【文章內(nèi)容簡介】 金屬有機化合物的反應 (2)有機鋰化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 79 ② 與 ?， β不飽和羰基化合物反應 與格氏試劑不同，有機鋰化物與 ?， β不飽和羰基化合物反應主要生成 1， 2加成產(chǎn)物。 金屬有機化合物的反應 (2)有機鋰化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 80 ③ 與二氧化碳反應 格氏試劑與二氧化碳反應生成羧酸 ，而有機鋰化合物與二氧化碳反應生成酮 。 這主要是因為有機鋰化合物比格氏試劑具有更強的親核性 ， 它能夠與羧酸根反應生成酮 。 利用這個反應可以制備對稱酮 。 金屬有機化合物的反應 (2)有機鋰化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 81 ④ 與鹵代烴反應 有機鋰化合物與鹵代烴的反應比格氏試劑劇烈 ， 能夠發(fā)生偶合反應 。 金屬有機化合物的反應 (2)有機鋰化合物 與格氏試劑相似．有機鋰化合物同樣能夠與醛、環(huán)氧烷和羧酸酯反應制備各種醇類物質，與格氏試劑相比具有產(chǎn)率高、易分離的特點。 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 82 ? 有機銅化合物在有機合成中的優(yōu)越性能一方面表現(xiàn)在它對各種基團反應的選擇性，一些活潑基團如羥基、羰基、酯基、氨基等都不與它反應 ，因此在與其他基團反應時不需要將這些基團保護起來；另一方面它有 較高的立體選擇性 ，有機銅化合物能夠保持其自身或反應物原有的構型，生成構型保持的產(chǎn)物。 金屬有機化合物的反應 （ 3）有機銅化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 83 ? 有機銅化合物一般分為烴基酮 、 炔基酮配合物和二烴基銅鋰 3種類型 。 其中 ， 二烴基銅鋰由于具有較好的溶解性 、 較高的活潑性和選擇性 ，成為有機合成中常用的有機銅試劑 。 這里主要介紹二炔基銅鋰試劑 。 二烴基銅鋰一般采用有機鋰化合物與鹵化亞銅反應制備： 金屬有機化合物的反應 （ 3）有機銅化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 84 ① 烴基取代反應 二烴基銅鋰能夠和鹵代烴發(fā)生反應，使試劑中的烴基與鹵化物的烴基連接起來，其通式為： 金屬有機化合物的反應 （ 3）有機銅化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 85 這類反應通常在低溫下進行，由于有機銅試劑與許多功能基團都不反應，因此是合成含有功能基團化合物的較好方法之一。例如： 金屬有機化合物的反應 （ 3）有機銅化合物 在二烷基銅鋰中，二甲基銅鋰進行甲基化的產(chǎn)率最高，其次為伯烷基銅鋰試劑，仲烷基和叔烷基銅鋰試劑的產(chǎn)率最低。 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 86 ② 與 ?， β不飽和羰基化合物反應 不飽和羰基化合物與有機銅試劑反應主要發(fā)生 1， 4加成。二烴基銅鋰與 ?， β不飽和羰基化合物反應，烴基選擇性地加在 β碳上，得到飽和酮。 金屬有機化合物的反應 （ 3）有機銅化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 87 ? 這一反應是有機合成中將烷基或芳基引入 ?， β不飽和酮的 β位的重要方法。例如： 金屬有機化合物的反應 （ 3）有機銅化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 88 ③ 與酰氯反應 二烴基銅鋰與酰氯反應，停留在酮的階段，這是合成酮的較好方法之一。 金屬有機化合物的反應 （ 3）有機銅化合物 酰氟和酰溴也能發(fā)生類似反應，并得到較好的結果。二酰氯可在兩邊同時取代，得到二酮。 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 89 ④ 對環(huán)氧化合物加成 二烴基銅鋰可與環(huán)氧化合物在溫和條件下反應，產(chǎn)物具有立體選擇性，通常進行異側加成。 金屬有機化合物的反應 （ 3）有機銅化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 90 ? 環(huán)氧化合物結構不對稱時，有機銅試劑中的基團一般進攻空間位阻較小的碳原子，而得到相應的醇。 金屬有機化合物的反應 （ 3）有機銅化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 91 ? 有機鋅化合物的反應活性較格氏試劑和有機鋰試劑低 ， 易與酰氯反應 。 有機鋅試劑最有用的一個反應是 Reformatsky反應 ， 它是用 α－ 鹵代羧酸酯在鋅的作用下與醛或酮反應 ， 生成 ?－羥基酸酯 ，或脫水生成 α， ?－不飽和羧酸酯 。 反應中的 α－ 鹵代羧酸酯以 α－ 溴代羧酸酯最為常用。例如 : 金屬有機化合物的反應 (4)有機鋅化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 92 ? 該反應一般在有機溶劑中進行，常用的有機溶劑有乙醚、四氫呋喃、苯、二甲亞砜等。 ? — 般來講，醛的活性比酮大，并且脂肪醛的活性大于芳香醛，但是脂肪醛容易發(fā)生自身縮合等副反應。酮能夠順利地進行 Reformatsky反應，而空間位阻較大的酮所生成的 ?－羥基酸酯易脫水生成α ， ?－不飽和羧酸酯，或者在鍵的作用下發(fā)生逆向的醇醛縮合。 金屬有機化合物的反應 (4)有機鋅化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 93 ? 該反應在有機合成上的意義在于它可使醛、酮的羰基碳上增加兩個碳原子。成為醛酮類化合物碳鏈增長的一種方法。 金屬有機化合物的反應 (4)有機鋅化合物 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 94 ? 當一個飽和碳原子上連有硝基 、 羰基 、 氰基 、 酯基 、 苯基等吸電子基團時 ， 與該碳原子相連的氫原子就具有 — 定的酸性 ， 也就是說這個碳原子被致活了 ， 因此這類化合物叫做活潑亞甲基化合物 。 ? 活潑亞甲基化合物的反應在有機化學中占有極其重要的地位 ， 通過該反應能有效地形成碳碳鍵 ， 可以由簡單的化合物合成復雜的有機化合物 。 5 活潑亞甲基化合物的反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 95 ? 活潑亞甲基化合物由于吸電子基的吸電子誘導效應，使得 α －碳上的氫具有一定的酸性．可以解離而生成碳負離子，這類碳負離子通常稱為烯醇負離子，此碳負離子因離域而穩(wěn)定。下面是一些常見的活潑亞甲基化合物： 5 活潑亞甲基化合物的反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 96 ? 活潑亞甲基化合物的酸性取決于與之相連的吸電子基團的吸電子效應 。 這種效應越強 ， 其 α －氫的活性越高 。 一般來講吸電子基團的活性強弱次序如下： 5 活潑亞甲基化合物的反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 97 ? 活潑亞甲基化合物在堿 (有時在酸 )的作用下作為親核試劑參與反應，重要的親核取代反應是活潑亞甲基化合物的烴基化反應和酰基化反應。 5 活潑亞甲基化合物的反應 RL可以是鹵代烴、磺酸酯、硫酸酯等烷基化試劑，也可以是酰基化試劑。當 R為烴基時，稱為烴基化反應；當 R為?；鶗r，稱為?；磻?。 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 98 ? 活潑亞甲基化合物的烴基化具有廣泛的用途 ， 可用來合成許多類型化合物 。 烴基化反應所用堿可根據(jù)活潑亞甲基化合物上氫原子酸性的大小來選擇 。 常用的堿為金屬與醇形成的鹽 ， 其中乙醇鈉最為常用 。 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 99 ? 溶劑的性質對烴基化反應有一定的影響。通常，極性非質子溶劑如 N, N二甲基甲酰胺、二甲亞砜及 1， 2— 二甲氧基乙烷可顯著增加烯醇負離子和烴基化試劑之間的反應速度。這是出于非質子溶劑不與烯醇負離子發(fā)生溶劑化作用，因而不會降低烯醇負離于的親核能力。例如： α 乙氧羰基環(huán)戊酮的烯醇鈉在二甲亞砜中室溫下就可順利進行烴基化反應。 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 100 ? 鹵代烴是最常用的烴基化試劑。伯鹵代烷、仲鹵代烷、烯丙基鹵代烷和芐基鹵代烷都可以用于烴基化反應，其中烯丙基鹵代烷和芐基鹵代烷具有較高的反應活性；叔鹵代烷很少用于烴基化反應，因為它主要和碳負離子進行消除鹵代氫生成烯烴的反應。 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 101 磺酸酯和硫酸酯也是常用的烴基化試劑 ， 由于它們具有比相應鹵化物高的沸點 ， 適合于高溫條件下的烷基化反應 。 ? 常用的烷基化試劑的相對反應活性次序如下： 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 102 ? 此外，環(huán)氧乙烷也可作為烷基化試劑，它與活潑亞甲基化合物反應可在活潑亞甲基上引入 ?羥乙基。例如，丙二酸二乙酯在醇鈉的催化下與環(huán)氧乙烷反應，得到 α (?羥乙基 )丙二酸二乙酯，后者經(jīng)分子內(nèi)的醇解可得到 α 乙氧羰基 ?丁內(nèi)酯。 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 103 ? 在合成反應中，當所需的雙烴基取代物中兩個烴基不相同時，要注意兩個烴基引入的順序，以使得到較高純度和收率的產(chǎn)物。若引入的兩個烴基都是伯烷基，應先引入較大的伯烷基，后引入較小的伯烷基；若引入的兩個烴基分別為伯烷基和仲烷基，則應先引入伯烷基，再引入仲烷基；若引入的兩個烴基都是仲烷基，則應選擇活性較大的活潑亞甲基化合物。例如，丙二酸二乙酯的雙烴基化反應： 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 104 ? 被 1個硝基或 2個以上羰基、酯基、氰基等活化的亞甲基都具有較強的酸性，可以在溫和條件下實現(xiàn)烴基化。 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 105 ? 合成上重要的強酸性的活潑亞甲基化合物為丙二酸二乙酯 、 乙酰乙酸乙酯和 ?酮酸酯 ， 它們可以在醇鈉和相應的無水醇的溶劑中轉變?yōu)橄┐钾撾x子 ， 然后同烴基化試劑作用 ， 生成烴基化產(chǎn)物 。以下做一簡單介紹 。 ①丙二酸二乙酯的烴基化 以乙醇鈉作為堿性試劑，在乙醇溶液中進行。 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 106 ? 取代的丙二酸二乙酯經(jīng)水解、脫羧可制備一取代或二取代乙酸。 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 107 丙二酸酯在堿存在下同碘發(fā)生作用 ， 得到四元酯的中間產(chǎn)物 ， 再經(jīng)水解 、 脫羧生成丁二酸或其衍生物 。 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 當用溴代替碘時，反應停止在 α 溴代階段，所得的 α 溴代丙二酸酯是合成 α 氨基酸的重要中間體。 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 108 ? 丙二酸酯同 α ， ?二溴化物反應，可得到三元或四元酯環(huán)化合物 。 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 109 ② 乙酰乙酸乙酯的烴基化 與丙二酸酯類似，乙酰乙酸乙酯在醇鈉的作用下和烴基化試劑反應也可生成烴基化產(chǎn)物。 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 110 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 ? 但不同的是，乙酰乙酸乙酯的烴基化產(chǎn)物只有在稀堿的存在下才能水解為相應的酸，然后水解生成取代的丙酮，這一過程稱為成酮分解： 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 111 ? 乙酰乙酸乙酯從其取代衍生物用濃堿進行水解時發(fā)生乙?；c α 碳之間的斷裂 ， 產(chǎn)物為乙酸或取代乙酸 ， 這一過程稱為成酸分解： 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 112 ③ ?酮的烴基化 ?二酮的酸性比較強，在乙醇的水溶液或丙酮溶液中金屬的氫氧化物或碳酸鹽就可使它們變?yōu)橄┐见}以進行烴基化。例如： 5 活潑亞甲基化合物的反應 (1) 烴基化反應 2022/2/4 有機合成與路線設計基礎 113 ? 活潑亞甲基化合物 (如乙酰乙酸乙酯 、 丙二酸酯等 )與酰基化試劑進行碳酰基化反應 ， 可制得 1， 3—二酮或 ?酮酸酯類化合物 。 活潑亞甲基化合物的?；磻愃朴谄錈N基化反應，在強堿（ B－ ）的作用下，活潑亞甲基上的氫被?；〈?，生成碳酰化產(chǎn)物。其反應歷程如下： 5