论文题目关于Birch还原反应的探究.doc

慚I糊二灘游榊II论文题目： 关于Birch还原反应的探究 论文作者： 黄慕芸 郑镇平 作者学号： 200811014209 200811014206 所在院系： 化学化丁学院 专业班级： 应用化学082班 指导老师： 李英玲 化学化工学院学生会2009年制关于Birch还原的探究黄慕芸郑镇平 仲恺农业工程学院化学化工学院应用化学082班 摘要：在现代的化匸技术中，Birch还原反应被应用到很多方而上特别是在化合 物的合成上，得到了很大的应用化学家将此反应应用到(±)-13-^基-8(14)-松香烯的 全合成上，并II取得了很大的成功同时也有化学家将此反应应用到抗癌药物的研究上 ——4-甲基-7, 10-二氢苯并［h］香豆素的合成Abstract：In modern chemical technology, Birch reduction reaction has been applied to many aspects. Especially in the synthesis of compounds, the application has been greatly. Chemists applied to this reaction (±) -13 - hydroxy -8 (14) - Total Synthesis of rosin on Triazene and achieved great success. Chemists dt the same time, this reaction is applied to the study of anti-caneer drugs 一 4 一 methyl -7,10 - dihydro-benzo ［h］ coumarin synthesis・关键词：Birch还原反应、碳负离子白山基、(±)-13-拜基-8(14)-松香烯、4-甲 基-7, 10-二氢苯并［h］香豆素引言：随着科学技术的发展，人们对各种物质的了解越来越多，同时对 它们的研究也越来越深。

现在很多的化学家都对芳香化合物做了很深的研究, 并且也获得了很大的成功现在的Birch还原反应在很多领域上都得到了应 用1. Birch还原反应的来源人们在对芳香化合物有了初步了解后，化学家渐渐对其还原反应产生了 兴趣著名化学家A. J. Birch对其还原反应做了很久的研究，最终研究到 芳香化合物的一个还原反丿 Birch还原反应这个反丿应在后来的化T•领域 中得到了广泛的应用2. Birch还原反应的反应过程芳香化合物用碱金属(钠、钾或锂)在液氨与醇(乙醇、异丙醇或仲丁醇)的混合液中还原，苯环可被还原成非共辘的1,4-环己二烯化合物.NH3（Eq.）, EtOH使用液氨中的锂或钠的溶解金属反应(Birch反应),还原产物是环己-1,4-二烯类化合物因反应的中间体是碳负离子自由基，故吸电子取代基可促进反应进行,而供电子取代基则不利于反应有供电子取代基的苯环，还原发生在该取代基的邻位碳上:它的过程是:J H0R而有吸电子取代基的苯环，还原则发生在有取代基的碳上:Na, li q. NH3ROH这个过程:而杂环芳香坯，则还原产物就比较复杂啦，例如:ch3Na/NH3C2H5OHCH3h2o 1 CH3CO(CH2)3COCH3NaEHq3. Birch还原反应的机理首先是钠和液氨作用生成溶剂化点子，然后苯得到一个电子生成自由基 负离子(I ),这是苯环的Ji电子体系中有7个电子，加到苯环上那个电 子处在苯环分子轨道的反键轨道上，自由基负离子仍是个环状共辄体系，(I) 表示的是部分共振式。

I)不稳定而被质子化，随即从乙醇中夺取一个质 子生成环己二烯口由基(II)o (II)在取得一个溶剂化电子转变成环己二烯负 离子(III) , (III)是一个强碱，迅速再从乙醇中夺取一个电子生成1, 4- 环己二烯Na + NH 7 Nf + eEtQH(I)(n)◎(ni)H、/HEtOH环己二烯负离子(III)在共轨链的中间碳原子上质子化比末端碳原子上质子快取代的苯也能发牛•还原，并H通常得到单一的还原产物，例如:N

它 具有很好的降低血液中胆固醇含量活性为了进一步研究其结构和生物活性 的关系，化学家们建立了一条简捷、高效合成(±)-13-^基-8(14)-松香烯 (7)的路线他们以a -环柠檬醛(1)为A环合成子，以季麟盐⑵为C环合成子，通过 Birch还原反应建立a , B -不饱和酮三元环结构，最后利用异丙基格氏试剂 在无水三氯化肺催化下与拨基进行亲核加成反应，同时引入异丙基和径基， 得到冃标产物通过红外光谱检测，表明冃标分子中成功地引入了所需官能 团'H NMR核磁共振谱中，分别岀现甲基的双重峰、亚甲基的七重峰和轻基 氢的吸收等冃标产物结构中的特征峰在13C NMR谱和HRMS谱中得到的结 果中一同样表明与冃标产物结构相符，说明成功地合成了冃标产物5.1.1. 实验所需仪器及药品Kofler型熔点仪,核磁共振仪，CDC13为溶剂，红外光谱仪;元索分析仪; 质谱仪;柱层析使用硅胶，正己烷和乙酸乙酯为洗脱剂2合成过程5・1・2・1・3-(3-甲氧基苯乙烯基)-2, 4, 4-三甲基-1-环己烯⑶的合 成：在室温下，将6・5 mmol化合物2的25mL THF悬浮体系抽真空，通入N2 气然后将2 • 5mL 2 • 6mol/L, n-BuLi/Et20滴加到该体系中，搅拌1 ho再 滴加6 • 5 mmol a -环柠檬醛的4 mL THF溶液，搅拌4 h,用稀HC1酸化，乙醛 萃取，依次用饱和NaHC03溶液和饱和食盐水洗涤，无水N^SO汗燥。

蒸除溶剂, 残余物用正己烷研磨，过滤除去沉淀后，蒸除溶剂粗产品经硅胶柱层析，正 己烷洗脱，得到无色油状物35. 1.2.2. 3-(3-甲氧基苯乙基)-2, 4, 4-三甲基-1-环己烯(4)的合成: 室温下在50mL无水乙醇中加入3 • 8 mmol化合物3和182 mg 10%Pd/C,搅拌 卜通入112气，通过TCL监测反应，反应完成后过滤除去固体，蒸除溶剂，粗产 品经硅胶柱层析，正己烷洗脱，得到无色油状物45. 1.2.3. (±)-13-甲氧基-罗汉松烷-& 11, 13-三烯⑸的合成:室温 下向2 mmol化合物4的CH2C12溶液中滴加0 -1 mL BF3 €t20溶液，搅拌15 min, 静置过夜混合物中加入10 mL乙醛稀释,用饱和NaHCO3溶液中和，乙醛萃取, 合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水N边SO.干燥蒸除乙醴,粗产品经硅胶 柱层析，正己烷洗脱，得无色油状液体5O5. 1.2.4. (±)-8 (14)-罗汉松烯-13-酮⑹的合成:取0 - 940 g金属 锂在真空条件下加入约lOOmL液NI13,搅拌使Z成为蓝色溶液向其滴加到4 mmol化合物5的乙酬(54 mL)溶液，搅拌20 min,再滴加33 mL无水乙醇,得 到无色透明溶液。

蒸除溶剂，乙醛萃取,依次用也0、稀HC1、W NaHg H20 和饱和食盐水洗涤，无水阻SO「干燥蒸除乙醸,残余物中加入46 mL乙醇和 36 • 5 mL5 moi/L的HC1溶液，在65^67°C, N2气气氛下，搅拌35min,冷却至 室温加入少量水稀释，乙醯萃取，合并有机相，依次用氏0、稀HC1、饱和 NaIIC03> IL0和饱和食盐水洗涤，无水Na2S0,干慄蒸除溶剂，粗产品经硅胶柱 层析,V (正己烷)：V(乙酸乙酯)二4 : 1混合液洗脱，得黄色晶体6,5. 1.2.5. (±)-13-^基-8 (14)-松香烯(7)的合成:0°C下在N2气中，加入 2 mmol无水CeC13,搅拌，加入2mLTHF,室温搅拌2 h,在0°C下加入1 • 2mL, 2mol/L的i-PrMgBr,搅拌1 • 5 ho向反应体系滴加492mg不饱合酮6的 THF(5mL)溶液，反应1 h后加入3 • 5mLH20和0 • 13mLIIAc混合溶液淬灭反应, 乙醸萃取,萃取液用饱和NaHC03和食盐水洗涤，无水N^SOi干燥，蒸除乙醸，粗 产品经硅胶柱层析，用V(正己烷)：V(乙酸乙酯)二10 : 1混合液洗脱,得黄色 晶体7。

5. 2.应用二——4-甲基-7,10-二氢苯并［h］香豆素的合成抗HIV药物研究是当今世界十分关注的课题Z—,美国北卡大学药学院 从中草药狭缝芹(Lomatium Suksdorfii)的果实中分离得到一种双氧杂三环 杂环化合物Suksdorfin(l)⑷，属毗喃并［2, 3-h］香豆素类衍生物，发现其具 有明显的抗 HIV 活性［EC50= (2 • 6±2 • 1) u mmol • L~l, TI=30 • 6±22 • 4］, 并以其为先导化合物，进行了一系列母核上取代基变化的化学结构修饰和生 物活性观察，发现化合物2均具有极强的抗IIIV活性，其中2且［3‘，Q -Di~0- (S) -camphanoyl-(3' R, 4f R) -(+)-cis-khellactone,简称 DCK］的活 性尤为突出(EC50二2 -56X10-4 P mmol ・L-1, TI=136719),而 Zidovudine (AZT) 在相同测试中活性和选择性都低得多(EC50二0 -15U mmol・L-1, TI二12500)⑷. 除了对双氧杂三环杂环母核上取代基进行结构修饰外,根据生物电子等排原 理，以其它原子(如N, S, C等)代替DCK类化合物中原有的氧原子而形成的 三环类似物(如化合物3)的合成及生物活性研究,对原有杂原子的作用、构效 关系分析和药物作用机理的研究具有重耍价值•另外，还发现其它一些结构 较为简单的香豆素类衍生物也具有显著的抑制IIIV的生物活性⑸，因此，合成 结构新颖的香豆索类化合物4,不但能够提供合成化合物3的关键中间体，而 且其本身也可能具有一定的生物活性.5. 2.1.反应原理此反应是以1-蔡酚(6)为起始原料，经过Birch还原得到5, 8-二氢-1-蔡 酚(7); 7与乙酰乙酸乙酯在不同条件下缩合合成了 4-甲基-7, 10-二氢苯并［h］ 香豆＞(4).研究结果表明，无氧和酸催化的反应条件对缩合反应是至关重要 的.在没有酸催化的条件下，反应生成3-乙酰基-2-轻基。