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摘 要

稳定的磷叶立德除了作为Wittig试剂构筑碳碳双键以外，还可以被用作亲核试剂参与一系列亲核反应，后来的研究还发现其可以参与环化反应、不对称合成等，最新的研究发现其还可以作为催化剂使用，具有非常广泛的应用价值。一直以来，对于磷叶立德的转化研究都是有机化学工作者的关注重点。但是，传统的磷叶立德制备方法存在反应条件苛刻等问题。我们开发了一种新的方法，实现了碱土金属催化下醇类化合物直接参与的稳定磷叶立德的转化反应研究，以S_N2'的方式实现了烯丙基烷基化反应。加入醛酮类化合物后所参与的Wittig反应可实现结构多样的多取代的跳跃式二烯（1,4-二烯）的生成，并且具有一定的立体选择性。总之，一锅S_N2'烯丙基化-Wittig反应策略开发了更加便捷有效的以现成原始材料合成高度官能化跳跃双烯的路线。

关键词：稳定磷叶立德；C-OH活化；烯丙基化反应；Wittig反应；1,4-二烯

The Conversion of Stable Phosphorus Ylide Directly from Alcohols

Abstract

Phosphorus ylide has attracted more attention as kind of important intermediates in organic community since the Wittig reaction discovered, much transformation has developed for construction of amazing carbon-carbon double bonds or annulations. However, traditional method for preparation of P-ylide always meets some shortages such as harsh reaction conditions, more steps, tedious preparation and purification, using a stoichiometric base, producing stoichiometric amounts of the halide salt, etc. which is far from ideal based on synthetic efficiency and environmental concerns. We envision that allyl P-ylide can be conveniently produced by a S_N2' progress using the MBH alcohols as the substrates, Ca(NTf₂)₂ as a catalysis directly. Subsequent Wittig reaction gives multi-substituted 1,4-dienes as product, which is more efficient and convenient.

Key Words：Phosphorus ylide; Morita−Baylis−Hillman alcohols; Wittig reaction; 1,4-dienes

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 1

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 磷叶立德亲核串联反应概述 2

1.2.1 有机催化反应 2

1.2.2 过渡金属催化反应 4

1.2.3 无催化反应 5

1.3 本文研究的内容 6

第二章 醇类化合物直接参与的磷叶立德转化反应研究 8

2.1 起始原料的合成 8

2.1.1 原料合成方法 8

2.1.2 实验试剂 8

2.1.3 实验仪器 9

2.2 起始原料的制备 9

2.2.1 MBH醇的制备 9

2.2.2 稳定磷叶立德的制备 12

2.3 研究思路 15

2.4 实验内容 16

2.4.1 目标化合物结构确定 16

2.4.2 实验步骤 17

2.4.3 条件优化 18

2.5 结果与讨论 22

参考文献 23

已取得成果 27

致谢 28

文献综述

引言

跳跃二烯^[1]（1,4-二烯）是指含有-CH=CH-CH₂-CH=CH-官能团的二烯烃，其双键距离是孤立二烯中最短的，具有特殊的化学性质。双键之间亚甲基上的碳氢键的键能低具有很高的反应活性，在聚合反应中占用重要的地位^[2]。跳跃二烯还是一种普遍存在于生物中的天然产物成分，例如多不饱和脂肪酸^[3]。另外，像hennoxazole A，ansalactam A，ambruticin S，iejimalide和phorbasins，它们是有效的抗生素、抗真菌和细胞毒性药物，具有重要的生物学功能^[4-6]。除此之外，它们还是许多重要分子有机合成中的通用构件，也是重要的有机合成中间体，在药物、天然产物及化工产品的合成中占有重要地位^[7-9]。由于其应用广泛、实用性强，已开发出许多有效的合成方法来构筑1,4-二烯。包括有机催化的烯丙基化反应^[10]、过渡金属催化的烯丙基化反应^[11]、炔烃与烯丙醇的交叉偶联^[12]、以及MBH转化^[13]等方法。尽管现有方法有效，但是以易得原料来合成高选择性和结构多样的1,4-二烯烃仍然是重要的目标。因此，开发简单、方便和新的合成1,4-二烯的方法一直是并且继续是合成有机化学中一项具有挑战性的任务。

磷叶立德^[14]通常是由叔膦与含有α-H的卤代烃化合成的季鏻盐经强碱作用脱去α-H而形成的一类活性较高的碳负离子中间体。它在有机合成中具有十分广泛的用途，除了作为Wittig试剂参与反应构筑C=C双键之外，还可以作为配体与过渡金属配位形成结构复杂的配合物，后来的研究还发现其可以作为环化反应的中间体，对于如何合成不对称磷叶立德化合物的研究也是目前的研究热点之一。近年来，对于磷叶立德的转化研究已然是有机化学工作者的关注重点。除了在Wittig反应中起着重要的作用，磷叶立德在迈克尔加成^[15,16]和烷基化^[17,18]反应中被广泛用作亲核试剂。将稳定磷叶立德作为亲核试剂，通过亲核取代反应制备出新的多官能团化的磷叶立德。如对其进行烯丙基化等，将磷叶立德制备方法和其取代基范围进一步扩大。尽管现有方法优势明显，但亲核取代的原料仍然是一些稳定性差且有毒有害的物质，如烯丙胺^[19]、烯丙基卤化物^[20]等，这显然不符合绿色化学的要求。醇类化合物来源广泛，稳定性高，是有机合成中的理想原料。但相较于传统的卤化物，醇C-OH键的键能非常大，不易断裂，其作为亲电试剂参与反应的研究较少。若利用醇作为合成磷叶立德的起始原料，在提高其合成原料稳定性的同时，利用醇-OH作为制备磷叶立德的碱，反应的副产物只有水，不会生成卤化氢气体，减少了反应的毒害，是更加绿色环保的合成方法。

磷叶立德亲核串联反应概述

有机催化反应

①不对称Mannich-Type/Wittig反应：

2008年，陈应春和他的同事^[21]通过使用容易获得且可回收的双硫脲有机催化剂实现了稳定的磷叶立德和Boc基团保护的醛亚胺之间的第一个不对称Mannich-Type反应。随后与甲醛的Wittig反应以良好的对映选择性合成了 N-Boc-β-氨基-α-亚甲基羧酸酯。该方法的提出为磷叶立德在不对称合成中的应用开辟了潜在的途径。

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