第四章 元素有机化合物

第四章元素有机化合物含有C－元素（H,O,N,X,S除外）键的有机化合物称为元素有机化合物。第一节有机镁化合物一、制备1、金属镁与卤代烃反应RX+MgRMgX反应条件：无水、无氧、无酸性化合物如CO2、惰气保护最好。例如：Br+MgEt2OMgBrClMgClMg+THF氯苯的活性比溴苯差，因而采用THF以提高反应温度。2、交换反应:制备含活性氢的格氏试剂，采用不含活性氢的格氏试剂作原料，进行交换反应。例如：CCH+CH3CH2MgBrCCMgBr+CH3CH3NH+CH3CH2MgBrNMgBr+C2H6二、反应RMgXCH2OH3O+RCH2OH(羟甲基化反应)RMgXRCHOH3O+R2CHOHRMgXR2COH3O+R3COHRMgXH3O+RCOOEtR3COH2RMgX2HCOOEtH3O+R2CHOHRMgX3CO(OEt)2H3O+R3COHRMgXOH3O+RCH2CH2OH（羟乙基化反应）当RMgX中的R空间位阻很大，或羰基二边位阻很大时，将得不到预期的产物。例如：(CH3)3CMgBr+CH3CH2CC(CH3)3OCH3CH2CHMe3COH+CCH3CH3CH2反应机理如下：CH3CH2CCMe3OCHHHCMgBrCH3CH3CH3CH2CHCMe3OMgBr+CH2=CCH3CH3CH3CH2CHCMe3OH+CH2=CCH3CH3H3O+空间位阻在格氏反应中，应给予充分考验，以在设计反应路线时合理选用反应原料，如下面二条路线合成同一个化合物，路线二收率很低：(--10%)CCH3CH3OHMe3CCH2Me3CCH2MgBrCH3CCH3O(2)(67%)(1)CCH3CH3OHMe3CCH2CH3MgBrMe3CCH2CCH3O双格氏试剂的成环反应在有机合成中常常用到，一般采用内酯或二元酸酐，希望给予关注。OOOBrMg(CH2)4MgBrTHF+OOMgBrOBrMg(CH2)4OOMgBrO(CH2)4MgBrH3O+COOHOH_H2OOO（г－内酯，很稳定）例如：例如：OO+BrMg(CH2)4MgBrOOMgBrBrMg(CH2)4O(CH2)4MgBrCH2OMgBrCH2OMgBrOMgBrH3O+CH2OHOHTsClPyO例如：CH2CH=CH2MCPBACH2CHCH2OMgBrCH2CHOHCH2(1)HBr(2)Mg/Et2OCH2CH2CHMgBr(1)(2)HCOOEtH3O+CH2CHCH2CH2CHOHCHCH2第二节：有机锂化合物有机锂化合物的碱性比有机镁更强，因而反应活性更高。一、制备1、与金属锂反应注意事项：无水、无氧、无酸（二氧化碳）、低温（常温易燃烧）2、交换反应HHLiLi++NCH3+LiNCH2Li+++LiXRLiLiRX低温二、反应1、与醛酮反应(CH3)2CHCCH(CH3)2OLiCH(CH3)2Et2O_60CoH3O+(Me2CH)3COH+Me3CCCMe3OMe3CLio60CEt2O_H3O+(Me3C)3COH+（空间位阻很小，，几乎无空间效应，与格氏试剂不同）OCH3CH3OCH3OOCH3n_BuLiTHFOCH3CH3OCH3OOCH3LiOH2OOCH3CH3OCH3OOCH3HO(1)(2)+HClCH3COCH3OOOH例：例：例：CH3OCH3LiCH3CH3OHH3O++C6H5CHCHCOC6H5C6H5LiH3O+C6H5CH=CHCC6H5C6H5OHC6H5CHC6H5CH2COC6H5++有机锂于格林试剂的区别在于：格林试剂于α，β－不饱和醛酮的加成是1，4加成，而有机锂的加成是以1，2加成为主。2、与羧酸的反应RCOOHR1LiRCR1OH3O++机理：COOHHPhPhPhLiH3O+PhPhHCPhORCOOHR1LiRCOOLiR1H+快+快慢RCR1ORCR1OHOHH3O+RR1OLiOLiR1LiRCOOLi3、与RX的反应RXR1LiRR1LiX++例：茉莉酮的合成（顺式的为香料，反式的无香味）OCH3n-BuLiOCH3LiBrOCH3CH3O_OHOOH3O+4、与环氧乙烷反应羟乙基化反应：RLiOH3O+RCH2CH2OH+OCH3PhLiTHFOCH3LiOOCH3CH2CH2OH(1)(2)Na_NH3(l),EtOHC6H5COCl/PyOCH3CH2CH2OCOPhH3O+Pd/H2OCH2CH2OCOPhPhCOOOHH2O/H+COOHCH2CH2OCOPhHO(1)(2)(1)(2)（合成硫辛酸药物的关键中间体）例：第三节：有机锌化合物RZnX:在金属有机中，应用最早，但活性比有机镁差。常用的是：BrCH2COOEt（α－卤代酸酯）BrCH2COOEtBrZnCH2COOEtZnEt2OR1CHCOOEtBrZnEt2OBrZnCHCOOEtR1Reformatshy（瑞福马斯基）反应：(R)(R)RCHCH2COOEtOHH3O+BrZnCH2COOEtRCHO+例：例：C6H5CHOBrCH2COOEtZnEt2OH3O+C6H5CHCH2COOEtOH++C6H5COCH3H3O+Et2OZnBrCH2COOEtC6H5CCH2COOEtCH3OH++（该反应不象格林试剂，可以一锅煮）OBrCH2COOEt+ZnEt2OH3O+HOCH2COOEt+例：例：例：CH3C2H5OBrCH2COOMe/ZnEt2OH3O+CH3C2H5OHCH2COOCH3(80%)CHOOHPhCH2ClBrCH2COOEt/ZnOCH2PhCHCH2COOEtHOH3O+OHCHCH2COOEtHO有的卤代酸酯制备很困难，可采用改进的瑞福马斯基反应来制备：采用羧酸酯直接制备，用LDA（二异丙基胺基锂）做强碱脱氢。如：CH3COOEtRCHCH2COOEtOHLDAHCRO(R1)H3O+(R1)例：例：CH3COOEtLDAC6H5CHOC6H5CHCH2COOEtOHCH3COOEtLDAC6H5COCH3C6H5CCH2COOEtOHCH3第四节：有机磷化合物一、Wittig反应R3PCR1R2+_R3CR4OR3CR4CR1R2R3PO++R3PCR2R1+_R3P=CR1R2共振结构:膦叶立德离子型（ylide）（双键型称ylen）例：例：CHOEt2O20C,1hoCHCH2Ph3PCH2+_+(67%)_+Ph3PCH2OoEt2O65C,3h+(52%)（酮比醛的活性低，位阻大）(Ph3PCH3Br+Br_Ph3PCH3n_BuLiPh3PCH2+_)+例：Ph3PCHCOOEtCHOCHCHCH2COOEt+(65%)+_受COOEt的吸电子作用，其反应活性下降了。例：机理是：经过了四圆环的过渡态、或经历了两极离子中间体。膦叶立德的优点有：（1）反应温和（2）收率较高（3）无重排反应（4）反式结构为主要产物（5）酮的反应活性较差一周Ph3PCHCOOEt++_O25CoCHCOOEt(44%)二、Wittig－Hornes反应（改进型的Wittig反应：使反应活性较低的Wittig反应也有较高的收率）Wittig反应的进行难易主要有两个因素：a、羰基碳的空间位阻越大，反应进行越困难；b、Wittig试剂的碳负离子相连的基团为吸电子基时，反应活性下降。例：(EtO)2PCH2COOEtONaH(EtO)2PCHCOOEtO_NaH2+（膦酸酯）采用这种膦酸酯作Wittig试剂，反应活性大大增加：例：例：例：(EtO)2PCHCOOEt+_OCH3CCH3CHCOOEt(EtO)2PONaO++(65%)_+(EtO)2PCHCOOEt+CH3C6H5OCH3C6H5CHCOOEt_+(EtO)2PCHCOOEt+CH3OCHOCH3OCHCHCOOEt例：例：+OCHCOOEt(EtO)2PCHCOOEt+_(EtO)2PCHCOOEt+_PhCPhOPhCPhCHCOOEt+副产物为磷酸盐，水溶性，分离方便制备：(RO)3PRX(RO)2PROR1XNaHylide++或:或:HP(OEt)2OEtONaEtOHNaP(OEt)2OClCH2COOEt(EtO)2PCH2COOEtONaH(EtO)2PCHCOOEtO_+（亚磷酸二甲酯）(C2H5O)3PClCH2COOEt200Co3h[ClP(OEt)3CH2COOEt](C2H5O)2PCH2COOEtO+季磷盐第五节、有机砷化合物砷叶立德可克服磷叶立德反应活性差的缺点，其活性比磷叶立德大。一、砷叶立德的制备Ph3AsBrCH2COOEtPh3AsCH2COOEtEtONaEtOHPh3AsCHCOOEt++Br_+_下列两个化合物同样可以制备砷叶立德：BrCH2CNBrCH2COC6H5二、与醛酮的反应：例：+_+CCHCOOEtCH3COCH3Ph3AsCHCOOEt(59%)例：例：Ph3AsCHCOOEt+_OCHCOOEt(48%)+HOCOCH2OH(EtO)2PCH2COOEtCCHCOOEtCH2OHHO(70%)+(85%)_+Ph3AsCHCOOEtHOCOCH2OHCCHCOOEtCH2OHHO砷叶立德与邻位羟基芳酮或芳醛反应生成缩合后再环化的产物－5，6－苯基－2－吡喃酮：例：例：例：Ph3AsCHCOOMeR2R1CR(H)OOHOORR2R1(H)+_+（5，6－苯基－2－吡喃酮）+_Ph3AsCHCOOMe+CHOOH145-165CoOOPh3AsCHCOOMe_++CH3CCH3OOH145-165CoOOCH3第六节：有机硅化合物优点：反应收率高；立体选择性好。缺点：使用四氯化钛催化；反应超低温。介绍两个有机硅试剂的反应及在有机合成中的应用。一、三甲硅基烯醇醚1、制备方法：（用酮或酯来合成）CH3CH2COOEtMe3SiCl+LDALDATHF/HMPAOEtOSiMe3OSiMe3OEtOEtOSiMe3+（HMPA：六甲基磷酰胺）（原因不明）+CH3OSiMe3CH3OSiMe3DMFLDADMFEt3NMe3SiClOCH3平衡控制，产物稳定速度控制，位阻效应2、化学反应（1）与卤素反应OMe3SiClEt3NDMFOSiMe3..Br2TiCl4OBr(90%)+Me3SiBr（2）与RX反应：使α位的烃基化反应（于烯胺的反应相似）OCH3Me3SiClEt3N/DMFCH3OSiMe3Me3CClTiCl4/_40CoOCH3+Me3SiClOCH3CHCH3CHCH3Br)CH3OSiMe3(+CH3OSiMe3Et3N/DMFMe3SiClOCH3ZnBr2,低温（3）与醛酮的反应（大于羟醛缩合的收率）RR1R2R3R4OR1RR2R4R3OO..OSiMe3+TiCl3(H)TiCl4_Me3SiClH2OR2CCCR3R4OHRR1O例：例：CCH2OSiMe3+CH3COCH3(1)(2)H2OTiCl4,CH2Cl2,_20CoCCH2CCH3CH3OHO(73%)反应活性顺序：醛酮酯(CH3)2CHCHOOCHCH(CH3)2OHH2OoCTiCl4,CH2Cl2,(2)(1)+OSiMe378_(92%)例：CHCCH3OSiMe3+CCHOO(1)(2)TiCl4,CH2Cl2,_78CoH2OCHCHCOOHCCH3O(83%)（酮的羰基仍保留着）例：例：H2OoC_TiCl4,CH2Cl2,(2)(1)+CHCCH3OSiMe3CH3CCH2CH2COOMeO20CHCCOCH3CH2CH2COOMeCH3OHOOSiMe3+O(1)(2)TiCl4,CH2Cl2,_78CoH2OOOOH（4）Michael加成反应OSiMe3+PhCHCHCPhO(1)(2)TiCl4,CH2Cl2,_78CoH2OOPhOPh(95%)例：H2OoC78_TiCl4,CH2Cl2,(2)(1)CH3CH3OSiMe3OEt+