有机合成试剂.docx

第五章 有机合成试剂有机合成试剂包括元素有机试剂、金属有机试剂、过渡金属有机试剂以及稀 土金属有机试剂等它们具有许多特殊的反应性能，对它们的研究，开发和利用 是当代有机合成的一个重要特征.它们改变了传统的有机合成面貌,促进了有机合 成化学理论和实践的发展,也正是他们开发了有机合成化学的一些新反应和新方 法.他们在有机合成中占有重要地位 .有机合成试剂包含的范围广泛,内容丰富,绝非本章所能叙述得了的.这里只介绍镁,锂,铜,硼,磷,硅等几种元素的原子和碳原子 直接相连所形成的有机化合物,其中以有机镁化合物应用较为普遍.5.1 有机镁试剂有机镁化合物是金属有机化合物中最重要的一类化合物 ,在有机合成上是非常重要的一类试剂.在格氏试剂分子中,镁原子以共价键同碳原子相连 .由于成键电子对移向电负性较大的碳原子,所以格氏试剂中的烃基是一种高活性的亲核试 剂,能发生加成,偶合和取代等反应. 由于 Grignard 试剂在合成中的重要作用，试 剂的发明者格林尼亚(Grignard )获1912年的诺贝尔化学奖5.1.1 Grignard 试剂的制备和结构1 .用卤代烃制Grignard试剂剂．反应式如下：用无水乙醚或四氢呋喃作溶剂，卤代烃和镁反应生成Grignard (格氏)试RX + Mg 无四水氢呋0喃 RMgX或四氢呋喃当R为烷基，卤代活泼芳烃时，用无水乙醚作溶剂。

例如: 当 R 为和卤代不活泼芳烃时，不用无水乙醚作溶剂而是用四氢呋喃作溶剂，因 为用四氢呋喃作溶剂可避免歧化反应和偶联反应的发生 ,因为四氢呋喃可与生成Cl的 Grignard 试剂结合使得过渡状态的生成受到抑制 ,表示如下CH2=CH-CH2-CH2-偶合反应CH2=CHMgBrHC 三 CH + CH2=CH2一无水EtjPH2=CH-CH2Br + Mg 无水四氢呋喃「CH2=CH-CH2MgBrCH2=CH-CH2MgBr一 无水 Et£+ Mg2.用金属化法制 Grignard 试剂 当采用链状单取代末端炔烃或含有活泼氢的其他化合物时 ,用金属化法制备Grignard 试剂,反应式如下：RH + R'MgX _- RMgX + R'H这里的R的电负性大于R/时，才能向生成物的方向进行，例如：RC 二 CH + C2H5MgXRC = CMgX + C2H6+ C2H5MgXHCMgX+ C2H6ROH + R'MgXEt2Ok ROMgX + R'H2 / 18在上述反应中-MgX都移向电负性大的原子或基团上，我们可以用Lewis 酸碱理论解释，即强的Lewis酸置换弱的Lewis酸。

Grignard试剂容易与水作用， 也是这个道理关于Grignard试剂的结构，一直有许多争论•目前认为在乙醚溶液中，可能 以几种组分的某种平衡体系存在，反应表示如下：X „ OEtX 2..W..X OEt2r ” OEtRX + MgMg： 2R " " OEt25.1.2 Grignard试剂的反应OEt X2 ■■+ /OEt X2根据Grignard试剂的结构特征，R带部分负电荷，MgX带部分正电荷，反 应时R和作用物分子带部分正电性原子连接，MgX和作用物分子带部分负电性 原子相连接作用物分子可以是含有的官能团化合物或是环氧烷、卤代烃等化合 物，进行亲核加成反应、亲核取代反应或偶联反应1 . Grignard 试剂主要用于羰基化合物反应制备醇 Grignard 试剂同醛或酮的反应称为 Grignard 反应反应结果：甲醛得伯醇，其他醛得仲醇，酮得叔醇例如O+ TC"HH2OMgClh2ohH O .369%O(CH3)2CHMgBr+ CH3C H(MgBr * OHEt2O a(ch3)2chchch3 H3O、(ch3)2chchch354%+C6H5MgBr + /bC 二O Et2O * (C6H5)3C_OMgBr—(C6H5)3^OHGrignard试剂与a ,卩-不饱和醛作用一般主要生成1 , 2-加成产物。

例如C2H5MgBr + CH3CH=CHCHO②干訂 CH3CH=CHqHCHO70%3 / 18a ,卩-不饱和酮的结构不同可能生成1 ,2-加成的混合物，也可能主要生成1 ,4-加成产物例观§OCH=CHCC(CH3)3+ C2H5MgBr① 干醚② H0OC6H5CHCH2CC(CH3)3C2H51,4-加成 100%上面全部生成 1,4-加成产物的例子，主要原因是空间阻碍，因为亲核进攻C4比进攻C2容易得多O(C6H5)2CHCH2COC2H5Grignard试剂与a，卩-不饱和酸酯作用主要生成1,4-加成产物例如C6H5MgBr + C6H5CH=CH COC2H5O在催化量铜盐的存在下，Grignard试剂与a，卩-不饱和酮或酯反应，以良好的收率生成1,4-加成产物例如MgClCuCl,(CH3)2SGrignard 试剂与羧酸衍生物作用生成醇例如OCH3(CH2)3MgBr +OMgBrHCOC2H5 - Mg(Br)OC2H5(化沖OTC_(CH2)3CHCH ) MgRr2*3—3 ② H?OOHCH3(CH2)3CH(CH2)3CH385%O2C6H5MgBr + CH3COC2H5乙醚CH3OMgBrC_C6H5C6H55H6c 5H 戶％ CO C c- -3C2H5MgBr5H2 c : Y C5AH2C2H5C2H^^C2H5OMgBr与酰卤作用可使反应停留在生成酮的一步，反应如下R—O—R'OMgXRCOCl + R'MgXC4 / 18r CR'Grignard 试剂与二氧化碳作用生成羧酸，反应如下(CH3)3CMgCl + 0 = C=0"干冰-(CH3)3cCoMgCl H2。

CH3)3cC-OH69%~70%Grignard 试剂与腈作用也生成酮，反应如下R'R'MgX _ I H O 1 -RCN R—C_NMgX 2 R—C_NH-_Mg(OH)X 酰亚胺 亚胺水解生成羰基化合物具有普遍意义，反应式如下H OHXOR—C—R' + NH4XCH3MgX +COCH?HX52%~59%2. Grignard试剂与环氧化合物的反应Grignard试剂与环氧乙烷作用生成伯醇，碳链增加两个碳原子例如，在香料工业中利用这个反应来合成苯乙醇，反应式如下干醚 h oC6H5MgBr + H2^^CH2 C6H5CH2CH2OMgBr 3 C6H5CH2CH2OHO与环氧丙烷作用生成仲醇，碳链上增加三个碳原子，反应式如下RMgX + CHOch3chch2 + ch3chch2O R R O(1) (2)该反应碳氧键断裂产生1和2两种中间体，由于空间效应，一般经由1得到仲醇，反应式如下CH3CHCH2ROHRMgX + CH3—HC^>CH2 CH3CHCH2RO OMgXRMgX +干醚~- RCH2CH2CH5C/MgXGrignard试剂与氧杂环丁烷作用生成伯醇，碳链增加三个碳原子，反应式如下RCH2CH2CH2OH3.Grignard 试剂与卤代烃的偶联反应Grignard 试剂与卤代烃作用是合成烃的重要方法。

Grignard 试剂与饱和卤代烃作用制得烃产率较低，但与烯丙基卤化物偶联在室温下即可得到较高产率的末端烯烃例如MgBr+CH 云 CHCH2BCHf甲 CH270.5%CH=CHCH2MgBr + CH ^CHCH2B^CH^CHCH2CH2Cff=CH22 73%有机镁化合物与乙烯基卤化物虽然也可发生偶联反应，但产率不高，然而在 三氯化铁存在下即可顺利进行例如nqH^MgBr + BrCff^CH?益常 n-C6Hi3C^CH2TFT,0 83%合成末端烯烃的另一种方法是Grignard试剂与卤仿偶联例如MgBr + CHBr=ch2研究表明，该偶联反应可能是按卡宾历程进行的例如RCH2MgBr,CHBr3 CHBr+RCH2Br+MgBr2RCH2MgBr+ CHBr ” RCH2CH+MgBr2rch2ch >rc^ch2有机镁化合物与四卤化碳作用，则发生偶联反应，生成含有奇数碳原子的非末端烯烃有机镁化合物除发生上述反应外，还能与乙基原甲酸酯反应，经水解生成醛例EtORMgX+ CH-OEt ” RCH(OEt)2_HOOS*RCHOEtO 2－2EtOH菲基 Grignard 试剂与原甲酸酯反应制得 10-菲醛。

反应如下CH(OEt)35.2 有机锂试剂有机锂化合物和 Grignard 试剂有许多相似之外，凡是 Grignard 试剂参加的 反应，有机锂试剂也能参加反应，但它比 Grignard 试剂活性大，因此，它在合 成上的特殊性是 Grignard 试剂所不及的，特别是在精细有机合成、高分子合成 上起着重要作用5.2.1 有机锂化合物的制备1. 卤代烷与金属反应用相应的卤代与金属锂在无水乙醚中制备例如—Br+ 2Li 无水乙醚'N厂 一Li+LiBrCH3Br +2Li 干冰'N2> Et2OCH3Li+LiBrC4H9Li+LiClC4H9Cl+ 2Li无水乙醚或己烷4 9 N22.卤代物和正丁基锂交换反应芳香卤、乙烯基卤化物与金属锂反应较难，因此，通常采用卤化物交换法来制备相应的锂有机化合物，产率很好例如CH^=CHX+n-C4H9LiN2,无水^QcH^C叶Li+nq^XPhX+ n-C4H9 LiN2，无水Et2° PhLi+ n-C4H9X卤代物和正丁基锂的交换反应之所以能够进行，是因为乙烯基或苯基的电负 性大于正丁基3•金属化反应由烃和 n-C4H9Li 作用，也可以制备有机锂化合物，烃中的氢原子被金属锂取代，这叫金属化反应。

例如n_C4H9^CH hMPT/C6h12 n-C4H9^CLi6 12(CH3)3C^CHn-C4HgL^ (CH3)3C^ CLi+n-C4H9L^T^MHDA"^jr依据Lewis酸碱理论，其反应方向一般是强的Lewis酸置换弱的Lewis酸反应 中往往加入N，N，N，N-四甲基乙撑乙二胺促进反应的进行，因为N，N，N， N-四甲基乙撑乙二胺与n-C4H9Li中的Li能够发生螯合，成为螯合剂，金属化 能力更强，有利于金属化的进行，5.2.2有机锂化合物的特征反应有机锂化合物中C8 - —Li6 +,碳上具有部分负电荷，作为亲核试剂与Grignard 试剂类似，可以与极性双键、卤代烃及活泼金属化合物进行反应有机锂试剂与 Grinard 试剂有许多相似之处，并比 Grinard 试剂活泼，且具备一些特殊的反应性能1. 有机锂化合物与羰基化合物反应有机锂试剂。