在缓和条件下即可与多种醛酮反应,3、反应生成的磷酸根易溶于水，易于分离,4、立体选择性生成（E）-式烯烃,前列腺素重要中间体的合成：,Consecutive Approach to Alkenes that Combines Radical Addition ofPhosphorus Hydrides with Horner-Wadsworth-Emmons-Type ReactionsMark P.Healy,Andrew F.Parsons,*,and James G.T.Rawlinson Org.Lett.2005,ASAP.,二苯基膦氧化合物,Honer-Wittig 反应,膦酰胺,Weinreb ketone Synthesis,John A.Murphy et al.Org.Lett.2005,ASAP,-氧代叶立德,-烷氧基磷叶立德:,用于制备增加一个碳原子的醛,-烷硫基磷叶立德:,累积二烯型膦叶立德：,X=NR,O,S,用于杂环化合物的合成：,Bestmann,H.J.Chem Ber.1985,118,1709.Angew.Chem.1985,97,783.,磷叶立德锂盐,制备方法一与酰卤反应,酰基磷叶立德,该反应中，叶立德只有一半生成酰基磷叶立德,2 酰化反应及烃化反应,制备方法二：,酰基磷叶立德,若用酯或硫代羧酸酯作为酰基化剂，则叶立德都可能变成预期的酰基磷叶立德。,R为芳基，还原法产率较高（79%）；R为烷基，则水解法产率较高,酰基磷叶立德是有机合成的重要中间体，它可用热水水解或用锌-醋酸还原裂解制得酮，亦可与醛反应制得、-不饱和酮，若进行热解则生成炔烃。,酰基磷叶立德的反应,烃化反应,3、偶联反应,具有氢的磷叶立德与氧作用可发生偶联反应，可以合成对称烯烃和环烯烃,第五节 有机硼试剂,B:2s22p1,1.极性：,2.烃基负离子源泉,形成CO，CX，CN，CC键等,3.自由基源泉,一有机硼试剂的制备,1烃基硼烷的制备,反应速度：（1）（2）（3）,商业试剂：,硼氢化反应,重要硼烷试剂：,三碳氧键的形成,四碳卤键的形成,1烃化反应,五碳碳键的形成,三、烷基硼在有机合成中的应用,1、硼氢化-氧化反应,将烯烃的硼氢化反应同烷基的氧化反应相缩合，正好提供了一个烯烃间接水合制备醇的方法硼氢化反应按反马尔科夫规则进行，并且是顺式加成，这就规定了随后的烷基硼氧化水解产物的构型。,2、烷基化反应,-卤化羰基化合物在碱存在下可与烷基硼进行烷基化反应。,这一反应提供了丙二酸酯和乙酰乙酸酯合成法的又一种合成路线。,21，4加成反应,例,3羰基化反应,（1）合成叔醇,（2）合成酮,六与炔化物反应,七与炔基锂反应,八偶联反应,RX:乙烯卤，芳卤，烯丙卤，苄卤,原子半径、电负性,一、硅元素及有机硅化合物的结构效应,1、,2、外层电子：3s23p33d0,低能量的3d空轨道与邻位碳2P轨道作用。,第五节 有机硅试剂,（a)稳定-碳负离子：,硅原子与磷、硫原子相似，具有3d空轨道，可以与相邻的-碳负离子形成d-p共轭，使-碳负离子稳定，可以发生多种反应：烃化、酰化、酯化、缩合反应。,类似于,（b)稳定-碳正离子,二、芳基硅烷作中间体,制备：,硅基被取代的速度比氢快，E+取代原来的硅基，产物单一，适合于合成具有特殊位置的取代芳烃：,亲核进攻C-Si断裂,三、乙烯基硅烷作中间体,1.制备:,2、亲电取代反应,区域专一,立体专一,F-C酰化反应构型保持,3、加成反应,与有机金属试剂加成,-羰基取代乙烯基硅烷,-羰基取代乙烯基硅烷,4、氧化反应,四、烯醇硅醚作中间体,1、烯醇硅醚的制备,TBAF/Me3SiCH2COOEt/1,4-dioxane 18:82,LDA/Me3SiCl/DME 99:1,HN(SiMe3)2/Me3SiI 10:90,易分离提纯，制得纯的区域稳定的烯醇硅醚,脂肪酮可以立体选择地形成Z-型或E-型烯醇硅醚,由羧酸（酯）制得烯酮的硅基缩酮：,由、-不饱和羰基化合物制备,还原硅化,硅氢化,烃化硅化,2、区域稳定的烯醇负离子的形成,分离提纯,3、烃化反应,Iwama,T.;et al Org.Lett.1999,1,673.,4、缩合反应,TiCl4催化下与醛酮缩合，具有良好的区域选择性和立体选择性,The Mukaiyama reaction,Mukaiyama,T.;Narasaka,K.;Banno,K.JACS,1974,96,7503.,昆虫警戒信息素（+）manicone,可用于此反应的催化剂：,LiClO4，BF3.Et2O，TMSOTf，SnCl4，BiCl3-xMIn，Yb(OTf)3，Ln(OTf)3，F-，,Kobayashi,S.;Hachiya,I.JOC,1994,59,3590.,Kobayashi,S.Chem.Lett.1991,2087.,Kobayashi,S.;Nagayama.S.;Busujima,T.JACS,1998,120,8287.,水相反应,Vitamin A 的合成,Carbonyl-Ene Reaction,Ene Reaction,Mannich-type Reation,New Types of SilylEnolate,Cyclic Silyl Enolates of Amides,Enoxysilacyclobutanes,Dimethyltrifloxysiyl Enolates,Kobayashi,S.;Nishio,K.JOC,1993,58,988.,Trichlorsilyl Enolates,Denmark,S.E.;et al.JACS,1996,118,7404.,Polymer-supported Silyl Enolates,Kobayashi,S.;Wakabayashi,T.;Yasuda,M.JOC,1998,63,4868.,5、Michael 反应,Miyashita,M.;et al JACS 1984,106,2149.,6、酰化反应,7、氧化反应,1）、硼氢化-氧化反应：,2）、臭氧化反应,3）、过氧化反应,4)去硅氢化反应,烯醇硅醚被三苯甲基碳正离子氧化，合成、不饱和羰基化合物,8、Ireland-Claisen Rearrangement,
