【正文】 C O 2 HHO電 解A c OHOOO A c40% 思考題 舉例說明鹵代烴、酯和重氮化合物的偶合 ？ 第四節(jié) 通過取代反應(yīng)制備烷烴和芳烴 重氮基可被氫取代，由于重氮基易由氨基生成，而氨基具有強(qiáng)的定位效應(yīng)，因此在合成上主要的應(yīng)用是利用氨基的定位，將某些基團(tuán)導(dǎo)入芳環(huán)的特殊位置上。 磺酸基亦可被氫取代。在合成上利用磺酸基先占據(jù)芳環(huán)某些位置，繼而進(jìn)行其他反應(yīng)，待反應(yīng)完成后，再將磺酸基用氫取代，從而得到特殊位置取代的芳烴。 有機(jī)金屬化合物遇水即自行分解成烴，此法具有手續(xù)簡(jiǎn)便，產(chǎn)率高的特點(diǎn)，特別適用于氘化合物的合成。 一、重氮基被氫取代 A r N 2 X + H 3 P O 2 + H 2 O A r H + H 3 P O 3 + H X + N 2 次磷酸是常用的還原劑，反應(yīng)一般在室溫下進(jìn)行。次磷酸可同時(shí)用于重氮化和還原兩步反應(yīng)中。 利用干燥的氟硼酸重氮鹽，在非水介質(zhì)中用金屬氫化物 (如 NaBH R3SnH、R3SiH等 )還原，能得到較好的產(chǎn)率 利用氨基的定位效應(yīng)，將間氨基苯甲酸經(jīng)溴代、重氮化、還原而轉(zhuǎn)化成 2，4， 6三溴苯甲酸的合成。 C O O HN H 2Br 2BrC O O HBrN H 2Br1 . N a 2 NO 2 /H 2 SO 42 .H 3 PO 2BrBrC O O HBr70 % 80 % 5℃ 下，間氨甲基苯胺在 50％次磷酸中重氮化，然后于室溫下還原生成芐胺。 N H 2N H 21 . 50 % H 3 PO 2N a N O 2 , 5 ℃ , 45 m i n2 . r . t . , 4 h N H287 % 氟硼酸重氮鹽在 THF中于室溫下用三丁基鋁烷還原。 N 2 BF 4M e O+ Bu3 S n HT H F , r . t . , 50 m i nM e O 94 % 將胺的 THF溶液慢慢加入到熱的亞硝酸戊酯的四氫呋喃溶液中，然后回流，即完成脫氨基反應(yīng) N H 2NNH 5 C 6 C5 H 11 O N OT H F NNH 5 C 666 %二、 磺酸基被氫取代 A r S O 3 H HH 2 O+A r H + H 2 SO 4 芳香族磺酸的磺酸基能被質(zhì)子親電取代，這是磺化反應(yīng)的逆反應(yīng)。除去磺酸基的反應(yīng)通常是將磺酸與硫酸一起加熱而進(jìn)行的，有時(shí)以磷酸代替硫酸。在反應(yīng)中，鄰位烷基的存在使磺酸基易于除去。 脫磺反應(yīng)在合成上的應(yīng)用主要是使苯環(huán)上某些特殊的位置不被取代。 O H濃 H2SO4O HSO3HSO3HN a O HO N aSO3NaSO3NaBr240 50 ℃O N aBr SO3NaSO3NaH2SO41 9 0 2 1 0 ℃O HBr40 % 43 % 苯酚與濃硫酸反應(yīng)，生成 2羥基 1， 5苯二磺酸，然后與溴反應(yīng)，最后脫去磺酸基得到鄰溴苯酚。 三、有機(jī)金屬化合物的水解 有機(jī)金屬化合物如格氏試劑遇水易發(fā)生分解得到烴。這可以看作鹵代烴轉(zhuǎn)化成烴的一個(gè)間接方法。 R M g X H 2 OH + RH溴代正己烷生成格氏試劑后水解，得到正己烷。 CH 3 ( C H 2 ) 4 CH 2 Br Mg H 2 O CH 3 ( C H 2 ) 4 CH 3 30 % 33 % 當(dāng)制備低沸點(diǎn)烴時(shí)，格氏試劑的制備須在正丁醚中進(jìn)行。在制備環(huán)丁烷的情況下，用丁醇來分解格氏試劑。 Br Mg(C 4 H 9 ) 2 OC 4 H 9 OH 83 %思考題 如何以氫取代重氮基、磺酸基？ 格氏試劑的水解產(chǎn)物是什么？ 第五節(jié) 通過環(huán)化反應(yīng)制備烷烴和芳烴 卡賓或硫葉立德對(duì)烯烴的加成是合成環(huán)丙烷的重要方法。 烯烴的光催化二聚可以合成環(huán)丁烷。 雙烯合成法廣泛用于環(huán)己烯衍生物的合成，亦可用于芳環(huán)的合成。 丙烯基離子與烯的加成是合成環(huán)戊烷的方法。 炔烴化合物三聚可合成苯及其衍生物。 一、環(huán)丙烷化反應(yīng) C H 2 卡賓對(duì)烯烴的加成是環(huán)丙烷衍生物的一個(gè)重要合成方法。 卡賓是活潑中間體，可通過重氮甲烷光解反應(yīng)原位生成。 取代的卡賓如二氯卡賓或二溴卡賓可由氯仿或溴仿與氫氧化鈉反應(yīng)原位制備。 二溴卡賓與下列化合物反應(yīng)生成環(huán)丙烷化合物，后者是合成天然產(chǎn)物Ishwarone關(guān)健中間體。 OC H B r 3 , n B u 3 N5 0 % a q . N a O HOB rB r卡賓的環(huán)丙化反應(yīng) 在手性聯(lián)吡啶 銅 (I)絡(luò)合物催化下，苯乙烯與重氮基乙酸叔丁酯的環(huán)丙烷化反應(yīng)以 92％ ee得到反式產(chǎn)物。 P h+ N 2 C H C O 2 B u t C u ( I ) L C O 2 B uP h t+P h C O 2 B u tN NT M ST M S手 性 配 體 L86（ 92% ee） : 14 日本住友公司合成了一種含席夫堿配體的手性銅催化劑，用于催化重氮基乙酸乙酯與異丁烯的環(huán)丙烷化生成菊酯的反應(yīng)，獲得了很高的光學(xué)收率 + N2 C H 2 C O 2 C 2 H 5手 性 催 化 劑 HC O 2 C 2 H 5手 性 催 化 劑 ：NC uONOHRM eRR = C 4 H 9O ( C H 2 ) 7 C H 392% ee SimmonsSmith 反應(yīng) + C H 2 I 2 + Z n C u 卡賓對(duì)烯烴的加成反應(yīng)常伴隨著碳?xì)滏I插入等副反應(yīng)，以至環(huán)丙烷的產(chǎn)率不高。所以，在實(shí)際合成中往往采用 SimmonsSmith反應(yīng)，即用二碘甲烷與鋅 銅偶合體原位產(chǎn)生的有機(jī)鋅試劑 [CH2I2+ZnCu (ICH2)ZnI]與烯烴反應(yīng)。 SimmonsSmith試劑雖然不是卡賓，但在反應(yīng)中具有類似卡賓的性質(zhì)，故被稱為類卡賓，它能在十分溫和的條件下與烯烴反應(yīng)生成環(huán)丙烷衍生物，產(chǎn)率良好。烯烴分子中若有其他基團(tuán)，如鹵素、羧基、氨基，羥基、酯基等存在均不受干擾。 OHC H 2 I 2 / Z n C u / E t 2 O5 0 hOH50% HO HOOH 3 CC H 3C H 2 I 2 / Z n C uK 2 C O 3 / T H F回 流 2 0 hHO HOOH 3 CC H 390% 若采用取代的二碘甲烷 (RCHI2)，則經(jīng)典的 SimmonsSmith反應(yīng)環(huán)丙烷化的產(chǎn)率較低，若改用二乙基鋅代替鋅 銅偶合體，則可獲得很好產(chǎn)率的環(huán)丙烷衍生物 O T M SO T M SR C H I 2 , E t 2 ZnP h C H 3RO T M SO T M S97 %TMS 三甲基硅基 另外，也可用 ZnCuCl偶合體代替 ZnCu偶合體，此時(shí)，即使用活性較低的二溴甲烷，也可得到較好產(chǎn)率的環(huán)丙烷衍合物。 CH 2 Br 2Z n C u C l/ E t O H , 2 . 5 h锍鹽分子中硫原子上帶正電荷，有利于其共軛堿的穩(wěn)定化，所以锍鹽的酸性比教強(qiáng)，其 pKa約為 25左右，在丁基鋰的作用下，锍鹽易轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的負(fù)離子。 硫葉立德與碳碳雙健的加成 ( C H 3 ) 3 S I+ + n C 4 H 9 L i T H F0 ℃ ( C H 3 ) 2 S C H 2+ + n C 4 H 1 0 + L i I 硫葉立德與碳碳雙鍵的加成亦是合成環(huán)丙烷衍生物的重要方法。反應(yīng)機(jī)理是親電的，因此當(dāng)碳碳雙鏈上有吸電子取代基時(shí)，就有利于硫葉立德的環(huán)丙烷化反應(yīng)。若某些烯烴能夠通過共軛效應(yīng)穩(wěn)定反應(yīng)中間體碳負(fù)離子時(shí)，則亦能與硫葉立德反應(yīng)，生成環(huán)丙烷 + ( C H 3 ) 2 S C H 2+ +O OC H 2 S ( C H 3 ) 2+ OC H 2 C H 3 S C H 3二、雙烯環(huán)加成 [2+2] 環(huán)加成反應(yīng) 在光照下，烯烴的 [2+2]環(huán)加成反應(yīng)是合成四元環(huán)化合物的一種重要方法。多數(shù)情況下，這種反應(yīng)是協(xié)同反應(yīng)，分子內(nèi)的 [2+2]環(huán)加成反應(yīng)可用于合成多環(huán)化合物 在 Cu(0Tf)2催化下，烯基烯丁基醚的 [2+2]環(huán)加成 2 h vO h vC u ( O T f ) 2 / C 6 H 6O6 0 % 在 78℃ 下， 1甲基環(huán)丁烯與下列化合物 在異丙醇中光照反應(yīng)，以 71％的產(chǎn)率生成三環(huán)化合物．后者是合成天然產(chǎn)物 Shyobunone的中間體。 以環(huán)己烷為溶劑，在光照條件下，下列化合物以較高產(chǎn)率完成環(huán)化。 OOh v環(huán) 己 烷OO7 6 % [4+2]環(huán)加成反應(yīng) (DielsAlder反應(yīng) ) + 加 熱 加熱下，雙烯與親雙烯的 [4+2]環(huán)加成反應(yīng) (DielsAlder反應(yīng) )是合成六元環(huán)的重要方法。 對(duì)于富電子的雙烯和缺電子的親雙烯，反應(yīng)可在較低的溫度甚至室溫下進(jìn)行； 加入 Lewis酸可催化 DielsAlder反應(yīng)； 利用含雜原子的不飽和化合物作為親雙烯成分，也可用于雜環(huán)化合物的合成。 C H 2CH 3O M e+OO O HO HAl C l 3 , E t 2 O室溫CH 3O M eOO O HO H55 5680 %C F 3 S O 3 H甲 苯HH8 8 %5 7 5 8丙烯基負(fù)離子的環(huán)加成 炔烴三聚成環(huán) 脫氫反應(yīng)