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文档之家› 第三章 元素有机化合物在有机合成中的应用
第三章 元素有机化合物在有机合成中的应用
O O OHO
LDA/THF Et 3N
OSiMe 3
TiCl 4
O
3、与卤代烃、卤素反应
• 烯醇硅醚在路易斯酸TiCl4 的存在下与叔卤代烃反应, 可生成α—羟基酮。(类似于醛酮通过烯胺的烃基化反 应)如:
OSiMe 3
Me3CCl TiCl 4
O
OSiMe 3
Me3CCl TiCl 4
O
• 若是伯卤代烃,须先将烯醇硅醚转化为烯醇负离子, 才能顺利地在α—位上烷基化。如:
OSiMe 3 OSiMe 3
H3O+
O
OH
二、烯醇硅醚的重要合成反应
• 1、 与醛酮的反应(属于控制性反应) 不同醛酮之间的交叉羟醛缩合反应本应是一种极有 合成价值的反应,但往往因发生自身缩合及多缩合产 物,从而限制了它的实际应用。1974年,Mukaiyama报 道了在Lewis酸催化下,烯醇硅醚与醛酮化合物的亲电 反应。反应有利于生成一般不易得到的交叉羟醛缩合 产物,并有很好的区域选择性,大多情况下,反应在 烯醇硅醚的α位。反应先将某一酮制成三甲基硅烯醇醚, 再与另一分子酮缩合,就可避免副反应的发生。这一 点,类似于醛、酮经过烯胺的烃基化反应。如:
4、硼烷的羰基化
• 有机硼烷在合成中最有用的反应之一是与CO发生一个、 两个或三个有机基团由硼原子到配位CO碳原子的迁移 反应。在相应条件下能直接生成伯、仲、叔醇及醛、 酮。这相当于在C—B键之间插入一个羰基,导致新 C—C键的生成,故称为羰基化反应。
_
O
+
O
R3B + CO
R3B C
O
R2B-C-R
1硼氢化反应
乙硼烷与烯、炔反应的特点
(1)A、反应快速且几乎是定量。
(2)顺式加成
(3)反马氏加成
(4)A、立体选择性 硼加到烯平面的立体位阻较小的一侧。
外型
2 通过有机金属化合物制备
Et2O.BF3 + 3 RMgX B(OEt)3 + 1/2Al2 R6 BCl3 + SnR4 R3 B + 3MgXF + Et2O R3B + Al(OEt)3
O
TMSCl
OSiMe 3
Et 3N,DMF
O
TiCl 4,CH2Cl 2
O OH Ph
Ph
Ph
烯醇硅醚与醛酮的反应及机理
O TMSCl Et 3N,DMF
OSiMe 3
PhCOCH3 TiCl 4,CH2Cl 2 O
OH Ph
•
反应机理
Cl-TiCl3 Me3Si-O O H O C10H21
TiCl 3 O C10H21 O OH C10H21
一、烯醇硅醚(Silyl enol ethers)在有机合成 上的应用
有机硅试剂最初作为醇的保护用于有机合成中, 随 着有机硅化学的发展, 有机硅化物作为合成试剂及中间 体的研究受到了普遍重视, 如烯醇硅醚, 三甲基碘硅烷, 均具有多种反应性能的试剂, 可发生多种反应, 合成多 类化合物。 Org Reaction, 1990, 38: 1-224. Sillicon Reagents for Org Syn. 1983, 评论Me3SiI的应 用。 烯醇硅醚是一类具有高度活性和多种反应性能的 合成试剂, 该类试剂不仅能发生多种类型的反应, 最关 键的是这些反应均具有良好的区域选择性。
不对称硼氢化产生光学纯的R*—B衍生物,可以顺利地转 化纯的对映体,因此为工业上生产手性药物所需的纯 的和重要的对映体的合成首次提供了一个通用方法。 这是一项少有的持续了70年的研究取得的经验。这项 工作不仅获得了诺贝尔化学奖,而且获得了工业应用, 还开辟了商业化学的一个领域。这一切证实了Brown自 己的话:“高大的橡树是从小橡籽成长起来··我已经 ·· ·· 知道如何使那粒花粉发育成一粒橡籽,然后变成一棵 橡树,又变成一片森林。现在我正开始看到一块大陆 的轮廓。··它还需要下一代的化学家在这块大陆上定 ·· ·· 居,给人类带来好处。 有机硼化学的基础研究和应用研究,目前仍十分活 跃,且不断深入而广泛的向前发展,我们只了解有机 硼烷在精细有机合成中的几类应用。
顺式烯烃的不对称硼氢化:
胺化:
碘化:
*四 新有机硼试剂
二环己基硼烷
二仲异丁基硼烷
1,1,2-三甲基丙基硼烷 HB BH 9-BBN,9-硼双环(3,3,1)壬烷
邻苯二酚硼烷
新试剂良好的区域选择性
四 有机硼试剂进行的立体选择性反应
IPC2BH 二异松莰烯基硼烷
IPCBH2 单异松莰烯基硼烷
*IPC2BH可以用-蒎烯和NaBH4在0℃时与三氟
*由于IPC2BH具有较大的空间阻碍, 与 烯烃的反应速度慢, 光学纯度低(14-22%), 而IPCBH2位阻小, 活性高, 可以平和地与 各种三取代环烯、非环烯和反式烯烃反 应, 产物的光学纯度为50-100%。
*IPC2BH(二异松莰基硼烷)有机合成中的应用
Codition A: 15%过量的a-蒎烯, 0℃, THF, 3d
3.2 有机硅化合物在有机合成中的应用
• 近几十年来,有机硅化学有了迅速的发展。有机 硅化合物具有许多特殊的反应性能,并能在控制反应 的立体选择和区域选择方面起重要作用,因而在有机 合成中得到了应用。它在合成中的最初应用是作为保 护基,随后,其在合成中的应用越来越广泛,发展极 其迅速,因而受到了有机合成化学家和工业生产者的 重视。
RBCl2 + R3SnCl ( Or R2BCl + R2 SnCl3) LiAlH4 RBH2 R2 BH
二、有机硼烷的转化反应
硼氢化反应在有机合成上之所以重要,是因为它所 生成的烷基硼烷可以进一步反应,转变成为各种有用 的产物。 • 1、 质子化反应 烯基硼烷在室温下就能被乙酸迅速质子化,而且所涉 及的碳原子构型不变,转变成为特定异构体的烯烃。 如:
RB CR2
O B-CR2
硼烷的羰基化-氧化反应
三、有机硼烷在合成上的应用
• 基于烷基硼烷的质子化、氧化、异构化、羰基化等反 应,通过有机硼烷可以合成烯烃、醇、醛、酮等化合 物,并且反应具有高度的立体选择性。如
例1 C H C CH 6 13
2
BH
C6H13CH2CHO
BH2 H
OH H
H2O2-NaOH
2、 氧化反应
三烃基硼烷被过氧化氢氧化几乎定量地生成正硼酸酯, 后者在碱性条件下水解,生成相应的醇和正硼酸。
R3B + 3H2O2
B(OR)3 +3 H2O
OH-
B(OR)3 +3 H2O
3ROH + R(OH)3
通过硼氢化反应后再氧化水解(硼氢化—氧化反应)可 将烯烃转变成为醇(且为反马氏加成型的醇,并且OH与H在 同侧)。
羰基化合物活性
与烯醇硅醚反应的羰基化合物的活性次序为:醛﹥酮 ﹥酯。如:
2、与α,β—不饱和酮的1,4—加成
• 在TiCl4的作用下,三甲基烯醇醚与α,β—不饱和酮发 生加成,生成1,5—二羰基化合物。如:
O
TMSCl
OSiMe 3
Et 3N
O
O
TiCl4,CH2Cl2,-78℃
O
Ph
O
Ph
Ph
OSiMe 3
+
OSiMe 3
(23%)
OSiMe 3 O
Me3SiCl Et 3N,DMF t-BuMe2SiCl Et 3N,DMF
OSiMe 2Bu-t
2、使用强碱/TMSCl体系制备
用非亲核性的强碱与酮作用,生成相应烯醇负离 子并以TMSCl俘获它,是制备烯醇硅醚的又一方法。 常用的非亲核性碱是六甲基二硅氨钠 [(Me3Si)2NNa]和 二异丙基胺锂 [(i-Pr)2NLi,简称LDA]。如果酮是不对称 酮,则主要生成动力学控制产物(取代基较少的烯 烃)。
一 有机硼烷的制备
1956年和1957年相继发现了不饱和有机化合物在醚 类溶剂(THF, Diglyme)中用二硼烷或二硼烷体处理可 迅速地转变为有机硼烷。随着研究工作的发展, 尤其是 手性硼烷在硼氢化和羰基还原上的应用, 表现出的显著 的立体选择性和区域选择性, 使其在有机合成中具有重 要的应用。
第三章 元素有机化合物在有机合 成中的应用
杂原子元素:有机化合物中除C、H、O、 (N)、Cl、Br、I以外的元素;分为金属 元素和非金属元素两类。 金属有机化学:金属有机化合物 元素有机化学:非金属元素有机化学(B、 Si、P、S、F)
3· 有机硼烷在精细有机合成中的应用 1
H.C.Brown从1936年开始从事硼氢化学和有机硼化学 研究,到1979年他与Wittig一同分享诺贝尔化学奖为止, 共43年。他的得奖演讲词的标题是“从小橡籽到高大 的橡树——由硼烷到有机硼烷。”这形象地描绘了他 的一生在硼化学研究中的经历。他是硼氢化反应及有 机硼烷化合物的开拓者。由于Brown的锲而不舍的精神, 他和他的同事以及学生们在硼有机化学上取得不断的 进展。二硼烷、硼氢化钠是有机合成中非常重要的还 原剂。硼氢化反应使得有机硼烷成为易得的化合物, 并证实它们在有机合成中是用途最广、并随时可制备 的中间体。它们和碳氢化合物的性质不同,在有机硼 烷的取代反应中,发生取代的碳原子一般保留完整不 变的构型,产物纯净。
RCH CH2
BH3﹒THF
(RCH2CH2)3B
H2O2-NaOH
RCH2CH2OH
H
BH3﹒THF
BH H2O2-NaOH 2
OH
炔烃的硼氢化氧化反应
• 炔烃与硼烷发生硼氢化—氧化反应可生成醇、醛或酮。
3、异构化反应
• 烃基硼烷在常温下很稳定,当温度升高时会发生异构 化,即硼活性基团移位到碳链的一端,生成新的硼烷, 由新的硼烷进一步反应可得到新的化合物。