基于有機硼硅錫鈀試劑的碳碳鍵形成的方法

1、1有機合成有機合成 2第五章第五章 基于有機硼、硅、錫、基于有機硼、硅、錫、 鈀試劑的碳鈀試劑的碳- -碳鍵形成的碳鍵形成的方法方法主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：5.15.1有機硼試劑在碳有機硼試劑在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用5.1.1 5.1.1 有機硼試劑的制備有機硼試劑的制備5.1.2 5.1.2 基于有機硼試劑的碳基于有機硼試劑的碳- -碳鍵形成方法碳鍵形成方法5.2 5.2 有機硅化合物在碳有機硅化合物在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用5.2.1 5.2.1 硅元素及有機硅化合物的結(jié)構(gòu)效應(yīng)硅元素及有機硅化合物的結(jié)構(gòu)效應(yīng)5.2.2 5.2.2 基于有機硅試劑的碳基于有機硅試

2、劑的碳- -碳鍵形成方法碳鍵形成方法3R3B R2BOH R2BOR RB(OH)2 RB(OR)2 有機硼試劑的制備有機硼試劑的制備 烷基硼和烯基硼試劑的制備：通過烯烴與炔烴烷基硼和烯基硼試劑的制備：通過烯烴與炔烴的硼氫化制備，非對稱的硼氫化主要發(fā)生在取的硼氫化制備，非對稱的硼氫化主要發(fā)生在取代較少的碳上代較少的碳上+B2H6BB+RR +OOBHRHRB4 無法通過硼氫化制備的甲基、芳基、雜芳基和芐無法通過硼氫化制備的甲基、芳基、雜芳基和芐基硼烷，可以通過二烷基鋰與二烷基硼反應(yīng)制得基硼烷，可以通過二烷基鋰與二烷基硼反應(yīng)制得RRBH + RCuLiRRBR + RCuH- Li+55.1.2

3、 5.1.2 基于有機硼試劑的碳基于有機硼試劑的碳- -碳鍵形成方法碳鍵形成方法5.1.2.1 5.1.2.1 基于酸根型硼配合物硼基于酸根型硼配合物硼- -碳烷基親核遷移的方法碳烷基親核遷移的方法 三價有機硼烷具有一定的三價有機硼烷具有一定的lewislewis酸性，親核酸性，親核試劑（試劑（lewislewis堿）與三烷基硼反應(yīng)可以形成四堿）與三烷基硼反應(yīng)可以形成四配位的硼加合物，稱酸根型硼配合物。適用的配位的硼加合物，稱酸根型硼配合物。適用的親核試劑包括一氧化碳、氰基、有機鋰試劑等親核試劑包括一氧化碳、氰基、有機鋰試劑等碳親核試劑。碳親核試劑。6 羰基化反應(yīng)：具有羰基化反應(yīng)：具有l(wèi)ewi

4、slewis酸的三烷基硼可與具有酸的三烷基硼可與具有l(wèi)ewislewis堿的一氧化碳反應(yīng)形成酸根型配合物，然堿的一氧化碳反應(yīng)形成酸根型配合物，然后硼原子上的烷基可向碳親電中心遷移，中間體后硼原子上的烷基可向碳親電中心遷移，中間體經(jīng)還原或氧化后，分別可得到醇、醛、酮、或叔經(jīng)還原或氧化后，分別可得到醇、醛、酮、或叔醇醇R3B + :Nu=XR2BNuRXR2BNuRXR3B + :NuR3BNuER2BNu + R E7R3B + :COR2BC ORR2BCORNaBH4100de, H2O100deR2BCHOHRCH2OHOHRBOHCR2OHR2C=OO=BCR3H2O2R3COHR8 為

5、了得到單烷基轉(zhuǎn)移產(chǎn)物，則反應(yīng)需要在還原劑為了得到單烷基轉(zhuǎn)移產(chǎn)物，則反應(yīng)需要在還原劑存在下進行，形成的單烷基轉(zhuǎn)移中間體被還原劑存在下進行，形成的單烷基轉(zhuǎn)移中間體被還原劑還原，從而終止烷基遷移反應(yīng)；在水存在下，則還原，從而終止烷基遷移反應(yīng)；在水存在下，則可使遷移二烷基終止?？墒惯w移二烷基終止。 環(huán)酮的合成環(huán)酮的合成：BH2XBX(1) CO, H2O(2) H2O2, CH3COONaCO95.1.2.3 5.1.2.3 有機硼化合物的偶聯(lián)反應(yīng)：有機硼化合物的偶聯(lián)反應(yīng)：Suzuki reactionSuzuki reaction 此反應(yīng)是芳基或烯基硼化合物在鈀催化劑促進下與芳基鹵或烯此反應(yīng)是芳基或

6、烯基硼化合物在鈀催化劑促進下與芳基鹵或烯基鹵的交叉偶聯(lián)反應(yīng)基鹵的交叉偶聯(lián)反應(yīng) 是連接芳基是連接芳基- -烯基和烯基烯基和烯基- -烯基的重要方法之一烯基的重要方法之一 用于此反應(yīng)的有機硼化合物包括：芳基硼酸用于此反應(yīng)的有機硼化合物包括：芳基硼酸 、二烷基硼酸酯和、二烷基硼酸酯和烷基硼烷，組分幾何構(gòu)型保持。烷基硼烷，組分幾何構(gòu)型保持。10RBX2HH+RHHY(Ph3P)4PdHHRHHRX= OH, OR, R; Y= Br, I(H2C)5H3CHHB(O-i -Pr)2(Ph3P)4Pd+I-PhNaOEt(H2C)5H3CHHPh11特殊情況：特殊情況：9-BBN9-BBN衍生物硼原子上

7、的烷基可在鈀催化下衍生物硼原子上的烷基可在鈀催化下與烯鹵或芳鹵偶聯(lián)與烯鹵或芳鹵偶聯(lián)BH+BSPhBrPd(pPh)4K3PO4SPh125.2 5.2 有機硅化合物在碳有機硅化合物在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用 5.2.1 5.2.1 硅元素及有機硅化合物的結(jié)構(gòu)效應(yīng)硅元素及有機硅化合物的結(jié)構(gòu)效應(yīng) 5.2.2 5.2.2 基于有機硅試劑的碳基于有機硅試劑的碳- -碳鍵形成方法碳鍵形成方法 含硅的碳親核試劑烯丙基硅烷（含硅的碳親核試劑烯丙基硅烷（allylic silaneallylic silane）, , 烯醇硅醚烯醇硅醚（silyl enol ethersilyl enol et

8、her）, , 乙烯基硅烷類試劑（乙烯基硅烷類試劑（vinylic vinylic silanesilane）, , 含硅的含硅的-碳負離子試劑碳負離子試劑13烯丙基三甲基硅烷的制備：常用的是從相應(yīng)的鹵代烯丙基三甲基硅烷的制備：常用的是從相應(yīng)的鹵代物出發(fā)，經(jīng)過有機金屬化合物的硅化制備物出發(fā)，經(jīng)過有機金屬化合物的硅化制備BrMgEt2OMgBrMe3SiClEt2OSiMe3ClHSiCl3, CuINEt3SiCl3MeMgBrEt2OSiMe314 在在lewislewis酸催化下，烯丙型基三甲基硅烷可與醛、酸催化下，烯丙型基三甲基硅烷可與醛、酮、亞胺等發(fā)生加成或加成酮、亞胺等發(fā)生加成或加成

9、- -消除反應(yīng)；可與酰消除反應(yīng)；可與酰鹵發(fā)生?；H核取代反應(yīng)。鹵發(fā)生酰基親核取代反應(yīng)。 n-C6H13CHO +SiMe3TiCl4CH2Cl2, H2On-C6H13OH15PhCOCl +SiMe3AlCl3CH2Cl2, H2OPhOPhOSiMe3TiCl4, CH2Cl2-78dePhO16烯丙基型三甲基硅烷作為烯丙基負離子合成子表現(xiàn)烯丙基型三甲基硅烷作為烯丙基負離子合成子表現(xiàn)以下四個方面的優(yōu)點：以下四個方面的優(yōu)點：區(qū)域?qū)Ｒ恍裕合┍腿谆柰榕c親電試劑區(qū)域?qū)Ｒ恍裕合┍腿谆柰榕c親電試劑的加成總是發(fā)生在的加成總是發(fā)生在-位，而相應(yīng)的格氏試劑的位，而相應(yīng)的格氏試劑的加成將導(dǎo)向加

10、成將導(dǎo)向-位與位與-位的加成混合物。位的加成混合物。反應(yīng)可在酸性條件下進行，因而可用于對堿性反應(yīng)可在酸性條件下進行，因而可用于對堿性條件敏感的底物條件敏感的底物對對，-不飽和酮的加成不飽和酮的加成高度的立體選擇性，（高度的立體選擇性，（E E）- -和（和（Z Z）-2-2-丁烯基丁烯基三甲基硅烷與醛反應(yīng)均得到羥基與甲基的同側(cè)三甲基硅烷與醛反應(yīng)均得到羥基與甲基的同側(cè)物物17區(qū)域?qū)Ｒ恍?SiMe3RCOHOHR18對，-不飽和酮的加成OSIMe3OMgBrOH2CuLi1, 2 and 1,419高度的立體選擇性，（高度的立體選擇性，（E E）- -和（和（Z Z）-2-2-丁烯基丁烯基三甲基硅

11、烷與醛反應(yīng)均得到羥基與甲基的三甲基硅烷與醛反應(yīng)均得到羥基與甲基的同側(cè)物同側(cè)物SiMe3ROHOHRHH205-2-2-2 5-2-2-2 烯基和炔基三甲基硅烷類親核試劑烯基和炔基三甲基硅烷類親核試劑 烯基硅烷主要是通過烯基金屬與氯硅烷反應(yīng)制烯基硅烷主要是通過烯基金屬與氯硅烷反應(yīng)制備備 在在lewislewis酸催化下，烯基硅烷和炔基硅烷可與酰酸催化下，烯基硅烷和炔基硅烷可與酰氯反應(yīng)，生成氯反應(yīng)，生成，-烯酮或烯酮或，-炔酮。炔酮。 烯基硅烷的反應(yīng)具有立體專一性，在反應(yīng)中，烯基硅烷的反應(yīng)具有立體專一性，在反應(yīng)中，烯基的幾何構(gòu)型保持烯基的幾何構(gòu)型保持21MgBr+Me3SiClSiMe3LiOEt

12、+Me3SiClSiMe3OEtHSiMe3AcClAlCl3HOSiMe3AcClAlCl3O225.2.2.3 5.2.2.3 硅基穩(wěn)定的硅基穩(wěn)定的-碳負離子碳負離子硅基硅基-碳負離子可以通過三種方式產(chǎn)生：碳負離子可以通過三種方式產(chǎn)生： 有機硅化合物的有機硅化合物的-去質(zhì)子化去質(zhì)子化 通過通過-硅基鹵代烴制備相應(yīng)的格氏試劑硅基鹵代烴制備相應(yīng)的格氏試劑 通過有機鋰化合物對三甲基乙烯基硅烷的加成產(chǎn)通過有機鋰化合物對三甲基乙烯基硅烷的加成產(chǎn)生生 Peterson reaction:The synthesis of Peterson reaction:The synthesis of alkene

13、 from -silyl carbanions (lithium, alkene from -silyl carbanions (lithium, magnesium salt) and carbonyl compound in magnesium salt) and carbonyl compound in cases, where seperation of -cases, where seperation of -silylalcohol diastereoisomers can be silylalcohol diastereoisomers can be achieved, pure

14、 Z or E olefins can be achieved, pure Z or E olefins can be isolated. Acidic workup gives anti isolated. Acidic workup gives anti elimination, while basic condition gives elimination, while basic condition gives syn elimination. syn elimination. 23SiMe3S-BuLiTHF, -70deSiMe3LiMe3SiCl+ MgMe3SiMgClSiMe

15、3RLiRSiMe3Li24 含硅含硅-碳負離子的試劑或中間體主要通過對羰基碳負離子的試劑或中間體主要通過對羰基化合物的加成（化合物的加成（PetersonPeterson反應(yīng)的第一步，然后，反應(yīng)的第一步，然后，進行消除，兩種條件，兩種產(chǎn)物）而在合成中獲進行消除，兩種條件，兩種產(chǎn)物）而在合成中獲得應(yīng)用。得應(yīng)用。XSiMe3(1) base(2) R1CHOHR1OMSiMe3XR1HOMSiMe3XHR1OHSiMe3XR1XR1XRO+RSiMe3ORSiMe3RR+RR25-硅基格氏試劑在合成烯丙基型硅烷中的應(yīng)用：硅基格氏試劑在合成烯丙基型硅烷中的應(yīng)用：與醛、酮反應(yīng)，也可與羧酸衍生物反應(yīng)制

16、備烯丙與醛、酮反應(yīng)，也可與羧酸衍生物反應(yīng)制備烯丙型硅烷型硅烷+ROXMe3SiCH2MgClCeCl3RHOSiMe3SiMe3SiO2RSiMe326由于有機硅在氟離子存在下，硅基可以被氧化由于有機硅在氟離子存在下，硅基可以被氧化- -羥基化：有機硅化合物可以用于手性醇的不對稱羥基化：有機硅化合物可以用于手性醇的不對稱合成。合成。NOMeSiPh(1)n-BuLi, Et2O(2) n-Pr-INOMeSiPhH2O2, KF, NaHCO3HOPh275.3 5.3 有機錫化合物在碳有機錫化合物在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用5.3.1 5.3.1 間接用于碳間接用于碳- -碳鍵

17、形成的有機錫化合物碳鍵形成的有機錫化合物間接用于碳間接用于碳- -碳鍵形成的有機錫化合物主要有兩種：碳鍵形成的有機錫化合物主要有兩種： 三丁基錫氫三丁基錫氫 三丁基氯化錫三丁基氯化錫28三丁基錫氫三丁基錫氫 最大特點是錫最大特點是錫- -氫鍵弱，易發(fā)生均裂產(chǎn)生三丁基錫自由基，進行氫鍵弱，易發(fā)生均裂產(chǎn)生三丁基錫自由基，進行自由基的碳碳鍵的形成反應(yīng)自由基的碳碳鍵的形成反應(yīng) 對碳碳重鍵的加成（錫氫化反應(yīng)）對碳碳重鍵的加成（錫氫化反應(yīng)） 強堿去質(zhì)子，然后與醛反應(yīng)，以制備官能化的有機錫化合物強堿去質(zhì)子，然后與醛反應(yīng)，以制備官能化的有機錫化合物29RCCH(n-Bu)3SnHAlBNRCH=CHSn(n-

18、Bu)3AIBNN NNN30三丁基氯化錫三丁基氯化錫： 用用NaBH3CNNaBH3CN還原以現(xiàn)場產(chǎn)生還原以現(xiàn)場產(chǎn)生Bu3SnH, Bu3SnH, 用于自由基用于自由基反應(yīng)反應(yīng) 用于與有機金屬試劑反應(yīng)以制備親核性金屬錫化用于與有機金屬試劑反應(yīng)以制備親核性金屬錫化物物MeOMgBr + BrSnMe3MeOSnMe3315.3.2 5.3.2 直接用于碳直接用于碳- -碳鍵形成的有機錫化合物碳鍵形成的有機錫化合物 三類有機錫化合物可直接用于碳三類有機錫化合物可直接用于碳- -碳鍵形成碳鍵形成1 1 烯丙型基三丁基錫烷烯丙型基三丁基錫烷2 2 烯基芳基三丁基錫烷烯基芳基三丁基錫烷3 -3 -烷氧

19、基錫烷和烷氧基錫烷和-氨基錫烷氨基錫烷321 1 烯丙型基三丁基錫烷：比烯丙型三甲基硅烷活烯丙型基三丁基錫烷：比烯丙型三甲基硅烷活性高，具有相似的反應(yīng)。與醛發(fā)生親核加成反性高，具有相似的反應(yīng)。與醛發(fā)生親核加成反應(yīng)，烯丙型基三丁基錫烷與親電試劑反應(yīng)區(qū)域應(yīng)，烯丙型基三丁基錫烷與親電試劑反應(yīng)區(qū)域?qū)Ｒ坏陌l(fā)生在專一的發(fā)生在-位，反應(yīng)伴隨者雙鍵遷移位，反應(yīng)伴隨者雙鍵遷移MgBr2+n-Bu3Sn2O2Sn(n-Bu)3Sn(n-Bu)3ClCHO+100deClOH33PhCHO +ISnH2OPhOHBarbier modeSn(n-Bu)3PhCHOBF3, -78dePhOHCH3342 2 烯基、

20、芳基三丁基錫烷烯基、芳基三丁基錫烷 烯基、芳基錫烷與烯基鹵，在鈀催化下，發(fā)生偶烯基、芳基錫烷與烯基鹵，在鈀催化下，發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，此反應(yīng)叫做聯(lián)反應(yīng)，此反應(yīng)叫做StilleStille偶聯(lián)反應(yīng)，是烯基偶聯(lián)反應(yīng)，是烯基- -烯烯基、烯基基、烯基- -芳基、芳基芳基、芳基- -芳基間形成碳芳基間形成碳- -碳鍵的重要碳鍵的重要方法。三氟甲基磺酸烯基酯也可用于與烯基錫的方法。三氟甲基磺酸烯基酯也可用于與烯基錫的偶聯(lián)反應(yīng)偶聯(lián)反應(yīng)MeOSnBu3 +TfONO2PdCl2(PPh3)2LiCl, DMFMeONO2SnMe3 +IOHPdCl2OH355.4 5.4 鈀催化的碳鈀催化的碳- -碳鍵的形成反應(yīng)

21、碳鍵的形成反應(yīng) 具有合成價值的有機反應(yīng)大都通過分子中官能團的活化而實現(xiàn)，具有合成價值的有機反應(yīng)大都通過分子中官能團的活化而實現(xiàn)，不帶官能團的簡單烷烴類化合物難以進行反應(yīng)，因而開發(fā)有機不帶官能團的簡單烷烴類化合物難以進行反應(yīng)，因而開發(fā)有機分子新的活化方法，發(fā)掘新的反應(yīng)性，是發(fā)展有機合成新方法分子新的活化方法，發(fā)掘新的反應(yīng)性，是發(fā)展有機合成新方法的基本途徑。除官能團外，有機分子可通過兩種方式活化：通的基本途徑。除官能團外，有機分子可通過兩種方式活化：通過有機金屬化合物活化；通過微生物、酶等生物體系活化。過有機金屬化合物活化；通過微生物、酶等生物體系活化。365.4.1 5.4.1 有機鈀化合物在碳

22、有機鈀化合物在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用 有機鈀催化的碳有機鈀催化的碳- -碳鍵形成方法在有機合成中占有重要地位，最碳鍵形成方法在有機合成中占有重要地位，最重要的是：重要的是： Heck reaction Heck reaction stille reaction stille reaction Suzuki reactionSuzuki reaction Sonogashira reaction Sonogashira reaction 四個人名反應(yīng)。四個人名反應(yīng)。37 HeckHeck反應(yīng)：烯基或芳基鹵、三氟甲磺酸的芳基反應(yīng)：烯基或芳基鹵、三氟甲磺酸的芳基或烯基酯、碘鹽、重氮

23、鹽在或烯基酯、碘鹽、重氮鹽在Pd()Pd()催化下與烯催化下與烯烴的偶聯(lián)反應(yīng)烴的偶聯(lián)反應(yīng)Ar-X +RPdLnArRClI+NOBnNOBnClPd(OAc)2, Bu4NClAcOK, DMF, 80de38 StilleStille反應(yīng)：芳基、烯基錫烷與芳基、烯基、反應(yīng)：芳基、烯基錫烷與芳基、烯基、芐基、烯丙基鹵或三氟甲磺酸芳酯在零價鈀催化芐基、烯丙基鹵或三氟甲磺酸芳酯在零價鈀催化下的交叉偶聯(lián)反應(yīng)下的交叉偶聯(lián)反應(yīng)ArX + ArSn(Bu-n)3PdLnAr-ArOTft-Bu+Bu3SnPd(PPh3)4LiCl, THFt-Bu39 SuzukiSuzuki反應(yīng)：芳基、烯基硼在鈀催化下

24、與芳基、反應(yīng)：芳基、烯基硼在鈀催化下與芳基、烯基鹵、磺酸芳基酯、芳基重氮鹽的交叉偶聯(lián)反烯基鹵、磺酸芳基酯、芳基重氮鹽的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，是合成聯(lián)芳等不飽和化合物的重要方法應(yīng)，是合成聯(lián)芳等不飽和化合物的重要方法. . Pd(PPh3)4Pd(PPh3)4是最重要的催化劑，此反應(yīng)需要使用是最重要的催化劑，此反應(yīng)需要使用堿作為助催化劑。反應(yīng)的機理如下堿作為助催化劑。反應(yīng)的機理如下Ar-X + ArB(OH)2Pd(PPh3)4Base, THFAr-Ar40SuzuKi Coupling Reaction MechanismPd(0)Ar-Pd-ArAr-Pd-XAr-Pd-OHAr-ArArXNaOH

25、NaXArB(OH)3B(OH)4ArB(OH)2NaOHPd2+-cat41 Sonogashira reactionSonogashira reaction：是末端炔烴與芳基、：是末端炔烴與芳基、烯基鹵在烯基鹵在Pd(PPhPd(PPh3 3) )4 4與與CuICuI共同作用下的交叉偶聯(lián)共同作用下的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，與反應(yīng)，與SPSP2 2雜化碳相連鹵素的活性是：雜化碳相連鹵素的活性是：IBrCl; IBrCl; SPSP2 2雜化碳的活性是：乙烯基雜化碳的活性是：乙烯基 丙二烯丙二烯 雜芳環(huán)雜芳環(huán) 芳芳環(huán)環(huán)Ar-X + HRPdLn, CuIArRRI + HOHCuI, pyrroleP

26、d(PPh3)4ROH42第五章第五章 基于有機硼、硅、錫、基于有機硼、硅、錫、 鈀試劑的碳鈀試劑的碳- -碳鍵形成的碳鍵形成的方法方法主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：5.15.1有機硼試劑在碳有機硼試劑在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用5.1.1 5.1.1 有機硼試劑的制備有機硼試劑的制備5.1.2 5.1.2 基于有機硼試劑的碳基于有機硼試劑的碳- -碳鍵形成方法碳鍵形成方法5.2 5.2 有機硅化合物在碳有機硅化合物在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用5.2.1 5.2.1 硅元素及有機硅化合物的結(jié)構(gòu)效應(yīng)硅元素及有機硅化合物的結(jié)構(gòu)效應(yīng)5.2.2 5.2.2 基于有機硅試劑的碳基于有機硅試劑的碳- -碳鍵形成方法碳鍵形成方法43 羰基化反應(yīng)：具有羰基化反應(yīng)：具有l(wèi)ewislewis酸的三烷基硼可與具有酸的三烷基硼可與具有l(wèi)ewislewis堿的一氧化碳反應(yīng)形成酸根型配合物，然堿的一氧化碳反應(yīng)形成酸根型配合物，然后硼原子上的烷基可向碳親電中心遷移，中間體后硼原子上的烷基可向碳親電中心遷移，中間體經(jīng)還原或氧化后，分別可得到醇、醛、酮、或叔經(jīng)還原或氧化后，分別可得到醇、醛、酮、或叔醇醇R3B + :Nu=XR2BNuRXR2BNuRXR3B + :NuR3BNuER2BNu + R E44高度的立體選擇性，（高度的立體選擇性，（E E）- -和（和（Z