（有機化學專業(yè)論文）分子碘催化dielsalder反應和cn鍵形成反應研究.pdf

浙江大學碩士學位論文 摘要 分子碘具有一定的l e w i s 酸的特性 可以作為l e w i s 酸催化有機化學反應 分子碘催化的有機化學反應具有收率高 反應時間短 選擇性高 反應條件溫和 等諸多優(yōu)點因而受到有機化學界的重視 在近幾年 被廣泛用于催化各種有機反 應 成為迄今最為活躍的研究領域之一 分子碘可以催化多種反應 例如羰基 羥基 氨基的保護和脫保護 氧化還原反應 成環(huán)反應 加成反應 取代反應 各類多組分反應等 我們研究了分子碘作為催化劑 在四氫呋喃溶劑中 室溫條件下 催化水楊 醛亞胺和二氫呋喃 d h f 或二氫吡喃 d h p 的a z a d i e l s a l d e r 反應 以 中等到優(yōu)秀的產(chǎn)率合成了相應的4 一氨基苯并吡喃類化合物 我們還探索研究了 該反應的機理 同時 在相同反應條件下 我們也拓展了該反應 使用碘催化了 水楊醛亞胺和乙烯基正丁醚的反應 并得到了相應的一對非對映異構體產(chǎn)物 此外 我們研究了分子碘催化芐醇和酰胺之間的c n 鍵形成反應 探索了 該反應的各種條件 以中等到優(yōu)秀的產(chǎn)率得到相應的產(chǎn)物 在相同反應條件下 我們也拓展催化了烯丙基醇和酰胺的反應 產(chǎn)率優(yōu)秀 同時 我們對該反應進行 了探索研究 并提出了一個可能的反應機理 關鍵詞 分子碘 d i e l s a l d e r 反應 4 氨基苯并吡喃 c n 鍵 二級芐醇 烯 丙基醇 浙江大學碩士學位論文 a b s t r a c t m o l e c u l a ri o d i n e u s e da sam i l dl e w i sa c i d h a sr e c e i v e dc o n s i d e r a b l ea t t e n t i o n i no r g a n i cs y n t h e s i si nr e c e n ty e a r s b e c a u s eo fi t sh i g ht o l e r a n c et ow a t e r l o w c o s t n o n t o x i cn a t u r ea n dr e a d ya v a i l a b i l i t y t h er e a c t i o n sc a t a l y z e db yi o d i n eo f t e nh a v e n o t a b l ef e a t u r e so ft h ep r o c e d u r ei n c l u d i n gm i l da n dm e t a l f r e er e a c t i o nc o n d i t i o n s o p e r a t i o n a ls i m p l i c i t y u s i n gac a t a l y t i ca m o u n to fm o l e c u l a ri o d i n e s h o r tr e a c t i o n t i m e a n de x c e l l e n ty i e l d s 塒t hl l i g hs e l e c t i v i t y o w i n gt on u m e r o u sa d v a n t a g e s a s s o c i a t e dw i t ht h i se c o f r i e n d l ye l e m e n t i o d i n eh a sb e e ne x p l o r e da sap o w e r f u l c a t a l y s tf o r v a r i o u so r g a n i ct r a n s f o r m a t i o n s s u c ha sp r o t e c t i o na n dd e p r o t e c t i o n r e a c t i o n so fk e t o n e h y d r o x yg r o u pa n da m i n e o x i d a t i o na n dr e d u c t i o nr e a c t i o n s a d d i t i o nr e a c t i o n s s u b s t i t u t e dr e a c t i o n m u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o n sa n ds oo n h e r e i n w er e p o r t e dt w on e w s y n t h e t i cs t r a t e g i e sc a t a l y z e db ym o l e c u l a ri o d i n e w eh a v ed e s c r i b e dad i a s t e r e o s e l e c t i v e s y n t h e s i s o fc s f u s e d4 a m i n o p y r a n o b e n z o p y r a n sa n d4 a m i n o f u r a n o b e n z o p y r a n sv i aam o l e c u l a ri o d i n e c a t a l y z e d a z a d i e l s a l d e rr e a c t i o no fo h y d r o x y b e n z a l d i m i n e sw i t hd h pa n dd h et h e r e a c t i o nw a sc a r r i e do u ti nt h fa tr o o mt e m p e r a t u r ea n das e r i e so fp r o d u c t sw e r e s y n t h e s i z e d i n g o o dy i e l d s f u r t h e r m o r e w ep e r f o r m e d t h i sr e a c t i o nw i t h o h y d r o x y b e n z a l d i m i n e sa n dv i n y le t h e ru s i n gs a m ep r o c e d u r e t h er e a c t i o ng a v et h e c o r r e s p o n d i n g2 b u t o x y 4 a m i n o b e n z o p y r a na sam i x t u r eo fd i a s t e r e o i s o m e r s b e s i d e s w ee x p l o r e dam o l e c u l a ri o d i n e c a t a l y z e dc nb o n df o r m a t i o nr e a c t i o n o fs e c o n d a r yb e n z y la l c o h o lw i t hc a r b o a m i d eo rp t o l u e n e s u l f o n a m i d ei na c e t o n i t r i l e g e t t i n gt h ec o r r e s p o n d i n ga m i n a t e dp r o d u c t si ne x c e l l e n ty i e l d w ei n v e s t i g a t e dt h i s r e a c t i o na n dg a v eap r o p o s a lm e c h a n i s m t oe x t e n dt h es c o p eo ft h i sm e t h o d o l o g y t h er e a c t i o no fa l l y l i ca l c o h o l sw i t ha m i d e sw a sa l s oc a r d e do u t a f f o r d i n gt h e p r o d u c t si ng o o dy i e l d s k e yw o r d s i o d i n e d i e l s a l d e rr e a c t i o n 4 a m i n o b e n z o p y r a n s c nb o n d s e c o n d a r y b e n z y la l c o h o l s a l l y l i ca l c o h o l s i i i 浙江大學研究生學位論文獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的 研究成果 除了文中特別加以標注和致謝的地方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā) 表或撰寫過的研究成果 也不包含為獲得逝塑太堂或其他教育機構的學位或 證書而使用過的材料 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文 中作了明確的說明并表示謝意 學位論文作者簽名 易乇趕簽字日期i 瀘亨年7 月曠日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解逝塑太堂有權保留并向國家有關部門或機 構送交本論文的復印件和磁盤 允許論文被查閱和借閱 本人授權 逝婆太堂 可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索和傳播 可以采用影 印 縮印或掃描等復制手段保存 匯編學位論文 保密的學位論文在解密后適用本授權書 學位論文作者簽名 簽字日期 乏 陟 氏 加 掙7 月踴 導師簽名 簽字日期 0 廠 嘲 沙簪q 其 日 浙江大學碩士學位論文 致謝 時光荏苒 在浙江大學理學院化學系攻讀碩士學位的學習生涯轉眼就要結束 了 回想起這兩年生活的點點滴滴 不禁心生感激之情 首先 我謹向我的導師王彥廣教授表示衷心的感謝 導師精深的學術造詣 嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度 開拓創(chuàng)新的科研精神 誨人不倦的風范 平易近人的作風均給 我留下了深刻的印象 并將成為我寶貴的精神財富 使我受益終生 同時 老師 兢兢業(yè)業(yè) 勤奮忘我的工作精神值得我永遠學習 在王彥廣教授的課題組里 我 接觸了先進的學術思想 了解了學科方面在世界范圍內的最新進展和方向 學習 了先進的儀器設備的操作經(jīng)驗 學會了實驗室管理方面彌足珍貴的經(jīng)驗 再次感 謝我的導師 感謝林旭峰老師在學習和實驗過程中的指導和幫助 林老師精深的理論知識 和熟練的實驗技能是我學習的榜樣 感謝雷鳴老師 鐘建平老師 崔孫良博士生 陸偉博士生 陳正波博士生 余進博士生 沈陽博士生 徐方曦博士生 王晶博士生 王少印博士生 蘇葉華 博士生 以及其他師兄師弟在實驗工作以及日常生活中給予我莫大的關心 幫助 與支持 置身于這樣一個團結友愛 積極向上的團隊中 使我在工作中能夠不斷 取得進步 感謝我的父母長久以來對我無微不至的關愛和支持 我的每一點成長和進步 與你們無私的關懷和幫助都是分不開的 感謝所有關心和幫助過我的老師 同學以及朋友們 王俊 2 0 0 8 年7 月1 3 日 浙江大學碩士學位論文 1 緒論 分子碘是紫黑色有金屬光澤的鱗片狀晶體 熔點1 1 3 沸點1 8 4 微溶 于水 易溶于有機溶劑 易升華 碘是制造各種無機及有機碘化合物的重要原料 也是人體和動植物不可缺少的元素之一 它處于元素周期表第v i i a 族鹵素的最下 端 具有鹵素的一般特性 除此之外 由于分子碘具有較大的原子半徑和多層電子結構 因而使它具有 一定的特殊性質 例如具有一定的l e w i s 酸的特性 可以作為l e w i s 酸催化有機 化學反應 因而受到有機化學界的重視 碘催化的有機化學反應具有收率高 反 應時間短 選擇性高 反應條件溫和等諸多優(yōu)點 自從c r o m w e l l 等 l 圖1 1 把分子碘用于催化合成氮雜環(huán)丙烷衍生物以 來 分子碘作為催化劑在有機合成中的重要作用 已引起人們的極大關注 在近 幾年 被廣泛用于催化各種有機反應 成為迄今最為活躍的研究領域之一 在此 我們根據(jù)反應類型就近些年來對分子碘催化的有機反應作一較為系統(tǒng)的介紹 并 在此基礎上開展自己的工作 1 1 保護基團的形成和裂解 q 土 圖1 1 q n p h 弋杪 i p h 1 3 作為一種l e w i s 酸 分子碘可以催化多種基團的保護和裂解反應 例如羰基 的各種保護和脫保護 羥基的硅醚化 四氫吡喃醚化及其脫保護 氨基的 一b o c 保護等一系列反應 1 1 1 羰基的保護和脫保護 羰基的保護方法有多種 例如形成d d 縮醛 酮 o s 縮醛 酮 或s 浙江大學碩士學位論文 娶縮醛 酮 形成二乙酰酯等 縮醛 酮 是羰基最常用的保護基團之一 它在日用香精和食品香精中也有 廣泛用途 該反應一般在酸的催化下進行 碘作為一種l e w i s 酸 也可以催化該 類反應的進行 o o 縮醛 酮 是羰基保護最常用的一種方法 k a l i t a 等 2 1 報道了在碘催 化下 在微波照射下醛或環(huán)酮與1 2 一乙二醇反應得到1 3 一二氧戊環(huán) 但是 脂肪酮不會發(fā)生反應 b i m a l 等 3 1 也報道了在碘催化下 酮和1 2 一乙二醇的反 應 以及醛和乳酸或苦杏仁酸的反應 圖1 2 此反應中 酮的活性比醛的活 性要低一些 通過調節(jié)反應時間也可以進行選擇性的保護合成 o 昭 洲土忿r(nóng) 兒r 2 h o 洲一肛毒 r 1 r 2 a r y lo ra l k y l r 且h o r r 2 i 1 2 r r 1 a r y l o r a l k y l r 2 p ho rc h 3 圖l 一2 此外 k a r i m i 等 4 報道了另一種使羰基縮醛化的方法 用1 3 一二 三甲 基硅氧 丙烷 b t s p 在二氯甲烷中與羰基化合物反應 高產(chǎn)率制備1 3 一二 氧雜環(huán)戊烷 圖1 3 位阻大的酮 例如二苯甲酮 可以延長反應時間以中等 收率得到產(chǎn)物 該方法條件溫和 酸敏感的基團如酚酯 t h p 和t b d m s 醚等 在該反應條件下不會產(chǎn)生影響 o r 兒r 2 t m s o o t m s 1 4 1 9 r 1 r 2 a r y l 0 1 a l k y l c h 2 c 1 2 圖l 一3 o d 縮醛 酮 的裂解反應一般也在酸性條件下進行反應 s u n 等 5 1 研究 發(fā)現(xiàn)用碘作催化劑在丙酮溶液中室溫條件下 d d 一縮醛 酮 能進行脫保護 化合物中的羥基 酯基 雙鍵等基團均不受反應影響 圖1 4 該反應在其他 幾x 佰 浙江大學碩士學位論文 溶劑種如t h f 乙腈中不能發(fā)生反應 表明該反應可能是反應物和丙酮交換的 反應機理 此外 碘也可以催化糖縮醛的裂解反應 6 1 1 0 r 一c h 3 c h 2 c h 2 1 2 10 m 0 1 a c e t o n e r t 5 4 5 m i n 圖1 4 在多步反應合成復雜的化合物時 羰基常常也被保護為s s 一縮醛 酮 s s 一縮醛 酮 也是有機合成中一個重要的中間體 可以實現(xiàn)羰基的極性逆轉 s s 一縮醛 酮 的合成方法 通常是在酸催化下羰基化合物與硫醇或二硫醇縮 合得到 d e k a 等 7 報道了使用中性鋁支載的碘作為催化劑 在室溫無溶劑條件 下 一系列醛或酮與l 硫醇反應得到相應的s s 一縮醛 酮 產(chǎn)率優(yōu)秀 和 l 醇類似 醛的活性高 反應時間短 而酮需要相對較長的反應時間 對于位 阻較大的不活潑酮則需要在加熱條件下才能進行 可以進行選擇性的保護合成 此外 碘也可以作為催化劑 在氯仿溶液中 溫和的反應條件下催化d d 一縮 醛 o s 一縮醛和1 1 一二乙酸酯 97 硫醇反應合成s s 一縮醛 酮 8 圖 一5 磐要 s h 融2 r 1 r 22a r y lo ra k y l x o m e 一o e t o a c x x 一o c h 2 c h 2 0 一 o c h 2 c h 2 s 一 o c h 2 3 0 圖1 5 s s 一縮醛 酮 的脫保護反應 也可以使用碘作為催化劑進行反應 s z a r e k 等 6 1 報道了糖類的s s 一縮醛在碘催化下 甲醇溶液中 室溫或回流條件下進行 脫保護 圖1 6 該方法與其他脫保護方法 例如銅 汞等相比 具有操作簡 單 反應條件溫和 無重金屬污染等優(yōu)點 浙江大學碩士學位論文 c h s e t 2 十h 1 2 1 m 0 1 m e o h h 1 o h h o h r t4 8 h c h 2 0 h 1 1 4 圖1 6 h o h 2 c i n o i j o m e 戶 h o o h o s 一縮醛 酮 也是保護羰基的一種方法 b a n d g a r 等 9 1 報道了碘催化下 醛和2 一巰基乙醇在水中進行反應生成d s 一縮醛 產(chǎn)率較優(yōu)秀 但是該方法 不適用于酮類化合物 可以利用此方法在酮羰基存在條件下選擇性保護醛羰基 除了縮醛 酮 外 1 1 一二乙酸酯也可以作為羰基的保護基團 在中性和 堿性條件下比較穩(wěn)定 受到了相當?shù)年P注 多種制備和裂解的方法被發(fā)展 d e k a 等 1 0 報道了使用分子碘作為催化劑 醛和乙酸酐反應制備1 l 一二乙酸酯 圖 1 7 o1 2o a c r 兒h a c 2 0 r 人o 觸 1 1 6 r2a r y l a l k y l 圖1 7 1 1 2 羥基的保護和脫保護 羥基的保護方法也較多 常用的方法是形成醚類或者酯類化合物 例如四氫 吡喃醚 硅醚 對甲氧基芐基醚 三苯甲醚 乙酸酯等 四氫吡喃醚 t h p 十分易于制備 而且在強堿 格氏試劑 烷基鋰 氫化 鋁鋰 ?；噭┮约霸谘趸瓦€原條件下都較穩(wěn)定 它在有機合成中被廣泛地用 作羥基的保護基 k u m a r 等 l l 報道了各種醇和酚在碘催化下 在二氯甲烷中與 二氫吡喃反應生產(chǎn)相應的四氫吡喃醚 圖1 8 反應條件溫和 底物中的苯氧 基 芐氧基等都不受影響 d e k a 等 1 2 也報道了使用催化量的碘作為催化劑 在 微波照射下 1 刀一對稱二醇與二氫吡喃反應選擇性保護其中一個羥基 四氫吡 喃醚的裂解亦可以在碘的催化下進行 在催化量的碘存在下在甲醇溶液中回流即 將四氫吡喃醚脫保護得到對應的醇類化合物 l l 圖1 8 浙江大學碩士學位論文 r o h r2 a r y l a l k y 器12r e f l u x m e o hr 0 0 o 圖1 8 硅醚也是保護羥基的一種常用的方法 同時硅醚還可作為反應基團參與其他 的反應 例如偶聯(lián)反應 硅醚的制備也很簡單 使用碘作為催化劑亦可進行 k a r i m i 等 1 3 l 報道了使用碘作為催化劑 各種醇或酚 9l 1 1 3 3 3 一六甲 基二硅氮烷 h m d s 在二氯甲烷中反應高收率得到相應的三甲基硅醚 圖1 9 s a x e n a 等 1 4 1 報道了在微波照射下碘作催化劑在二氯乙烷中各種醇或酚 9 叔 丁基二甲基氯硅烷 t b d m s c i 或三甲基氯硅烷 t m s c l 反應得到相應的硅 醚 h1 2 1 m 0 1 h t m s t m s 百面i s 1 1 9 1 2 0 r2a r y l a l k y l 圖l 一9 在一定的酸性條件下 各種硅醚 例如叔丁基二甲基硅醚 t b s 三異丙 基硅基 t i p s 和叔丁基二苯基硅醚 t b d p s 即可以裂解脫去保護 l i p s h u t z 等 1 5 1 報道了用碘一甲醇溶液下可選擇性脫保護脂肪基硅醚而保留芳香基硅醚 圖1 1 0 1 2 1 m o r t m e o h h r t m s t i p s t b d p s 囹l l o 對甲氧基芐醚 p m b 1 6 1 和三苯基甲醚 t r 1 7 1 也是羥基的兩種重要的保 護基團 碘一甲醇體系可以有效的催化裂解這兩種保護基團得到相應的醇 圖1 一1 1 c o 怎y 他 浙江大學碩士學位論文 a 媳a c 詈眥a 嘞c o q h c 圖1 1 1 除此之外 羥基的乙?；彩潜Ｗo羥基的一種常用方法 羥基的乙酰化通常 使用4 一 二甲氨基 吡啶 d l v l a p 作為催化劑 也可使用l e w i s 酸催化反應 在催化量的碘的催化下 伯 仲 叔醇或酚和乙酐反應能高收率地得到乙酸酯 1 8 1 9 1 在無溶劑條件下反應速度更快 糖類化合物中的羥基在此條件下也可以 乙?；?1 1 3 氨基的保護和脫保護 b o c 2 0 是氨基的最常用的保護試劑 通常在堿性條件下 胺和 b o c 2 0 進行 反應 一些l e w i s 酸也可以催化該反應 r a v i 2 0 1 報道了以碘作為催化劑 一 系列胺類和 b o c 2 0 在無溶劑條件下進行了反應高產(chǎn)率得到相應的n b o c 類化 合物 圖1 1 2 h 1 2 1 0 m 0 1 b o c r 1 n r 2 b o c 2 0 i 五忑i n i r 2 1 2 51 2 6 r 1 r 2 h a r y l a l k y l 圖1 1 2 一9 一苯基一9 一芴基 p f 是氨基的一個很有效的保護基團 該基團的脫 保護一般在氫化或較強酸性條件下進行 不具有選擇性 k i m 等 2 1 1 報道了用碘 作催化劑在甲醇中回流可選擇性脫除叔胺的p f 保護基 仲胺的p f 不被裂解 但分 子中的異亞丙基也被脫除 圖l 一1 3 1 2 m e o h p f h n r e f l u x 圖1 一1 3 浙江大學碩士學位論文 1 2 氧化反應 1 2 1 醇的氧化 醇在一定的條件下 用碘作為催化劑和氧化劑 可以被氧化為醛或酮 甚至 可以被氧化到酯 i t o h 等 2 2 1 報道在汞燈照射下 用催化量或化學計量的碘作催化 劑 芐醇和烯丙基醇被氧化成相應的醛 其他普通的醇則不會反應 f a r h a d i 等 2 3 也報道了在光照條件下 乙腈溶液中 以碘作為催化劑 以氧氣作為氧化劑 將 各種芐醇和烯丙基醇氧化為相應醛或酮 圖1 1 4 9 h 1 2 0 2 廳l 曰 r 人r 2 i i r 1 八r 2 1 2 9 1 3 0 r 1 r 2 h a r y l a l l y l 圖1 一1 4 此外 m o r i o n 2 4 報道使用碘作為催化劑和氧化劑 在k 2 c 0 3 條件下 用叔丁 醇作為溶劑回流反應 也可將仲醇氧化為酮 各種脂肪基的仲醇也可以反應 并 且 在此條件下 用三氟乙醇或甲醇作溶劑 伯醇可以被氧化到相應的三氟乙酯 或甲酯 而使用叔丁醇作溶劑 則可以得到相應自身氧化縮合的酯 圖1 1 5 1 2 2 酮的氧化 o h i r 1 八r 2 1 2 k 2 c 0 3 t b u oh r e f l u x 1 2 9 r 1 r 2 a r y l a l k y l 1 2 k 2 0 0 3 r o h 七1 m e o h r t 1 2 k 2 0 0 3 r2a r y l a l k y l t b u o h r t 圖l 1 5 r 足r 2 1 弓0 o r 1 0 2 o r 入一r 1 0 3 酮在過氧化氫的氧化條件下 以催化量的碘作為催化劑 可以進一步被氧化 浙江大學碩士學位論文 z m i t e k 等 2 5 2 6 1 報道了各種環(huán)酮 脂肪酮 芳香基酮在碘的催化下 被過氧化氫 氧化為相應的過氧化合物 也可以使用過氧叔丁醇作為氧化劑得到相應的過氧醚 類化合物 圖1 1 6 o r 1 兒r 2 1 2 3 0 e qh 2 0 2 m e c n r t 1 2 r o o h r 1 r 2 a r y i a 叫m e c n r t h o qd o h r 1 義r 2 1 3 4 r o oo o r r 1 義r 2r 1 八r 2 1 5 圖l 一1 6 z a c u t o 等 2 7 報道了對稱的具有a 位氫的酮可以被分子碘在堿性條件下 甲 醇溶液中氧化為不飽和酯 圖1 1 7 產(chǎn)物中以主要為z 構型 z 和e 的比例 約為9 1 2 5 1 曰 r 一j l r 1 0 6 r a k y l 1 2 3 叔胺氧化合成醛 1 2 k o h m e o h 孓o o c 圖1 1 7 h ro m e 1 4 7 z e 9 1 2 5 1 在光照條件下 用催化量的碘作催化劑 具有共軛結構的叔胺在乙醇溶液中 被氧化成醛 2 8 1 圖1 1 7 在此條件下 伯胺 仲胺和飽和脂肪胺不能被氧化 吼p 蘭 1 3 8 圖l 1 8 1 2 4 苯乙烯氧化裂解合成苯甲酸 i t o h1 2 9 1 報道了在光照射下 具有和苯環(huán)共軛結構的雙鍵在催化量碘存在 下 可以被多孔硅膠f s m 1 6 氧化裂解成相應的苯甲酸 圖1 1 8 浙江大學碩士學位論文 r 1 3 還原反應 1 3 1 亞胺的還原 et警ohrta i r r i 圖l 1 9 o h n i s h i n o 等 3 0 1 報道了亞胺在碘催化下可以被金屬鑭還原 其中 醛亞胺被還 原二聚為聯(lián)二胺 而酮亞胺被還原為相應的胺 圖1 2 0 t h f 6 7 0 c 1 4 3 la i h a r v n a r j t h f 6 7 c r i 1 4 5 圖l 一2 0 1 3 2 不飽和酮和羧酸衍生物的還原 s i n g h 等 3 1 1 報道了使用n a b t m 2 體系可以將a 一不飽和醛和酮還原為烯丙 基醇類化合物 在此反應條件下 反應物中的碳碳雙鍵和酯基均不會被還原 而 在s r n 1 2 條件下 在乙醇溶液中 a 一不飽和羧酸衍生物被還原為飽和的羧酸 衍生物 3 2 1 碳碳雙鍵被還原 而酯基等吸電子基團則保留不受影響 圖1 2 1 r 1 r 2 a r y l a l k y l r 分 x 1 4 8 s i n o 1 2 e t o h x c o o r c o n h 2 c n 圖1 2 1 1 4 7 r x 1 4 9 n 丈 浙江大學碩士學位論文 1 3 3 二苯甲醇的還原 g o r d o n 等 3 3 1 報道了使用碘作為催化劑 在乙酸溶液中 各種二苯甲醇化合 物被次亞磷酸還原為相應的亞甲基化合物 圖1 2 2 此反應條件還原性比較 強 酯基 不飽和酮等均會被還原 o h i a r l a r 2 1 3 4 亞砜的還原 h 3 p 0 2 1 2 a c o h 6 0 0 c 圖1 2 2 a 一 a r 2 1 與1 亞砜在多步有機合成中是一類重要的中間體 其還原也十分重要 k a r i m i 等 3 4 1 報道了使用催化量的碘作為催化劑 用3 一巰基丙酸 3 一m p a 作還原劑 亞砜在室溫下 乙腈溶液中被還原成相應的硫醚 圖1 2 3 1 3 5 硝基的還原 曰 r 1 s r 2 3 m p a 1 2 m e c n r t 硝基在碘催化條件下 t h f n h 4 c l 水溶液中 類化合物 圖1 2 4 s m 0 1 2 a r n 0 2 1 與4 t h f n h 4 c i 圖1 2 4 r i s r 2 1 與3 可以被s m 還原到相應的胺 a r n h 2 1 與5 2 一 圖 囂 浙江大學碩士學位論文 1 4 加成反應 1 4 1d i e l s a l d e r 環(huán)加成反應 d i e l s a l d e r 環(huán)加成反應是合成六元環(huán)類化合物的最重要的方法之一 一般 情況下 d i e l s a l d e r 環(huán)加成反應使用l e w i s 酸作為催化劑 碘也是該類反應的 一種有效的催化劑 c h a v a n 等 3 6 1 報道了使用碘作為催化劑 各種保護或未保護的a 聲一不飽和羰 基化合物與環(huán)戊二烯發(fā)生反應 生成相應的環(huán)加成產(chǎn)物 產(chǎn)物幾乎為專一的e n d o 異構體 圖l 一2 5 1 2 0 0 c 1 5 6 1 與7 圖1 2 5 l i n 等 3 7 1 報道了碘催化的苯胺和二氫呋喃或二氫吡喃反應生成相應的四氫 喹啉衍生物 該反應中 在碘催化下 苯胺首先與二氫呋喃或二氫吡喃形成亞胺 中間體 然后再與另一分子二氫呋喃或二氫吡喃進行d i e l s a l d e r 環(huán)加成發(fā)應得 到產(chǎn)物 圖l 一2 6 n 呲 2 h 雨高1 2 r 睽 n h r h n 2 1 2 1 5 8 1 5 9 圖1 2 6 y a d a v 等 3 8 1 報道了水楊醛和高烯丙基醇進行分子內的 4 2 環(huán)加成反應生成 相應的二氫苯并吡喃類化合物 圖1 2 7 在該反應中 以碘作為催化劑 在 原甲酸三甲酯作為下 水楊醛和高烯丙基醇原位形成氧雜二烯 然后和乙烯基進 行分子內的 4 2 d i e l s a l d e r 環(huán)加成反應得到產(chǎn)物 s a i t o 等 3 9 1 以鄰醛基苯二硫 醚1 6 2 代替水楊醛 在碘催化條件下 通過相同的過程 得到了相應的二氫苯 并噻喃類化合物 幾齊 浙江大學碩士學位論文 r 1 2 t m o f c i ch 2 c h 2 c i 1 6 0 1 6 1 1 6 2 圖1 2 7 x i a 等 刪研究報道了芳香醛 芳香胺和二氫吡喃三組分反應生成四氫喹啉類 化合物 圖1 2 8 該反應中 在碘的催化下 芳香醛與芳香胺原位生成芳香 亞胺 然后與二氫吡喃發(fā)生 4 2 d i e l s a l d e r 反應生成相應的四氫喹啉類化合 物 兩種非對映異夠體中 t r a n s 構型1 6 3 為主要產(chǎn)物 r 9 c r 艿 1 4 2m i c h a e l 加成反應 1 2 3 0 m 0 1 m e c n r t 圖l 一2 8 h 三 r 1 6 4 m i c h a e l 加成反應是有機合成化學中直接構建c c 鍵 c n 鍵 c s 鍵 的一種極為重要的合成策略 在有機合成尤其是藥物合成中應用廣泛 w a n g 等 4 1 1 報道了在碘催化下 吲哚可以與a 一不飽和酮發(fā)生m i c h a e l 加 成反應 通過該反應可以一步簡便地合成 一吲哚酮 圖1 2 9 此反應在無溶 劑條件下也可以進行 4 2 1 c o 浙江大學碩士學位論文 r 撿 骨詈r 搜 r 1 r 2 a r y l a l k y l 1 6 7 n 1 髓n r k r 2 酰h 1 擊9 r 1 r 2 r 3 a r y l a l k y l 1 4 3 羰基的加成反應 1 2 5 m 0 1 n e a t r t r 團1 3 1 u s a i d i i 等 4 5 1 和y a d a v 等 4 6 1 報道了在分子碘的催化下 以二氯甲烷作溶劑 羰 基化合物與三甲基硅氰在室溫條件下發(fā)生反應得到相應的加成產(chǎn)物 圖1 3 2 各種醛和酮均可有效的進行反應 a 盧一羰基化合物也得到相應的l 2 一加成 產(chǎn)物而無1 4 一加成產(chǎn)物 產(chǎn)物在酸性水解條件下可以得到氰醇類化合物 是 一類重要的合成中間體 通過它可以衍生出許多在醫(yī)藥 農(nóng)藥及其它精細有機化 學上有用的化合物 q 1 2 n c o t m s r 1 兒r 2 t m s c n 面fr 1 義r 2 1 7 11 7 2 r 1 r 2 a r y l a l k y l 圖1 3 2 y a d a v 等 4 7 1 報道了分子碘催化羰基的烯丙基化反應 s a k u r a i h o s o m i 反 應 用碘作為催化劑 各種脂肪或芳香醛與烯丙基三甲基硅烷在m e c n 溶液中 反應生成相應的加成物 隨后直接水解得到相應的高烯丙基醇類化合物 圖l 一 3 浙江大學碩士學位論文 且 分刪e 3 r 兒h 加8 i m e 3 r a t y l a l k y 1 5 成環(huán)反應 1 5 1 苯并吡喃類化合物的合成 m e c n 0 0 c 圖1 3 3 苯并吡喃和它的衍生物是一種重要的有機合成中間體 在香料 化妝品和醫(yī) 藥工業(yè)有廣泛的用途 y a d a v 等 4 8 1 報道了用碘作催化劑 在室溫下各種取代的水 楊醛和丙酮二甲縮酮反應 一鍋法合成相應的二氫苯并吡喃類化合物 圖1 3 4 該方法具有反應時間短 收率高 立體選擇性好等優(yōu)點 r 二 m 義 m e o m e 1 7 51 7 6 圖l 一3 4 r e n 等 4 9 1 報道了苯亞甲基丙二腈和萘酚進行反應合成2 一氨基苯并吡喃類化 合物 圖1 3 5 該反應以碘作為催化劑 k 2 c 0 3 和 作為添加劑 各種苯亞 甲基丙二腈和萘酚在水中 1 0 0 c 下進行反應 得到相應的2 一氨基苯并吡喃類 化合物 該反應也可以按照三組分進行 使用醛和丙二腈代替苯亞甲基丙二腈 在相同反應條件下原位產(chǎn)生苯亞甲基丙二腈 繼續(xù)與萘酚反應生成產(chǎn)物 實現(xiàn)三 組分一鍋法反應 r 9 洲 一入c n 1 7 8 圖1 3 5 1 2 k 2 c0 3 k h 2 0 1 0 0 0 c 浙江大學碩士學位論文 1 5 2 氮雜環(huán)丙烷的合成 氮雜環(huán)丙烷化合物是有機合成中一種有用的合成中間體 可與多種化合物進 一步反應 而且具有多種生理活性 廣泛存在于天然產(chǎn)物中 利用氯胺一t c t 作為氮源是合成氮雜環(huán)丙烷化合物其中一種有效的方法 m i n a k a t a 課題組 5 0 1 用 c t 1 2 系統(tǒng)結合相轉移催化劑氯化芐基三乙銨 b t e a c 在水中合成了各種取代 的氮雜環(huán)丙烷化合物 圖1 3 6 najn 量s elo 飛儼 7 6 燦 1 5 3 喹啉類化合物的合成 圖1 3 6 t s 喹啉類化合物是有機化合物中一種重要的子結構 具有一定的生物活性 很 多天然產(chǎn)物都具有喹啉結構 因此 合成喹啉類化合物具有比較重要的意義 經(jīng) 典的合成喹啉類化合物的方法 主要有s k r a u p d o e b n e r v o n m i l l e r 以及c o m b e s 反應等 f r i e d l 2 i n d e r 成環(huán)反應也是合成喹啉類化合物的重要方法之一 各種l e w i s 酸 均可催化該類反應 以分子碘作為催化劑也有報道 w u 等 5 1 1 研究報道了碘催化 下 鄰氨基苯基酮和1 3 一二羰基化合物的反應合成喹啉類化合物 圖1 3 7 該反應中 通過碘的催化 在乙醇溶液中 芳香基酮和具有a 位氫的羰基首先縮 合原位生成不飽和羰基化合物 然后與氨基進行環(huán)化 最后脫水得到產(chǎn)物 r 1 r 3 u 一 1 2 1t 0 0 1 e t o h r t r 1 r 2o r 4 1 8 z1 8 3 r ka r y l a l k y l r 3 m e r 4 m e o m e r 3 r 4 一 c h 2 3 圖l 一3 7 l i n 等 5 2 1 報道了在l m 0 1 碘催化下 芳香基亞胺和具有僅位氫的醛在甲苯中 回流反應生成喹啉類化合物 圖1 3 8 該反應中 碘活化的亞胺和具有0 位 1 s 矍叭 舯旦叱 浙江大學碩士學位論文 氫的醛首先加成 隨后進行分子內f r i e d e l c r a f t s 環(huán)化反應 脫水后得到二氫喹 啉 然后被空氣氧化得到喹啉類化合物 r 佘 協(xié)m r 2 1 5 4l i 一咔啉的合成 h 貝v r 1 8 4 1 2 1m 0 1 r 1 t o l u e n e r e f l u x 圖l 一3 8 b 一咔啉類化合物是合成藥物中一種重要的核心結構 具有很強的生物活性 和光學活性 通過p i c t e t s p e n g l e r 反應是合成d 一咔啉類化合物一種重要方法 多種酸性催化劑可以催化該類反應 l i n g a m 等 5 3 報道了碘催化的p i c t e t s p e n g l e r 反應合成四氫p 一咔啉類化合物 圖1 3 9 在乙醇溶液中 碘催化條 件下 p 一吲哚基乙胺和各種羰基化合物進行p i c t e t s p e n g l e r 環(huán)化反應得到相應 的四氫p 一咔啉類化合物 洲2 r 殳r 2 去 h 1 名6 r 1 r 22a r y l a l k y l 1 5 5 2 一氮雜吲嗪的合成 圖1 3 9 2 一氮雜吲嗪類化合物是一種有機合成中重要的化合物結構 具有一定的生 物活性而應用于各種藥物 同時也可以作為一種卡賓前體而用于各種有機合成 s h i b a h a r a 等 5 4 1 報道了2 一吡啶基硫代酰胺的碘催化脫硫環(huán)化反應生成相應的2 一氮雜吲嗪類化合物 圖1 4 0 該反應中 硫?；诘饣罨?分子內與吡 啶基的氮原子進行脫硫環(huán)化反應 隨后芳基異構化得到相應的產(chǎn)物 浙江大學碩士學位論文 r 八鈄 贏1 2 r 2a r y l a l k y l 1 5 6 苯二氮革類化合物的合成 圖1 4 0 l 5 一苯二氮革類化合物是一類具有生理活性的雜環(huán)化合物 在醫(yī)藥和燃 料工業(yè)有廣泛用途 它們的合成主要是經(jīng)過鄰苯二胺與僅 聲一不飽和羰基化合 物 一鹵代酮或酮在酸性催化劑的作用下縮合反應 b a n d g a r 等 5 5 1 報道了用碘 作為催化劑 在乙腈溶液中 室溫條件下 鄰苯二胺與羰基化合物反應得到1 5 一苯二氮革類化合物 反應迅速 產(chǎn)率優(yōu)秀 圖1 4 1 n h r2 a r y l a l k y l 1 5 7 苯并噻吩的合成 r 足缶mecn q l r t 夕 i h r 圖1 4 l h e s s i a n 等 5 q 報道了使用碘引導催化的苯環(huán)上鄰位硫醚與炔丙基醇的環(huán)化反 應得到相應的苯并噻吩類化合物 圖1 4 2 該反應中 硫醚與芳香基炔烴首 先在分子碘引導催化條件下進行環(huán)化反應 隨后在生成的h i 作用下發(fā)生1 3 一 羥基遷移 最后脫去h i 得到相應的產(chǎn)物 r 3 c h 2 c 1 2 1 8 0 c 1 9 2 r 1 b e n z y l m e r 2 a l k y l a r y l r 3 a r y l 圖1 4 2 p r 懈 n r 浙江大學碩士學位論文 1 5 8 多取代吡咯的合成 吡咯是重要的雜環(huán)化合物之一 其各種取代基產(chǎn)物具有不同的生物活性 多 取代的吡咯的合成方法有很多報道 合成多取代的吡咯在有機合成中具有重要的 意義 b a n i k 等 5 7 1 研究報道了分子碘催化條件下胺和各種1 4 一二羰基化合物的 環(huán)化反應生成相應的多取代吡咯化合物 圖1 4 3 r 1 n h 2 r 2 r 1 a r y i a l k y l 1 舶 r 2 r 3 r 4 p h m e r 4 竺t h f t r 2 瓠 r 4 r 飛 圖1 4 3 1 5 9 四氫吡喃和1 3 一二氧六環(huán)的合成 四氫吡喃是有機化合物中重要的結構之一 在很多天然產(chǎn)物中都具有該子結 構 例如p h o r b o x o l e a p r i n s 成環(huán)反應是構建六元環(huán)化合物的重要的合成方法之 一 可以用于合成四氫吡喃環(huán) 該反應一般在l e w i s 酸催化下進行 y a d a v 等 5 8 研究報道了碘催化的p r i n s 成環(huán)反應 圖1 4 4 該反應中 碘不僅作為催化劑 原位形成的i 也作為其中的親核試劑 在碘催化下 羥基與活化的羰基縮合 然 后在原位形成的i 一進攻下關環(huán)脫水 得到4 一碘四氫吡喃類化合物 r 匕m o h 1 9 6 r 2 足h c h 2 c 1 2 r t r k a l k y l h r 2 a r y l a l k y l 圖1 4 4 i 三玲 1 園7 此外 y a d a v 等 5 9 1 進一步報道了乙烯與甲醛的p r i n s 成環(huán)反應 在碘催化下 乙烯與一分子甲醛加成后 原位形成的醇與另一分子甲醛進行p r i n s 成環(huán)反應 得到l 3 一二氧六環(huán)化合物 1 4 5 浙江大學碩士學位論文 r r 3 r 2 r 4 足h 1 馳 r 1 a l k y l a r y l r 2 r 3 m e h r 4 a l k y l 1 6 多組分反應 1 6 1 基于亞胺的多組分反應 一1 2 r 愈r 4 釅 i 丫丫 c h 2 c 1 2 r i d 1 小 人d 4 圖l 一4 5 基于亞胺的多組分親核加成反應 是形成c c 鍵 c n 鍵的重要方法之 一 在有機合成中應用廣泛 在反應中 亞胺往往可以通過醛和胺在原位生成 從而實現(xiàn)多組分的一鍋法反應 s t r e c k e r 反應是基于亞胺的其中一個反應 使用胺 羰基化合物 醛或酮 氰化物三組分發(fā)生偶聯(lián)生成a 氨基腈 為a 一氨基酸的提供了一條間接的合成路 線 各種酸性催化劑參與的反應均有報道 r o y e r 等 6 明報道了碘催化的s t r e c k e r 反應 圖1 4 6 在碘催化下 各種胺 與醛以及三甲基硅基氰三組分進行反 應 得到相應的a 氨基腈類化合物 各種芳香胺和脂肪胺 芳香醛和脂肪醛都可 以參與反應 反應迅速 產(chǎn)率優(yōu)秀 r 1 n h 2 r 2 c h o t m s c n 上堅隊n l h m e c n r t r 2 人c n r 1 r 2 a r y l a l k y l1 1 0 0 圖1 4 6 經(jīng)典的m a n n i c h 反應 采用氨 或胺的衍生物 非烯醇式的醛 通常是甲 醛 和烯醇式的羰基化合物反應實現(xiàn)羰基化合物的氨基烷基化反應 通常也可以 使用一些親核試劑代替烯醇式的羰基化合物實現(xiàn)反應的進行 p h u k a n 等 6 1 報道 了使用烯丙基三甲基硅烷作為親核試劑 在碘的催化下 與原位生成的亞胺進行 加成 實現(xiàn)了醛的氨基烷基化 得到相應的高烯丙基胺類化合物 圖l 一4 7 各種脂肪醛和芳香醛均可參與反應 一 浙江大學碩士學位論文 冒 叭 s i m e 3竺竺竺竺 入n c b z n hih2 r 貝h 加s m 矗 r 尺念 r a a i a l k y l 1 1 0 1 圖1 4 7 亞胺也可以代替普通的碳碳不飽和鍵 參與氮雜一d i e l s a l d e r 環(huán)加成反應 得到氮雜六元環(huán)化合物 l i n 掣6 2 1 研究報道了碘催化的醛 胺 l 一乙酰基環(huán)己 烯三組分的反應 生成相應的十氫喹啉類化合物 圖1 4 8 該反應中 原位 生成的的亞胺 與碘活化形成的烯醇式二烯進行d i e l s a l d e r 環(huán)加成反應 得到 產(chǎn)物 反應產(chǎn)率優(yōu)秀 非對映選擇性好 以t r a n s e n d o 一構型為主要產(chǎn)物 r 1 n h 2 r 2 c h o r 1 r 2 a a i 1 6 2h a n t z s c h 反應 1 1