《（毕业设计论文）二乙烯基醇的Nazarov环合反应研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（毕业设计论文）二乙烯基醇的Nazarov环合反应研究（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘摘 要要 富烯是一类重要的化合物，分子内存在至少 3 个碳碳双键，具有芳香稳定性。近 几年富烯的研究不仅推动了金属有机化学的发展，而且富烯在多环化合物特别是抗癌 药物的合成方面有着广阔的的应用前景，所以富烯类化合物的合成是有机合成化学的 研究热点。 Nazarov 环合反应是通过二乙烯酮及其类似物的环化反应构建五元碳环的有效方法。 近来，由于该方法广泛地应用于复杂天然产物和非天然产物的合成，引起人们的广泛 关注。二乙烯基酮在 Nazarov 反应中研究的很多，而二乙烯基醇则研究很少。本文着 重讨论二乙烯基醇在 Vilsmeier 试剂作用下的 Nazarov 环合反应，通过环合过程，得到 了
2、一系列富烯类化合物，具体研究如下： 1、在十分温和的条件(室温)下，合成了一系二乙烯基醇类化合物。 2、从合成的二乙烯基醇类化合物出发，经过 Vilsmeier 试剂作用下的 Nazarov 环 合反应，合成了富烯类化合物。 关键词关键词：二乙烯基醇 Vilsmeier 试剂 Nazarov 环合反应 富烯 Dievinyl alcohols of the Nazarov reaction Abstract Fulvene is an important class of compounds that is at least three conjugated carbon- carbon do
3、uble bonds with aromatic stability. Fulvene not only promotes the development of organometallic chemistry, but also have a broad application in the synthesis of complex compounds and anticancer drugs. The Nazarov cyclization，a powerful tool for the construction of five-membered carbocycles from divi
4、nyl ketones and related compounds，has attracted increasing attention in recent years due to its wide applications in the synthesis of complex natural and unnatural products. This thesis investigates the Nazarov-type reaction of divinyl alcohol under Vilsmeier reagent conditions. Multisubstituted Ful
5、venes are resulted by this novel reaction. Keywords: Divinyl alcohols Vilsmeier reagent Nazarov cyclization Fulvene; 目目 录录 1 前前 言言.4 1.1 富烯化学的简介 4 1.2 VISMEIER试剂成环化学简介.4 1.3NAZAROV反应研究进展.4 1.3.1 Nazarov 反应简介4 1.3.2 Nazarov 电环化反应机理5 1.3.3 Nazarov 反应研究进展6 1.3.4 Nazarov 环化反应中间体的捕捉6 1.4 选题依据目的和意义： 7 2 实
6、验部分实验部分.8 2.1 仪器与试剂.8 2.1.1 仪 器8 2.1.2 试 剂8 2.2 原料的制备.9 2.2.1 二乙烯酮的制备.9 2.2.2 前体的制备.9 2.2.3 二乙烯醇的制备.10 2.2.4 富烯的合成.10 2.3 结果与讨论.11 2.3.1 反应机理的研究：11 2.4 总结.12 2.5 化合物的表征.12 参参 考考 文文 献：献：.19 致致 谢谢.20 1 前前 言言 1.1 富烯化学的简介富烯化学的简介 富烯是一类由三个以上碳碳双键组成的共轭体，属于环戊二烯的一种衍生物，是一种重要的 手性茂金属络合物的配体，得到了广泛的应用。1 富烯环外双键的电子会通
7、过共振转移到五元环上，是一类具有芳香稳定性的有机物，由于环 外双键 电子转移，使得分子内存在一定的偶极矩（1-5.5 D） 2 ,决定了富烯的性质和多样的反应 性。富烯不仅有芳香族化合物的特点，同时任然保持烯烃的性质，可以发生 Diels-Alder 反应、6+2, 6+3等不同形式的环加成反应，是环化合物合成的新颖、简便的路线；富烯派生出的金属配合物 在医药学、生物学领域有着广泛的应用前景3。 1.2 Vismeier 试剂成环化学简介试剂成环化学简介 Vismeier 作为一种经典的有机合成试剂得到了广泛的应用，其易于制备，且反应条件温和。 在过去的十年中，易于制备的 Vilsmeier
8、试剂，在微波辐射等新兴技术方面得到了应用。如果分子 内有两个潜在的亲核基团，在 Vilmeier 试剂的作用下，会形成环状化合物4。 1.3 Nazarov 反应研究进展反应研究进展 1.3.1 Nazarov 反应简介反应简介 Nazarov 电环化反应是以俄罗斯杰出的化学家 I.N.Nazarov（1900-1957）命名的反应，是指在 Lewis 酸（氯化铝、氯化锡、氟化硼、三氟甲磺酸钪等）或 Bronsted 酸（硫酸、磷酸、盐酸等）催 化下二乙烯酮或其他类似化合物发生电环化反应重排生成环戊烯酮的反应。C.S.Maevel 研究小组和 I.N.Nazarov 研究小组关注、研究了双烯炔
9、酸催化水合反应。后者还广泛研究了烯丙基乙烯基酮环 合生成相应的 2-环戊烯酮的反应 5。(图 1-1) 该反应具备以下特点：1)从广义概念看，能够形成关 键的戊二烯基阳离子或类似的化合物的顺旋反应都是可行的；2)二乙烯基酮是可以通过异构化发生 环合而不发生重排，改变取代基的位置；3)电子效应：在 和 位引入供电子取代基时可促进环合， 在 和 位引入供电子取代基时反应速率明显变慢；4)为了避免发生副反应 Wagner-Meerwein 重排， 可在在 或 位引入三甲硅烷基(或三甲锡烷基)基团。 CH3 H3C H3C CH3 H2O H+ O CH3 H3C CH3 CH3 H3PO4 HCOO
10、H O CH3 H3CH2C H3C CH3 （图 1-1） Nazarov 环状化合物最初结构为环戊烯酮，通过环状二烯基酮在非常强的酸催化下转化而来。 这是一个很经典的阳离子电环化反应，因其可以使用较温和的 Lewis 酸而引起大家的兴趣。值得一 提的是，戊二烯阳离子电环化新生成了一个碳碳键和两个手性中心。部分或全部的立体化学信息在 随后的去质子化过程中丢失。Shoppee 等人在 1969 年首先证实了 Nazarov 环化属于电环化一类，实 际是一个周环反应。可以说，Nazarov 反应在 1983-1991 年才开始受到化学家的关注，到 1994 年大 家对它的热情达到了一个前所未有的
11、高度。 1.3.2 Nazarov 电环化反应机理电环化反应机理 Nazarov 反应的典型特征是通过顺旋电环化把共轭的二烯酮及其类似化合物转化成五元环化合 物的。是一种形成碳碳键的新的方法，在有机合成中占据着不可或缺的地位。在 Lewis 酸催化下的 Nazarov 电环化反应过程。一般认为可分成三步6：首先在 Lewis 酸作用下联乙烯酮通过烯醇互变 形成戊二烯基正离子，接着环化形成氧取代的烯丙基正离子，然后通过消除和质子化作用生成环戊 烯酮产物。7-9（图 1-2） O HCO2H/H3PO4 O H + OH + OH + 1.Elimination 2.Protonation O 图
12、 1-2 Nazarov 电环化反应机理 通过光催化的 Nazarov 环化反应是一个 4 电子的电环化过程，遵守轨道对称守恒原理，通过 顺旋关环形成处于反式构型的产物。然而不幸的是中间体重排形成一大堆产物。10-12在 或 位引 入三甲硅烷基(或三甲锡烷基)基团，可避免发生副反应 Wagner-Meerwein 重排。最有说服力的证据 的周环机制来自伍德沃德等人13，记录的互补旋转途径热(顺旋)和光化学(对旋)环合，准确地预测 了保护轨道对称性14-17。 （图 1-3）。 O RR O RR H O R H R 254nm disrotatory 50 conrotatory AcOH H
13、3PO4 图 1-3(Nazarov 环合周环化机理) 在很多天然产物和具有有生物活性的非天然化合物中都以五元碳环结构为核心18-22 。根据 Nazarov 环化反应产物的特性，可以将一个潜手性分子转化为具有单一立体构型的五元碳环结构产 物。因此 Nazarov 环化反应在构建这一独特结构时所显现出的独特优势越来越受到人们的关注。 使用化学当量的质子酸（如 H2SO4、HCl 等）或强 Lewis 酸（如 BF3、SnCl4、TiCl4和 AlCl3等） 催化 Nazarov 反应，一般能得到较好的产率。但在某种程度上却限制了它的应用范围。直到上个世 纪九十年代，上述状况才有了改观。 1.3
14、.3 Nazarov 反应研究进展反应研究进展 早期的 Nazarov 环合反应，人们选择了质子酸催化，Braude 等23以质子酸（甲酸和磷酸）催化， 合成了一系列环戊烯酮衍生物，并且得到了较高的产率。随后，研究人员发现不仅是质子酸，强的 路易斯酸(例如：BF3，SnCl4，Ti Cl4，或 A1C13等)都可以促进 Nazarov 环合，能得到较好的效果。 质子酸和路易斯酸催化的 Nazarov 环化限制了其应用范围。早期 West24等就报道了 BF3Et2O 催化的二烯酮的 Nazarov 环化反应，中间体经过三种不同的过程生成混合产物，中间体可以从硼烯 醇化合物捕捉得到桥环化合物。L
15、esieur 团队突破报道了第一例以多聚磷酸(PPA/TFAA)催化的 Nazarov 环化反应 25 。但其反应条件苛刻，不能广泛适用。随后，Frontier 实现了用温和的路易斯 酸-Cu(OTf)2和 Ir（）配合物催化的高产率的 Nazarov 电环化反应 26-27 。 1.3.4 Nazarov 环化反应中间体的捕捉环化反应中间体的捕捉 “被捕捉”的 Nazarov 反应是 Nazarov 环化反应的最新进展，它扩大应用的合成范围，通过 4 电环化阶梯式反应，能够立体选择性的合成多环。该过程的核心点就是通过亲核试剂（如烯烃，芳 烃，含氧基团等二烯基正离子进行分子内或分子间的捕捉，得
16、到最终产物。最有效的 Lewis 酸有 SnCl4,BF3等，反应举例如下： 图 1-33“被捕捉”的 Nazarov 反应可能的反应路径 a.消除反应得到环化反应 b.烯醇氧捕捉正离子 c.烯醇碳捕捉正离子（3+2环化反应）d.分子 内氢迁移，消除的烯烃 e.卤原子捕捉中间体。 二烯酮类物质的 Nazarov 环合反应过程是一种简捷、经济的高效合成策略，成为了有机化学的 研究热点。为了合成富烯类化合物，拓展此类 Nazarov 环合反应，我们对反应物进行了建构、选择。 在众多的二乙烯酮类似化合物中，二乙烯醇具有易于制备，官能团多等特点，而二乙烯醇类的 Nazarov 环合少有报道，是一个较新的研究领域。 1.4 选题依据目的和意义：选题依据目的和意义： 富烯是一类重要的化合物，具有共轭体系，由于共振的存在具有芳香稳定性，这样的特征决定 了富烯类化合物反应的多样性。富烯可以发生亲电取代反应；可以与各种活泼金属试剂发生环外双 键的加成、还原、偶联以及 6-位取代基的
