高等有机化工工艺学1烃.ppt

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1、,高等有机合成工艺学,黄宪 主编,化学工业出版社,上课教师：张广友Emial:电话；,第一章 烷烃和芳烃的合成 第一节：通过还原反应制备烷烃和芳烃 在所有化合物中，烷烃与芳烃都具有最低的氧化态。因此，用还原反应合成烷烃及芳烃无疑是一个重要的方法。常见的有以下几种方法:醛、酮的还原，醇、酚的还原，烯烃、芳烃的还原，卤代烃的还原等。,一、醛和酮的还原1、Clemmensen还原法 Clemmensen还原法是在酸性条件下用锌汞齐将醛、酮分子中的羰基还原成甲基、亚甲基的一种广泛应用的方法。,锌汞齐是用锌粒与汞盐（HgCl2）在稀盐酸溶液中反应制得的,锌可以把Hg2+还原为Hg，然后在锌的表面上形成锌

2、汞齐。,R=H,Me,Clemmensen 还原的特点（1）反应条件温和，操作简便，适合实验室操作（2）原料和产物对酸不敏感（3）有可能引起重金属中毒,两种可能的Clemmensen还原机理-之一,两种可能的Clemmensen还原机理-之二,计量的锌、氯化汞和盐酸,室温下振荡5 min后,倾去溶液,所得固体为锌汞齐。在上述制备锌汞齐的反应瓶中加入计量的2,7-二溴芴酮、乙醇作溶剂,加热,搅拌,分批加入计量的浓盐酸,反应完成后,冷却,抽滤,粗产物用乙醇重结晶,干燥后得白色固体产物2,7-二溴芴，收率58%。,Clemmensen 还原实例,65%81%,2、金属氢化物还原法 常见的金属氢化物：

3、LiAlH4 NaBH4 NaB(CN)H3 用金属氢化物还原羰基化合物，通常得到醇。,金属氢化物在有还原强化剂存在时，能将羰基还原成亚甲基。常用的强化剂：AlCl3、AlBr3、BF3、CF3COOH 等 强化原理：金属氢化物，在遇到以上的酸时，有还原能力更强的氢化物产生。,R1=烷基、芳基；R2=烷基、芳基、H,以乙醚为溶剂，在室温下化合物的羰基被LiAlH4/AlCl3 以较高产率还原。,以硼氢化钠/三氟乙酸或氰基硼氢化钠/路易斯酸还原芳酮，可几乎定量地得到还原产物。2-乙酰基吲哚衍生物以硼氢化钠/三氟乙酸为还原剂，高产率地生成2-乙基吲哚衍生物。,95%,以二碘化锌为路易斯酸，氰基硼氢

4、化钠可高产率地还原二苯甲酮为二苯甲烷,85%,以非金属氢化物硅烷还原芳香酮或、-不饱和酮，也可以得到良好产率的烃。在过量的 BF3Et2O存在下，三乙基硅烷对羰基化合物的还原,64%,3、催化氢化法 此法虽没有Clemmensen还原法普遍，但由于还原条件比较温和，特别适用于某些结构复杂的羰基化合物的还原，在还原时，羰基化合物内存在的一些基团如内酰胺、酯等均可不受影响。,芳酮或醛在中性条件下，可被Raney-Ni还原。此时水作为质子源，反应需在含水溶剂中回流,PtO2/H2可选择性地还原共轭羰基（苄位或烯丙基酮羰位）,4、Wolff-Kishner-黄鸣龙还原法,在碱存在下，羰基化合物与水合肼

5、在一个高沸点溶剂（乙二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇等）中加热反应。羰基化合物首先转化成腙，然后在碱的作用下，生成的腙在高温下分解成烃。,还原机理：,Wolff-Kishner-黄鸣龙还原法的反应温度很高，（180200，5小时）反应物必须耐碱。如果先使羰基化合物和对甲苯磺酰肼生成腙，然后用硼氢化钠或氰基硼氢化钠还原，或者用邻苯二氧基硼烷还原(接着用醋酸钠或四丁基醋酸铵分解中间体)，则可在相当温和的条件下将羰基化合物还原成相应的烃，而且分子中所含酯基、酰基、胺基、氰基、硝基、氯原子等均不受影响。对于、-不饱和酮，用这种间接方法还原常常会发生碳碳重键的位移。,6-十一酮的对甲苯磺酰腙在冰醋酸中，

6、室温下，可用硼氢化钠还原生成十一烷。,胆甾-4-烯-3-酮与对甲苯磺酰肼在95%的乙醇中回流生成腙，后者在0用邻苯二氧基硼烷还原生成5-胆甾-3-烯,二、醇和酚的还原 醇和酚的还原比较困难，一般需要强化还原，或者将醇和酚改造成比较容易还原的衍生物。,用氰基硼氢化钠二碘化锌体系还原对甲氧基苯甲醇,90%,用氢化锂铝氯化铝体系还原,采用有机硅烷-三氟化硼体系可有效地还原仲醇和叔醇成烃。,在催化量的B(C6F5)3存在下，三乙基硅烷可有效地还原伯醇为烃,91%,在过渡金属(如PdCl2)催化下，伯醇可被三乙基硅烷还原成烃。,98%,在氯化亚铜催化下，醇与二环己基碳二亚胺(DCC)反应，形成O-烷基异

7、脲，继而在钯催化下氢化生成烃。本合成法对伯、仲、叔醇均可适用。,DCC,O-烷基异脲,将伯醇或仲醇首先转化成磺酸酯，然后以硼氢化钠等还原。,酚的碳-氧键结合得比醇还要牢固，因此将酚转化为烃要比醇困难些。克服这一困难的常用办法是将酚转化成1-苯基四唑的醚，然后用催化氢化法脱氧。,还原联苯酚成联苯,96%,与醇的还原类似，酚也可以通过O-芳基异脲中间体的氢化途径来还原。,三、烯烃的还原,1、烯烃的催化氢化 烯烃、芳烃的催化氢化是制备烷烃的常用方法。重金属催化剂：非均相氢化催化剂和均相氢化催化剂Ni Ranye Ni:有氢氧化钠溶液溶解镍-铝合金得到。P-1Ni：用乙酸镍与硼氢化钠反应，以水为溶剂形

8、成的硼化镍催化剂。P-1Ni催化剂的活性高于活性镍，几乎大多数的烯烃在比较温和的条 件下，都能顺利地还原；P-2Ni：用乙酸镍与硼氢化钠反应，以醇为溶剂制得的硼化镍催化剂。P-2Ni催化剂具有良好的选择性，可以在非末端双键存在下，选择性 的还原末端双键，且用P-2Ni催化剂还原不饱和含氧化合物(如不饱 和醇、醚、醛、酮、酸等)时，仅发生碳碳双键的还原。,PdPd/C:将金属钯均匀分散到活性碳上。Lindlar 催化剂：由钯吸附在载体上并加入少量抑制剂而成。常用的有Pd-CaCO3-PbO与Pd-BaSO4-喹啉两种，其中钯的含量为5-10%。PtPt/C:Pt2O5Rh:Rh(PPh3)3Cl

9、:1965年Wilkinson发明了第一个均相催化剂Rh(PPh3)3Cl,称为Wilkinson催化剂。它是由RhCl3和PPh3在乙醇中反应制备。这类催化剂在温和的条件下使烯烃氢化，表现出极高的活性和选择性，而不存在催化剂中毒的问题。Ru:,二聚环戊二烯用P-2Ni催化剂氢化，可选择性地还原其中的一个双键,90%,-萘酚在95的乙醇中，在4 105 Pa的氢气压力下，用5Rh/A1203催化加氢可得到1-十氢萘醇。,用Pd/C催化剂，可选择性地还原甾族化合物中的共轭碳碳双键。,用Wilkinson催化剂，可在常压、室温下使香芹酮中非共轭双键选择还原,BINAP,利用手性膦配体代替Rh(PP

10、h3)3Cl中的三苯基膦，开拓了利用手性催化剂进行碳碳双键不对称氢化的新方法。,萘普生是一种非甾体抗炎药其S-型的活性比R-型高35倍。S-荼普生可由前体化合物在手性Ru催化下对映选择性合成，产物的e.e.值达97，收率良好,维生素E和K的侧链部分,可以在在Rh-(R)-BINAP 催化下，不对称氢化得到。,2、烯烃的化学还原,烯烃硼氢化生成三烷基硼烷，然后用丙酸质子解，是制备烷烃的一个经典方法,硼氢化反应所用的乙硼烷由硼氢化钠与三氟化硼反应制备，,(a)第一步硼氢化反应的区域选择性遵循反马氏规则，立体选择性为顺 式加成。(b)第二步质子解反应的立体化学为构型保持。,桥环化合物bicyclo2

11、.2.1hept-2-ene与硼烷的硼氢化主要生成外型的三烷基硼烷(占99.6)，后者用氘代丙酸分解，得到构型保持的还原产物(15),硅氢化反应也可用来还原烯烃成烷烃。常用的硅氢化试剂有Et3SiH和Ph2SiH2等，体系中加入过渡金属，可促进还原反应。,在三氟乙酸存在下用三乙基硅烷还原1-甲基环己烯，生成甲基环已烷。,在ZnCl2和零价钯促进下，Ph2SiH2可以高产率选择性地还原共轭酮中的、-位 C=C 双键。,96%,四、卤代烃的还原,1、金属还原,大多数能够产生新生态氢的金属还原剂均可用于卤代烃的还原。其中，锌(如ZnHCl、ZnAcOH、ZnNaoH体系)、钠(如钠醇体系)、铝(如铝

12、镍合金NaOH体系)、镁(如Mg/i-PrOH体系)、锂(如LiTHFt-BuOH体系)等均是早已沿用的还原剂。通常，卤代烃还原的活性顺序是碘代烃溴代烃氯代烃。,RX RH+HX,以ZnAcOH体系对溴代烃进行还原，可以高产率地生成还原产物,100%,在碱溶液中，用镍铝合金还原一些间氯苯甲酸，产率几乎是定量的。,用钠叔丁醇体系可将与芳环相连的氯还原,86%,用LiTHFt-Bu0H体系作还原剂，不但操作简便，而且多种类型的卤代烃(如乙烯基、丙烯基、芳香族甚至桥头氯化物)均可被顺利还原。,80%,将氯代苯的异丙醇溶液加入到回流着的镁与十氢萘的混合物中，还原反应即可顺利进行。,2、金属氢化物还原

13、在卤代烃的还原中，金属氢化物(如LiALH4、NaBH4、NaBH3CN、LiBHEt3、Et3SiH、Bu3SnH 等)是一种常用的方法。还原反应中，活性顺序为：伯仲叔，碘澳氯，脂肪族脂环族芳香族。氢化锂铝的还原能力较强，几乎能还原大多数卤代烃，但选择性较差。正辛基溴用氢化锂铝还原，几乎定量地生成正辛烷,99%,在二甲亚砜中，硼氢化钠能够在羧基、酯基、硝基等官能团的存在下还原伯、仲和某些叔及苄基卤化物，且还原产物中无烯烃副产物生成。在DMSO中，苄位的氯可被硼氢化钠还原。,若用氰基硼氢化钠作还原剂，由于它的还原能力更弱，因此提高了选择性，如以六甲基磷酸三酰胺(HMPT)为溶剂，仅能还原伯碘代

14、烷，而相应的溴代烃、氯代烃不易被还原，其他易还原的碳基、氰基、硝基、酯基、酰胺等均不受影响。在HMPT中1-碘癸烷可被氰基硼氢化钠还原成正癸烷和正十二烷。,90%,Hexamethylphosphoric triamide HMPT,有机锡烷如Bu3SnH、Bu2SnH2、Ph3SnH等，是还原烷基、烯基和芳基卤代烃的一个重要方法，其选择性优于LiAIH4。Corey发现由三烷基氯化锡和NaBH4EtOH的混合物光解生成的有机锡烷可促进卤代烃的还原,下列化合物与光解法生成的Me3SnH作用，可选择性还原C-I键，产率 达97。,3、催化氢化法 催化氢化也是将卤代烃还原成烃的常用方法，一般用铂或

15、镍(如Reney-Ni)作催化剂。下列化合物可用Reney-Ni在甲醇中氢化。,在Pd/C催化下，2-氯-4-甲基喹啉的C-Cl键可被氢解,87%,思考题：1、以2,7-二溴芴酮的还原为例，阐述Clemmensen还原的机理？2、试举例说明金属氢化物还原羰基成亚甲基时，需要什么样的强化措施？3、举例说明DCC和1-苯基四唑的醚在还原醇羟基和酚羟基上的应用？4、举例说明烷基硅烷和烷基锡烷在还原官能团成亚甲基上的应用？5、阐述BINAP在合成萘普生上的意义？6、举例说明卤代烃还原应用？,第二节 通过烷基化反应制备烷烃和芳烃,烷基化试剂对芳烃的亲电取代反应是合成烷基取代芳烃的重要方法。芳烃的烷基化反

16、应是个可逆反应，因此多取代烷基芳烃在浓硫酸中可发生烷基的转移，借以合成热力学更稳定的烷基芳烃。邻甲基二芳基酮的分子内烃化环化，是合成多核芳烃的良好方法。,一、芳烃的烷基化(Friedel-Crafts反应),常用的路易斯酸催化剂的活性次序为：A1C13FeCl3SbCl5SnCl4BF3TiCl4ZnCl2,常用的质子酸的活性次序为：HFH2SO4P2O5H3P04,常用的烷基化剂有卤化烃、烯、醇、醚、酯等,在Friedel-Crafts反应中，卤代烷是最常用的烷基化试剂。卤代烷的活性次序为：叔卤代烷仲卤代烷伯卤代烷；若烷基相同，RFRClRBrRI 由于反应时要先形成烷基碳正离子，而碳正离子

17、通常会发生重排生成 稳定的碳正离子，故当卤代烷(特别是伯卤代烷)含有多个碳原子时，往 往会得到重排产物。但重排的程度取决于反应条件和碳正离子的性质。,1、卤代烷作烷基化试剂,1-溴代-l-苯基丙酮在三氯化铝催化下与苯反应生成1，1-二苯基丙酮。,57%,用溴代正丙烷作烷基化试剂的苯的烷基化反应得到重排产物,60%,在0下以二硫化碳为溶剂，苯与1-苯基-2-氯丙烷的烷基化反应主要得到非重排产物。,60%,2、烯烃作烷基化试剂 工业上大量生产烷基苯时，常用烯烃作为烷基化试剂。如在三氯化铝催化下利用廉价易得的乙烯、丙烯与苯反应，合成重要的工业原料乙苯、异丙苯等。,以浓硫酸为催化剂，2-甲基-3-氯丙

18、烯在室温下与苯反应可顺利生成烷基化产物。,73%,分子内的Friedel-Crafts烷基化反应已被用于合成天然产物confertifolin的关键中间体,3、醇作烷基化试剂 醇在酸催化下容易形成碳正离子，因此也常用作烷基化试剂。甲醇、乙醇作烷基化试剂的反应是困难的。用醇作烷基化试剂时，在很多情况下，硫酸、三氟化硼和一些有机酸是较为常用的催化剂。1-苯基-2，2，2-三氯乙醇在浓硫酸催化下与溴苯反应生成烷基化产物。,74%,在甲磺酸催化下，下列化合物可发生分子内的烷基化反应。,4、其他试剂作烷基化试剂 除卤代烃、烯烃和醇外，还有一些试剂如环氧化合物、磺酸酯等，也能够在反应过程形成碳正离子，故可

19、用作烷基化试剂。,环氧化合物作烷基化试剂,在三氟甲磺酸铜催化下磺酸酯的烷基化反应,Friedel-crafts烷基化反应的特点：（1）生成的烷基苯比未取代的原料更易发生烷基化反应反应不易停留在单取代阶段，能进一步形成多取代产物，难于分离提纯。为了尽量减少多取代产物的形成，通常采用大大过量的原料芳烃及较低的反应温度。（2）烷基化反应是一个可逆反应。烷基可以从一个分子转移至另一个分子，或在苯核上从一个位置转移至另一位置。因此，烷基化反应可以在动力学控制下，或在热力学控制下进行，得到不同的产品。一般而言，温和的反应条件，有利于动力学控制的产品形成。,在三氯化铝催化下，甲苯与氯甲烷反应，在0，主要生成

20、邻位品，而在100下反应，主要生成热力学稳定的间位产品,二、邻酰基二芳基甲烷的环化(Bradsher反应),由邻酰基二芳基甲烷环化失水制得多核芳烃-Bradsher反应。常用的脱水剂是氢溴酸与乙酸或硫酸。用这一个方法合成9-和10-烷基以及9-和10-芳基蒽、菲、苯并菲等化合物常能得到满意的产率。,邻苄基苯丙酮在乙酸及30氢溴酸中加热回流4天，则以69的产率生成9-乙基蒽。,思考题 说明醇、环氧化合物、硫酸酯、酮可以作烷机基化试剂的应用实例,第三节 通过偶联反应制备烷烃和芳烃,利用偶联反应合成烷烃，是延长碳链的一类重要方法。有机金属化合物与卤化烃、硫酸酯、磺酸酯的偶联是合成烷烃、烷基芳烃和二芳

21、基化合物的常用方法。通过芳卤的自身偶联或芳香族重氮盐的偶联，均可生成二芳基化合物。三烷基硼烷易由烯的硼氢化反应以及格氏试剂与乙硼烷反应而制得，因此，三烷基硼烷的偶联，提供了由烯二聚成烷以及卤化烷偶联成烷的间接方法。羧酸盐的电解是合成长链烷烃以及长链二元酸的良好方法。,一、有机金属化合物与卤代烃的偶联,RM+RX RR+MX,常用的有机金属化合物是有机镁(格氏试剂)、有机锌、有机铜、有机锂、有机锡等,1、有机镁的偶合,Ni(acac)2,Nickel acetylacetonate,2、有机锂的偶合,与格氏试剂类似，有机锂化合物能和卤代烃发生偶联反应。有机锂化合物可以由卤代烃与金属锂(或有机锂化

22、物)发生交换反应而制得。,由3-溴噻吩制备的锂试剂与烯丙基溴化合物偶联生成带有长链的噻吩衍生物。,n BuCl+Li n-BuLi,对于不活泼的卤代烃，偶联需要过渡金属催化。,卤代芳烃与有机锂在钯催化下的偶联,3、Wurtz反应与Wurtz-Fittig反应,Wurtz反应,Wurtz-Fittig反应,Wurtz反应适用于合成对称的烷烃，C12-C36烷烃合成的产率为40-60。Wurtz-Fittig反应则适用于合成Fridel-Crafts反应不易合成的正烷基苯。,1-氯-3-溴环丁烷与金属钠在二氧杂环己烷中回流反应，以78-94的产率生成桥环的偶联产物。,4、有机铜试剂的偶合反应 有机

23、铜锂试剂，如二烃基铜锂(R2CuLi或RRCuLi)，能与卤代烷发生交偶联反应。二烷基铜锂与卤代烷偶联反应的活性次序为：苄基和烯基卤代烷伯卤代烷仲卤代烷 叔卤代烷(几乎不反应)，RIRBrRCl 因而欲制备叔烷基和伯烷基偶合的产物，必须采用叔烷基的铜化锂试剂与伯卤代烷反应。二烷基铜锂的制备方法有：烷基锂和铜粉作用 烷基锂和烷基铜作用 烷基锂和氯化亚铜作用,l-碘代戊烷与二丁基铜锂在乙醚中反应1h，以68的产率生成偶联产物。,在室温下，二(3-呋喃基)铜锂试剂与1-溴代正癸烷偶联得到3-正癸基呋喃,不活泼的卤代烃与有机铜锂反应时，金属与卤原子交换反应极为显著，生成混合二烃基铜化锂，因此直接取代的

24、产率很低。但使用过渡金属催化，反应可顺利进行。,5、有机锡试剂(stille反应),1979年，stille等报道了零价钯催化下有机锡烷与卤代烃的偶联反应，该反应被称为Stille反应。该反应条件温和，因而目前已被广泛应用于碳-碳键的形成,4-取代的溴苯在零价钯PdCl(Bn)(PPh3)3催化下与四甲基锡偶联，以良好的产率生成4-取代的甲苯。,零价钯催化下，氯代烃与三丁基苯基锡反应，以90的产率生成偶联产物。,Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium,Pd2(dba)3,三(二亚苄基丙酮)二钯,6、有机锌试剂(Negishi反应)有机锌试剂可由格氏试剂(或有

25、机锂试剂)与氯化锌反应制备，或由卤代烃与锌-铜偶合物(或锌)直接制备。有机锌试剂能够在温和的条件下与卤代烃发生偶联反应，这个反应被称为Negishi反应。与不活泼的卤代烃反应，一般需要在过渡金属催化下进行。,对溴苯甲氰在零价镍催化下与3-烯丁基氯化锌试剂(5)反应，以82的产率生成偶联产物,7、有机硼试剂(Suzuki反应)1981年，Suzuki发现用催化量(2mol)的Pd(PPh3)4可促使芳基硼酸与芳基卤化物发生偶联，生成二芳基化合物，产率相当好。Suzuki反应需要在碱存在下进行，常用的无机碱为碳酸纳，有机碱为三乙胺等。常用的催化剂有Pd(PPh3)4、PdCl2(dppf)、PdC

26、l2(PPh3)2等。该反应适用范围较广，反应条件温和，在合成上有较大的应用价值。,99%,二、有机金属化合物与硫酸酯、磺酸酯、磷酸酯的偶联,1、有机金属化合物与硫酸酯的偶联 芳基和苄基有机金属化合物与硫酸二甲酯、二乙酯反应是合成烷基苯、烷基萘衍生物的常用方法之一。在某些情况下，本合成法优于Wurtz-Fitting合成法,芳卤与丁基锂反应，生成芳基锂化物，接着用硫酸二甲酯处理，得甲基衍生物。,2、有机金属化合物与磺酸酯的偶联 与卤代烃相似，芳香族磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸的烷基酯或芳基酯可 与有机金属化合物发生交叉偶联反应。磺酸酯通常由醇或酚与磺酰氯或磺酸酐反应合成，因此有机金属化合物与磺酸酯

27、的偶联提供了一种由醇或酚间接进行偶联反应的良好方法。例 1-萘酚的三氟甲磺酸酯在零价钯催化下与三丁基(3-羟基丙烯)锡发生Stille反应。,60%,磺酸酯的偶联反应一般比卤代烃容易，因此在卤原子存在下磺酸酯优先与有机金属试剂发生选择性偶联。,溴乙醇的对甲苯磺酸酯与正丁基铜化锂，在-78进行反应，高产率地形成1-溴己烷。,3、有机金属化合物与磷酸酯的偶联 将醇或酚转化成磷酸酯，后者在过渡金属催化下也能与有机金属化合物的发生偶联反应。1-萘酚的磷酸酯在零价镍催化下，与正丁基格氏试剂反应生成1-正丁基萘；与三乙基铝偶联生成l-乙基萘。,1.3-双（二苯基膦丙烷）简 称：DPPP1.3-Bis(di

28、phenylphosphine)propane,三、芳卤的偶联(Ullmann反应),Ullmann 反应是芳卤与铜粉共热，偶联成二芳基化合物的一种经典反应。它是二芳基化合物的重要合成方法。进行偶联反应的芳卤的活性次序为ArIArBrArCl，卤素的邻位有吸电子基团时反应易于进行。,通式:,一般认为，ullmann反应是通过芳基铜中间体进行的。如4-碘甲苯在8-甲基喹啉中与铜粉共热，迅速生成具有一定稳定性的芳基铜与8-甲基喹啉络合物。,3，3-二甲基4，4-二碘联苯在铜促进下与碘苯的偶联。,43%,分子内的ullmann反应可以用来合成多环化合物。通常当卤原子为碘，且其邻位有吸电子基团时，可得

29、到较理想的收率,40%,经典的ullmann反应所用的铜催化剂有铜粉、青铜、Cu2O、CuI等，反应一般需要较高的反应温度。使用三氟甲磺酸亚铜(在5氨水和丙酮或丙酮-乙腈混合物存在下)等作偶联促进剂，反应可在室温下完成。邻硝基碘苯在三氟甲磺酸亚铜(CuOTf)、5氨水和丙酮存在下，20反应，高产率地得到对称的偶联产物，反应在5min内即可完成,利用过渡金属催化剂（如钯和镍等），可实现温和条件下芳卤的偶联，反应不需用铜试剂。,在水中，在PdC催化下芳卤可以在室温下偶联。,在DMF中，PdC催化的芳卤(34)可以在100下偶联,在2，2-联吡啶镍()络合物催化下，对溴氯苯与2-氯嘧啶可在比较温和的

30、条件下进行交叉偶联,以THF为溶剂，溴苯在2，2-联吡啶-镍()络合物催化下生成联苯。,四、重氮化合物与芳烃的偶联(Gomberg-Bachmann反应),经典的Gomberg-Bachmann反应是在氢氧化钠作用下，芳香族重氮盐中的芳基与芳烃的偶联生成二芳基化合物的反应。当芳烃为取代苯时，偶联反应主要发生在邻位上。由于反应在非均相介质中进行，以及重氮盐的不稳定，因而偶联反应的产率一般不高。有时用乙酸钠代替氢氧化钠可以改进产率。用亚硝酸戊酯作重氮化试剂，可以提高仍联产率。,用经典的Gomberg-Bachmann反应不易制得的3-苯基吡啶，可以方便地用3-氨基吡啶与亚硝酸戊酯、苯一起加热反应制

31、得。,以冠醚为相转移催化剂的Gomberg-Bachmann反应,发生分子内的Gomberg-Bachmann偶联，是合成多环化合物的良好方法。分子内的重氮盐在酸性溶液中用NaI处理，即生成菲类化合物,分子内的重氮盐在冠醚催化下的分子内偶联合环。,五、羧酸盐的电解偶联(Kolbe反应),电解反应可以在水中或在甲醇中进行，对大多数有机酸而言，甲醇是较优的溶剂。电解反应通常是将酸溶于含有一定量甲醇钠的甲醇中，在铂箔电极间电解，酸根阴离子 到阳极，在那里产生CO2，发生烷基的偶联，钠离子在阴极还原后，再与溶剂作用，生成Me0Na，它中和酸，使电解继续行，直至原料酸全部用完。,正十六酸的Kolbe反应

32、以88的产率生成正三十烷。,Stork在-Onocerin的合成中通过Kolbe反应二聚,40%,思考题举例说明卤代烃、酯和重氮化合物的偶合？,第四节 通过取代反应制备烷烃和芳烃,重氮基可被氢取代，由于重氮基易由氨基生成，而氨基具有强的定位效应，因此在合成上主要的应用是利用氨基的定位，将某些基团导入芳环的特殊位置上。磺酸基亦可被氢取代。在合成上利用磺酸基先占据芳环某些位置，继而进行其他反应，待反应完成后，再将磺酸基用氢取代，从而得到特殊位置取代的芳烃。有机金属化合物遇水即自行分解成烃，此法具有手续简便，产率高的特点，特别适用于氘化合物的合成。,一、重氮基被氢取代,次磷酸是常用的还原剂，反应一般

33、在室温下进行。次磷酸可同时用于重氮化和还原两步反应中。利用干燥的氟硼酸重氮盐，在非水介质中用金属氢化物(如NaBH4、R3SnH、R3SiH等)还原，能得到较好的产率,利用氨基的定位效应，将间氨基苯甲酸经溴代、重氮化、还原而转化成2，4，6-三溴苯甲酸的合成。,5下，间氨甲基苯胺在50次磷酸中重氮化，然后于室温下还原生成苄胺。,氟硼酸重氮盐在THF中于室温下用三丁基铝烷还原。,将胺的THF溶液慢慢加入到热的亚硝酸戊酯的四氢呋喃溶液中，然后回流，即完成脱氨基反应,二、磺酸基被氢取代,芳香族磺酸的磺酸基能被质子亲电取代，这是磺化反应的逆反应。除去磺酸基的反应通常是将磺酸与硫酸一起加热而进行的，有时

34、以磷酸代替硫酸。在反应中，邻位烷基的存在使磺酸基易于除去。,脱磺反应在合成上的应用主要是使苯环上某些特殊的位置不被取代。,苯酚与浓硫酸反应，生成2-羟基-1，5-苯二磺酸，然后与溴反应，最后脱去磺酸基得到邻溴苯酚。,三、有机金属化合物的水解,有机金属化合物如格氏试剂遇水易发生分解得到烃。这可以看作卤代烃转化成烃的一个间接方法。,溴代正己烷生成格氏试剂后水解，得到正己烷。,当制备低沸点烃时，格氏试剂的制备须在正丁醚中进行。在制备环丁烷的情况下，用丁醇来分解格氏试剂。,思考题 1、如何以氢取代重氮基、磺酸基？2、格氏试剂的水解产物是什么？,第五节 通过环化反应制备烷烃和芳烃,卡宾或硫叶立德对烯烃的

35、加成是合成环丙烷的重要方法。烯烃的光催化二聚可以合成环丁烷。双烯合成法广泛用于环己烯衍生物的合成，亦可用于芳环的合成。丙烯基离子与烯的加成是合成环戊烷的方法。炔烃化合物三聚可合成苯及其衍生物。,一、环丙烷化反应,卡宾对烯烃的加成是环丙烷衍生物的一个重要合成方法。卡宾是活泼中间体，可通过重氮甲烷光解反应原位生成。取代的卡宾如二氯卡宾或二溴卡宾可由氯仿或溴仿与氢氧化钠反应原位制备。,二溴卡宾与下列化合物反应生成环丙烷化合物，后者是合成天然产物Ishwarone关健中间体。,1、卡宾的环丙化反应,在手性联吡啶-铜(I)络合物催化下，苯乙烯与重氮基乙酸叔丁酯的环丙烷化反应以92ee得到反式产物。,86

36、（92%ee）:14,日本住友公司合成了一种含席夫碱配体的手性铜催化剂，用于催化重氮基乙酸乙酯与异丁烯的环丙烷化生成菊酯的反应，获得了很高的光学收率,92%ee,2、Simmons-Smith 反应,卡宾对烯烃的加成反应常伴随着碳氢键插入等副反应，以至环丙烷的产率不高。所以，在实际合成中往往采用Simmons-Smith反应，即用二碘甲烷与锌-铜偶合体原位产生的有机锌试剂CH2I2+Zn-Cu(ICH2)ZnI与烯烃反应。,Simmons-Smith试剂虽然不是卡宾，但在反应中具有类似卡宾的性质，故被称为类卡宾，它能在十分温和的条件下与烯烃反应生成环丙烷衍生物，产率良好。烯烃分子中若有其他基团

37、，如卤素、羧基、氨基，羟基、酯基等存在均不受干扰。,50%,90%,若采用取代的二碘甲烷(RCHI2)，则经典的Simmons-Smith反应环丙烷化的产率较低，若改用二乙基锌代替锌-铜偶合体，则可获得很好产率的环丙烷衍生物,TMS-三甲基硅基,另外，也可用Zn-CuCl偶合体代替Zn-Cu偶合体，此时，即使用活性较低的二溴甲烷，也可得到较好产率的环丙烷衍合物。,锍盐分子中硫原子上带正电荷，有利于其共轭碱的稳定化，所以锍盐的酸性比教强，其pKa约为25左右，在丁基锂的作用下，锍盐易转变为相应的负离子。,3、硫叶立德与碳碳双健的加成,硫叶立德与碳碳双键的加成亦是合成环丙烷衍生物的重要方法。反应机

38、理是亲电的，因此当碳碳双链上有吸电子取代基时，就有利于硫叶立德的环丙烷化反应。若某些烯烃能够通过共轭效应稳定反应中间体碳负离子时，则亦能与硫叶立德反应，生成环丙烷,二、双烯环加成,1、2+2 环加成反应,在光照下，烯烃的2+2环加成反应是合成四元环化合物的一种重要方法。多数情况下，这种反应是协同反应，分子内的2+2环加成反应可用于合成多环化合物,在Cu(0Tf)2催化下，烯基烯丁基醚的2+2环加成,在-78下，1-甲基环丁烯与下列化合物 在异丙醇中光照反应，以71的产率生成三环化合物后者是合成天然产物Shyobunone的中间体。,以环己烷为溶剂，在光照条件下，下列化合物以较高产率完成环化。,2、4+2环加成反应(Diels-Alder反应),加热下，双烯与亲双烯的4+2环加成反应(Diels-Alder反应)是合成六元环的重要方法。对于富电子的双烯和缺电子的亲双烯，反应可在较低的温度甚至室温下进行；加入Lewis酸可催化Diels-Alder反应；利用含杂原子的不饱和化合物作为亲双烯成分，也可用于杂环化合物的合成。,3、丙烯基负离子的环加成,4、炔烃三聚成环,5、脱氢反应,