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有效的选择性的构建C-C键是有机合成中一项重要的研究课题。近几十年来,过渡金属催化的烷基卤或烷基三氟甲磺酸与金属有机化合物的直接偶联反应(如:Kumada,Stille,Negishi,Suzuki-Miyaura,Hiyama反应)已经变成基本而有效的方法去构建C-C键。然而,这些已经被很好发展起来的偶联反应也不可避免的存在一些缺陷和不足:如需要额外的反应步骤去准备反应的活性起始原料,这个过程中会产生当量的副产物;还有就是此偶联反应本身也会产生当量的副产物。因此,发展技术上更容易操作特别是环境友好的方法来构建C-C键是非常必要的。醇与碳亲核试剂的直接反应无疑是一种非常理想的构建C-C键的方法。在反应中,水是生成的唯一副产物,对环境非常友好。同时,此类反应避免了将醇转化为卤代烃再与碳亲核试剂发生烷基化反应的两步路线的方法。提高了原子的利用率,避免了不必要的能量浪费。
本文主要研究了在Lewis/Br(φ)nsted酸催化下,醇与烯烃或炔烃的几种直接反应。
首先,我们运用简单便宜的布朗斯特酸TfOH作为催化剂,在温和的条件下实现了多种醇与烯的直接反应,成功的发展了一种构建sp3-sp2碳碳键的方便有效方法。此反应体系为合成多种多样的具有高产率高立体和区域选择性的多取代烯提供了一种吸引人的方法。有趣的是,当一些环烯或支链的脂肪烯被用作底物与醇发生反应时,会发生中间体碳正离子的不同1,2-H迁移,或碳正离子与芳环的进一步环化反应,此类反应为合成四取代烯或具有生物活性的茚化合物提供了有效的方法。同时对苯乙烯和二苄醇的反应混合液进行核磁跟踪和GC-MS分析,对反应中的中间体及副产物有了充分的了解,本反应体系的反应机理有更深入的理解。
通过进一步研究,我们发展了一种有效的InX3推动的炔的烯丙基化反应,此反应运用简单易得烯丙基醇作为烯丙基化试剂为合成大量的卤素取代的1,4-二烯化合物提供了新的思路。此方法有广泛的底物适用性,多种不同类型的炔(脂肪炔和芳香炔),和多种类型的烯丙醇(环状烯醇和非环状烯丙基醇)都适用于此反应,并能够以中等到优秀的产率获得目标卤素取代的1,4-二烯化合物。值得注意的是,反应中用到的金属卤化物不仅作为催化剂催化反应正常进行,同时作为卤源将卤离子引入到反应目标产物中去。
此外,我们运用简单便宜的布朗斯特酸TfOH作为催化剂,在温和的条件下实现了多种醇与炔的直接反应,成功的发展了一种构建sp3-sp碳碳键的方便有效方法。此方法有广泛的底物普适性,包括:一系列单芳基或二芳基取代的苄醇,多取代的环烯醇和炔醇类底物以及芳香和脂肪末端炔。这一新颖的方法为由非活化的炔的sp碳-氢键和醇的sp3碳-氧键来直接构筑碳-碳键提供了新的思路。由于炔和醇都是最简单常用且商品化的工业原料,它们多样化的结构及化学特性使得这一反应有望成为最切实有效的直接构筑碳碳键的方法。
同时,针对醇所参与的以上几类不同的反应类型结合文献的相关报道及实验证据的支持,我们对每一类反应的催化机理进行了探讨和解释,提出了相应的的机理模型。