元素有機化合物和過渡金屬化合物在有機合成中的應(yīng)用

元素有機化合物和過渡金屬化合物在有機合成中的應(yīng)用第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三元素有機化合物是指有機基團以碳原子直接與金屬或非金屬元素（H，O，N，Cl，Br，I，S等非金屬元素除外）相連接的化合物如果有機基團是通過氧原子與金屬或非金屬元素相連接的，這一類化合物就不屬于元素有機化合物例如：醇鈉（RONa）、磷酸酯[(RO)3PO]一般將含有金屬-碳鍵（M-C）的化合物稱為有機金屬化合物或金屬有機化合物第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三C-M鍵的一般合成方法

格氏試劑，有機鋰化合物主要用該法制備

金屬鹽與有機金屬化合物反應(yīng)利用堿金屬或堿土金屬的有機化合物與其他金屬鹽類反應(yīng)，來合成其他金屬的有機化合物，此反應(yīng)可看作是復(fù)分解反應(yīng)第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三有機鋰化合物活性大，會與某些金屬有機化合物形成絡(luò)合物。當RLi與CuX反應(yīng)時，生成的有機銅化合物RCu即與RLi形成絡(luò)合物——二烷基酮鋰利用活潑的金屬有機化合物合成活性較低的金屬有機化合物或非金屬有機化合物大多數(shù)金屬有機化合物均可用此法制備第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三烴類的金屬化反應(yīng)（metallation）烴分子中的酸性被金屬置換下來生成相應(yīng)的金屬烴基化物，這類反應(yīng)被稱為金屬化反應(yīng)

第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三

金屬和非金屬氫化物與不飽和氫加成

Ⅲ～ⅥＡ元素的氫化物很活潑，Ｍ－Ｈ鍵與碳－碳雙鍵或叁鍵進行加成相應(yīng)的烴化物第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三有機鋰試劑

有機鋰試劑廣泛應(yīng)用于有機合成，多用作堿和親核試劑有機鋰試劑常以聚集體形式存在，有明顯的碳-鋰共價鍵特征有機鋰化合物中Cδ-

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Liδ+，碳上具有部分負電荷，作為親核試劑與Grignard試劑類似，可以與極性雙鍵、鹵代烴及活潑金屬化合物進行反應(yīng)許多有機鋰試劑參與的反應(yīng)在乙醚溶液中進行，為避免堿性的有機鋰試劑奪取溶劑乙醚中的氫，反應(yīng)通常在低溫（-78C）下進行第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三1.

有機鋰化合物與羰基化合物反應(yīng)2．有機鋰化合物和CO2、羧酸的反應(yīng)第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三3.

有機鋰化合物和金屬鹵化物的反應(yīng)由于鋰是電正性很高的金屬，因此，有機鋰試劑可同某些電正性較低的金屬鹵化物在無水惰性溶劑里反應(yīng)，以制備該金屬的有機金屬化合物第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三4．有機鋰化合物與吡啶和三級酰胺的反應(yīng)第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三有機銅試劑它包括有機銅及鋰的有機銅兩類化合物。有機銅鋰試劑一般表示為R2CuLi，這些試劑比著名的有機銅（I）試劑更穩(wěn)定，而且更活潑

R2CuLi是一種雙金屬絡(luò)合物，由于它的溶解性好，活性高，選擇性好是有機銅試劑中在有機合成上最常用的有機合成試劑1．與α，β-不飽和酮的共軛加成反應(yīng)有機銅鋰試劑最有用的反應(yīng)之一是它們對α，β-不飽和酮進行共軛加成，生成對應(yīng)的飽和酮的β-衍生物，而在這些條件下，非共軛酮的羰基并不發(fā)生反應(yīng)。已成為標準的、專一性的、收率高的合成方法第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三2．與酰鹵的作用二烴基銅鋰與酰鹵反應(yīng)生成酮3．與環(huán)氧化合物反應(yīng)第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三4．與鹵代烴反應(yīng)5.有機銅試劑的偶聯(lián)反應(yīng)當有機銅試劑被加熱(有時甚至是室溫)以及二烴基銅鋰試劑暴露在氧化劑(包括在空氣中)時，發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三有機磷試劑膦葉立德膦葉立德的結(jié)構(gòu)特征表明它是一類強親核試劑，但它與一般的碳負離子不同，極大多數(shù)都穩(wěn)定存在。1．與羰基化合物的反應(yīng)

與α，β-不飽和羰基化合物作用，不發(fā)生1，4-加成，因此雙鍵位置比較固定。這就十分適合于多烯類化合物和萜類化合物的合成第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三反應(yīng)具有很好的立體選擇性一般來說，在非極性溶劑中，共軛穩(wěn)定的膦葉立德與醛（酮）反應(yīng)優(yōu)先生成反式烯烴，而不穩(wěn)定葉立德則優(yōu)先生成順式烯烴。這一特點特別適合于許多產(chǎn)物中雙鍵的立體選擇性合成第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三2．?；磻?yīng)

3．偶聯(lián)反應(yīng)第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三有機硼試劑烴基硼烷是由硼烷BH3(通常以氣態(tài)二聚體二硼烷B2H6存在)對烯烴或炔烴的加成得到的該反應(yīng)幾乎在任何情況下室溫就能迅速地進行，只有對位阻特別大的烯烴才不反應(yīng)對單取代或雙取代的乙烯加成時，生成三烷基硼化物；對于三取代的烯烴通常只生成二烷基硼化物；四取代的乙烯只形成一烷基硼化物第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三在沒有強活性鄰位取代基的情況下，硼烷對不對稱烯烴的加成反應(yīng)是高立體選擇性的，生成的產(chǎn)物主要是硼原子連接在取代基較少的碳原子上硼氫化反應(yīng)是一個協(xié)同過程，是通過四員環(huán)過渡態(tài)進行的。該過渡態(tài)是由極性硼氫鍵對碳碳雙鍵加成形成的，在硼氫鍵中，硼原子顯正電性，反應(yīng)的立體化學(xué)（B和H的順式加成）和極性取代基有間接效應(yīng)都支持了這種機理第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三有機硼試劑硼烷的反應(yīng)1．氧化反應(yīng)第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三2．質(zhì)子分解反應(yīng)硼氫化-質(zhì)子分解反應(yīng)通常是在質(zhì)子酸中回流進行的。當烯烴或炔分子中存在某些對催化氫化敏感的基團時，該方法可用于實現(xiàn)雙鍵或叁鍵的選擇性反應(yīng)還原烯烴成為相應(yīng)的飽和烴。還原炔烴生成相應(yīng)的烯烴第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三3．羰基化反應(yīng)烴基硼烷和一氧化碳的反應(yīng)稱為羰基化反應(yīng)。該反應(yīng)被乙二醇或某些金屬氫化物如硼氫化鋰所促進。這可能是因為一氧化碳容易同烴基硼負離子作用的緣故。生成的初始產(chǎn)物，連續(xù)經(jīng)過三次重排，生成硼酸酯衍生物，后者同溶劑乙二醇生成類似環(huán)狀縮醛的中間體，最后堿性過氧化氫氧化得酮第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三4.共軛加成反應(yīng)有機硼烷在氧存在下很容易與許多α，β-不飽和羰基化合物發(fā)生1，4-加成反應(yīng)，在β-位發(fā)生烷基化第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三5．偶聯(lián)反應(yīng)末端炔烴與位阻較大的硼烷加成，然后在I2—NaOH作用下發(fā)生親核重排和偶聯(lián)反應(yīng)得到順式烯烴

反式消去第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三有機硅試劑硅有機化合物最初僅作為醇的保護基團而引入到有機合成中，隨著有機硅化學(xué)的迅速發(fā)展，有機硅化合物作為合成試劑已普遍受到重視，許多硅有機化合物如芳基硅烷、乙烯基硅烷等具有多種反應(yīng)性能，能夠發(fā)生多種類型的反應(yīng)，廣泛用于有機合成由于Siδ+

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Cδ-及Siδ+

-Oδ-都是極性鍵，硅原子易被親核試劑進攻，因此，Si-C及Si-O易發(fā)生異裂，使含硅基團甚易離去，發(fā)生多種形式的消去反應(yīng)及取代反應(yīng)第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三硅原子的另一特性是它形成的Si-C鍵可以穩(wěn)定相鄰的碳正離子,β-硅基取代的鹵代烴易發(fā)生SN1反應(yīng)，烯基硅烷易發(fā)生親電加成反應(yīng)，硅基芳烴易發(fā)生親電取代反應(yīng)。這都是硅基穩(wěn)定了反應(yīng)中間體β碳正離子的緣故第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三1．芳基硅烷的制備2．芳基硅烷的親電取代反應(yīng)第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三乙烯基硅烷乙烯基硅烷的制備1.由末端炔烴制備2.由炔基鋰制備第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三乙烯基硅烷的反應(yīng)1.親電取代反應(yīng)2.加成反應(yīng)第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三3.環(huán)加成反應(yīng)第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三4.氧化反應(yīng)

第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三烯醇硅醚

烯醇硅醚的制備2.由硅烷基酮制備1.由烯丙醇，或酮制備第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三烯醇硅醚的反應(yīng)1.α-位的烴化反應(yīng)

第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三2.α-位的鹵化反應(yīng)4.?；磻?yīng)第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三5.羥醛縮合反應(yīng)Mukaiyama反應(yīng)

第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三6.Michael反應(yīng)8.[2+2]環(huán)加成反應(yīng)第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三[4+2]環(huán)加成反應(yīng)第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三Pd催化的偶聯(lián)反應(yīng)Pd催化的偶聯(lián)反應(yīng)有較多類型，目前用途最廣泛的主要有以下四類:1.Suzuki反應(yīng)2.Heck反應(yīng)3.Sonogashira反應(yīng)4.

Negishi反應(yīng)第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三Suzuki反應(yīng)的通式在鈀催化下，有機硼化合物與有機鹵素化合物進行的偶聯(lián)反應(yīng)第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)有一些突出的優(yōu)點：1.反應(yīng)對水不敏感2.可允許多種活性官能團存在3.可以進行通常的區(qū)域和立體選擇性的反應(yīng)，尤其是，這類反應(yīng)的無機副產(chǎn)物是無毒的并且易于除去，這就使得其不僅適用于實驗室而且可以用于工業(yè)化生產(chǎn)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)缺點是氯代物（特別是空間位阻大的氯代物）及一些雜環(huán)硼酸反應(yīng)難以進行第39頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第40頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三通常把在堿性條件下鈀催化的芳基或乙烯基鹵代物和活性烯烴之間的偶聯(lián)反應(yīng)Heck反應(yīng)具有很好的Trans選擇性Heck反應(yīng)第41頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三端基烯烴