有机合成试剂5

第五章有机合成试剂1第五章有机合成试剂5.1有机镁试剂5.2有机锂试剂5.3有机铜试剂5.4瞵叶立德5.5有机硼试剂5.6有机硅试剂第五章有机合成试剂2有机合成试剂元素有机试剂：如，有机硼试剂，有机硅试剂金属有机试剂：如，Grignard试剂，有机锂试剂过渡金属有机试剂稀土金属有机试剂过渡金属配合物：Salen-Mn(III)配合物；[Ti(OPri)4]/酒石酸二酯（Sharpless）NNOOMnHHCl(R,R)-salen-Mn(III)配合物第五章有机合成试剂3MeSNNMeSRuClClPcy3Ph5.8mol%CH2Cl2OTOOPOOOR'OOONNHOOR''R''OOONNHOOOTOOPOOOTBDMS47%在含镥催化剂（Grybbsbenzylidenecatalyst）存在下，链烯的复分解反应（Ring-ClosingMetathesis,RCM）用于5~7元含磷杂环的合成(P.Borsting,et.al,Synthesis,2002,6,797~801)获2005年诺贝尔化学奖第五章有机合成试剂42010年，美国科学家理查德·赫克、日本科学家根岸荣一和铃木章因在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究而获奖。这一成果广泛应用于制药、电子工业和先进材料等领域，可以使人类造出复杂的有机分子。第五章有机合成试剂520世纪70年代初，美国科学家理查德·赫克：反应物：卤代芳烃（溴，碘）与含α-吸电子基的烯烃反应，生成芳香取代烯烃。催化剂：Pd(0);Pd(II)或Pd配合物（含膦）Heck反应作为芳香卤代烃和含有α-吸电子基的烯烃的偶联反应是当今有机合成中构成C-C键的重要反应之一。但由于Pd催化剂昂贵且有毒，同时有机磷化合物剧毒且不能重复使用，在工业上未获得广泛应用。第五章有机合成试剂61977年，日本根岸英一用锌原子将碳原子运送到钯原子上，实现“根岸反应”。两年后，日本科学家铃木章用硼元素取代锌，实现类似的效果，且毒性更低，适宜规模化生产，“铃木反应”。典型应用实例：Heck反应:抗癌药物紫杉醇和抗炎药物萘普生合成；铃木反应：水螅毒素，万古霉素。第五章有机合成试剂7有机金属化合物I及IIA族金属有机物：,RNa,RLi,RMgXIIB族金属有机物：Me2Cd有机过渡金属化合物：R2CuLiI及IIA族有机金属化合物有机锂、钠及镁衍生物已广泛用于合成。从结构上看，这类化合物因分子中存在C-金属键而十分活泼。其中，碳原子上带有高度负电荷，使碳原子具有强的亲核性和强碱性。本章讨论重点在金属有机和元素有机试剂的制备方法和典型反应第五章有机合成试剂85.1有机镁试剂5.1.1Grignard试剂的制备和结构1.用卤代烃制备还可用金属钠或钾还原镁盐，制成黑色活性镁粉。Grignard试剂卤代烃与金属镁在无水乙醚或THF中反应:溶剂：一般，用无水醚，R为烯丙型或苄型时用THF。OrTHFRX+MgEt2ORMgXR:伯、仲、叔烃基；X：I,Br,ClR:芳基；X：I,Br卤代烃碘、碘甲烷和溴乙烷，最好是二溴乙烷。催化剂：卤代烷的反应活性：RI＞RBr＞RCl第五章有机合成试剂91．常用的F-C酰（烃）基化反应试剂有那些？请举例说明。2．有机合成反应选择性包括几个方面？请举例说明。3．用酸或碱都可以催化醛、酮的羟醛缩合反应，写出酸、碱催化机理，并说明酸、碱的作用。4．什么是Mannich反应？写出反应机理并举例说明该反应在有机合成中的应用。5．写出在2-甲基环己酮的6位上引入一个乙基的反应，并说明乙基进入6位的理由。6．具有α-H的酯在强碱条件下易发生自身缩合反应，若要进行α-H的烃基化，应采取什么措施？举例说明。7.Grignard试剂与α,β-不饱和醛酮及羧酸酯的反应有何不同，举例说明。第五章有机合成试剂108.举例说明烯醇硅醚的在有机合成上的应用9.NaBH4和LiAlH4都是常用还原剂，它们的反应活性和选择性有什么差别？使用这两种还原剂时应注意哪些问题？10.酯还原成醇的常用试剂有哪些？举两例说明？若分子中同时具有酮羰基和酯基，要还原酮羰基成羟基而不还原酯基，应选择哪种还原剂？第五章有机合成试剂11Cl+MgdryTHFMgCldryether注意：注意：制备乙烯型制备乙烯型格氏试剂格氏试剂BrCl+Mg乙醚四氢呋喃ClMgBrMgClMgBr2.用金属化法制备Grignard试剂用含活泼氢化合物与Grignard试剂进行类似于复分解反应，获得用一般方法难于制备的Grignard试剂：第五章有机合成试剂12反应底物R的电负性需大于R‘，反应才可能向右进行。如：第五章有机合成试剂133.Grignard试剂的结构：乙醚中以二聚为主2RMgClRMgClClMgClOCH3CH2CH2CH3OH2CCH3CH2CH3MgRX5.1.2Grignard试剂的反应δδ+MgBrC带有部分负电荷的碳原子是一个好的亲核试剂。反应类型：亲核加成，亲核取代，偶联第五章有机合成试剂14（1）与饱和醛酮的反应（自学）1.Grignard试剂与羰基化合物的加成第五章有机合成试剂15（2）与羧酸衍生物的反应RCOLR'MgXRCOR'R'MgXH2ORCOHR'R'当L为卤素，反应可停留在酮RCOClR'MgXRCOMgXR'ClH2ORCOR'第五章有机合成试剂16★α,β-不饱和酮与RMgX反应，产物与反应物的空间结构有关，空阻小的地方易发生反应。★α,β-不饱和醛与RMgX反应,以对羰基的亲核加成为主。（3）与不饱和醛酮作用第五章有机合成试剂17★Grignard试剂和α,β-不饱和酸酯作用,为1,4-加成产物。2.Grignard试剂与环氧化合物的反应（自学）第五章有机合成试剂183.Grignard试剂与卤代烃的偶联反应Grinard试剂与卤代烃的反应，是增长碳链的方法之一，如：使用烯丙基卤代烃做底物，可得到收率不错的末端烯烃：合成末端烯烃的另一种方法是Grinard试剂与卤仿偶联50~59%PhCH2MgCl+n-BuOTsPhCH2Bun可用磺酸酯代替卤代烃进行偶联反应：机理见P91第五章有机合成试剂19例1:CH3CH2CHCH2O1)CH3MgBr2)H2OCH3CH2CHCH2CH3OH格氏试剂总是进攻含取代基最少的碳原子。MgBr+CH2CH2OCH2CH2OMgBrH2OCH2CH2OHdryEt2O例2:CH3BrCOCO2CH3BrMgEt2O/NOHCH3CH3Br格隆溴铵COHCO2CH3NCH3NCH3COHCOOCOHCOO第五章有机合成试剂205.2有机锂试剂5.2.1有机锂的制备例：第五章有机合成试剂21OMe+n-BuLiOMeLi(主)+OMeLi金属化反应（氢-金属交换反应）常出现在新生成的有机金属化合物能被共轭体系稳定的情形中。S+n-BuLiSLiNCH3+n-BuLiNCH2LiTMEDA:N,N,N’N,-四甲基乙二胺第五章有机合成试剂225.2.2有机锂化合物的特征反应CLiδ-δ+烃基锂的主要反应与卤代烃发生偶连反应；与羰基化合物发生加成。1.有机锂化合物和羰基化合物的反应与Grignard试剂相比，有机锂化合物的亲核性更大，反应不易受试剂及底物空间效应影响。第五章有机合成试剂23★与饱和醛酮的反应用有机锂：Me2CHLi+(MeCH)2COdryether(Me2CH)3COLi(Me2CH)3COH第五章有机合成试剂24位阻特大的醛、酮与格氏试剂不反应。可以发生烯醇化反应或还原反应。例如：(CH3)2CH-C-CH(CH3)2OHORMgX(CH3)2C=C-CH(CH3)2RMgXOMgX(CH3)2C=C-CH(CH3)2+RH烯醇化反应MgBr(CH3)2CH-C-CH(CH3)2O(CH3)3CMgXOMgX(CH3)2CH-C-CH(CH3)2还原反应CH2-C-CH3CH3-HH-H+CH2=C(CH3)2第五章有机合成试剂25又如：★与不饱和酮的反应有机锂试剂与α,β-不饱和酮反应产物主要为对羰基加成产物第五章有机合成试剂26★有机锂化合物和CO2,羧酸的反应有机锂化合物和CO2,及羧酸的反应产物为酮！H2OMe2CHMgBr+dryetherOCOMe2CHCOOMgBrMe2CHCOOH比较由于RCOOMgBr中C=O不够活泼，无法再与RMgBr反应，产物为酸。RLi与羧酸反应也得酮，用于制备特殊结构酮第五章有机合成试剂27例：★有机锂化合物和二取代酰胺的反应第五章有机合成试剂28HH(1)2%O3-O2/AcOEt(2)H2CrO4/H2SO4(18%)HHHO2CHO2CMeLi/THF/Et2O48%HHCOCH3COCH3(1)KMnO4/EtOH/H2O(28%)(2)KIO4/Et2O/H2O(97%)HHOHCOHC(1)MeMgI/Et2O(2)CrO3/H2SO4(50%)有机锂与有机镁试剂实用性比较：PGF2α中间体的制备实验室方法：臭氧和甲基锂加成两步反应；工业方法：高锰酸钾氧化、过碘酸氧化断裂、格氏反应和铬酸氧化等四步反应。第五章有机合成试剂292.有机锂化合物的偶联反应▲用炔基锂为试剂与卤代烃制备炔烃：▲炔基锂与有机硼反应产物用I2处理，可制备高支链炔烃：▲用乙炔单锂盐与乙二胺形成的配合物进行烃化反应,可的较好收率的末端炔烃:第五章有机合成试剂303.有机锂化合物的其它反应★有机锂化合物与吡啶的反应★有机锂化合物和金属卤化物的反应产物为相应的有机金属化合物，用于有机合成中。重要的是R2CuLi。加成物第五章有机合成试剂315.3有机铜试剂5.3.1有机铜锂试剂的制备5.3.2有机铜锂试剂的反应有机铜锂R2CuLi溶解度好，活性高，选择性好，为本节重点。与Grignard试剂类似，有机铜锂在乙醚中以二聚形式存在。R2CuLi的反应与羰基化合物的加成与环氧化合物的反应与R'X的反应方便地制备烯基酮锂和芳基酮锂第五章有机合成试剂321.与羰基的加成反应有机铜锂反应活性不如Grignard试剂和有机锂，但选择性高。★与α,β-不饱和酮的共轭加成反应如：第五章有机合成试剂33说明：（1）有机锂试剂中的烃基可以是烷基，烯基烯丙基和苄基、芳基等；（2）反应底物分子结构中含C=O,-OH,-COOR,-CONR2等基团，不受影响；（3）共轭加成是立体定向的。例1：第五章有机合成试剂34例2：可形成季碳原子例3：反应的立体定向性例4：反应的化学选择性：对共轭的羰基进行1,4-加成第五章有机合成试剂35反应底物为共轭醛，需用配合物Me5Cu3Li2试剂。MeLi+CuIMe5Cu2Li2dryether★与酰卤的作用有机铜锂与酰卤反应，可得酮。分子中的氰基，羰基及烷氧基不受影响。如：第五章有机合成试剂362.与环氧化合物的反应进攻空间位阻小的位置。第五章有机合成试剂373.与卤代烃反应R'X+R2CuLiRR'说明:(1)有机铜锂可与乙烯型等惰性卤代烃反应；(2)反应主产物：试剂中的烃基取代卤代烃中卤素的位置；(3)卤代烃中的羟基，羰基、酯基、酰胺基及氰基不受影响；(4)磺酸酯、羧酸酯等可代替卤代烃与有机铜锂反应。例1：二烷基铜锂弥补格氏试剂难和惰性卤代烃反应的不足：第五章有机合成试剂38例2：双键构型不变第五章有机合成试剂395.4膦叶立德P:1s22s22p63s23p33d0特点:3d轨道参与多价态多配位多几何构型三配位sp3杂化PR1R2R3锥形对映异构体可拆分四配位sp3杂化四面体型PR1R2R3R4+第五章有机合成试剂40硫和磷与碳结合时，碳带负电荷，硫或磷带正电荷彼此相邻，这种结构的化合物称为Ylide(叶立德)。由磷形成的Ylide称为膦Ylide，又称为Wittig试剂，结构为：R3PCR1R2Wittig,GeorgFriedrichKarl,德国化学家，1979年诺贝尔化学奖第五章有机合成试剂415.4.1膦叶立德的制备★三价磷化合物与具有α-H的卤代烃作用：(C6H5)3P+CHXR1R2季瞵盐C6