第1章-高选择性有机合成试剂课件.ppt

现代有机合成化学现代有机合成化学 第一章第一章 高选择性有机合成试剂高选择性有机合成试剂1.1 高选择性取代试剂高选择性取代试剂一、卤化试剂一、卤化试剂（一）氯化试剂（一）氯化试剂1. N-氯代丁二酰亚胺氯代丁二酰亚胺(NCS)不需引发剂，也不用光照如：2-芳基-4,5-二甲基噻唑的选择性氯代反应，区域选择性在99%以上2. 氯化亚砜氯化亚砜(SOCl2) -自学自学 在仲胺催化下，NCS还可以作为多种羰基化合物(醛、酮、酰氯、酯等) -氢的氯代试剂在手性仲胺催化下，可以得到具有对映选择性的氯代产物3. 氯硅烷氯硅烷 三甲基氯硅烷(TMSCl)在催化量的二甲基亚砜(DMSO)存在下，可很好地将伯醇和叔醇转化为相应的氯代烃，而仲醇却几乎不反应4. 四氯化碳四氯化碳/三苯基膦三苯基膦(CCl4/PPh3) 三苯基膦易与氧结合，在CCl4或CBr4存下，卤原子取代醇分子中的氧，得到相应的卤代烃三烷基膦也可以用于 这类反应5. 甲基磺酰氯甲基磺酰氯/氯化锂氯化锂(MsCl/LiCl) 甲基磺酰氯和氯化锂可以实现醇的氯代这个氯代试剂不含强酸性物质，反应中也不会产生强酸性物质，后处理也不需要酸化；因此对于许多对酸性物质敏感的底物，如分子中含有双键或者含有甲氧基甲基(MOM)保护的酚羟基等底物极为适用。

将氯化锂换成溴化锂，可以得到相应的溴代产物6. 2,3,4,5,6,6-六氯六氯-5,6-二氢苯醌二氢苯醌仲胺仲胺 是非常温和的氯代试剂，多用于羰基化合物-氢的氯代，反应一般需要仲胺为催化剂，当使用手性仲胺或加入手性助剂时，可以得到手性-氯代羰基化合物7. 三聚氯氰三聚氯氰(TCT)在DMF存在下，三聚氯氰几乎能够定量地将醇转化为氯代物， TCT是相当廉价且高效的氯代试剂当向反应中加入溴化钾时，还可以高产率地得到溴代产物伯、仲、叔醇的氯代反应都能够定量完成，相比之下，溴化物的产率稍低8. N-氯代二异丙胺氯代二异丙胺 选择性好、操作简单是 N-氯代二异丙胺作为氯化剂的主要优点在稀硫酸溶液中，光照下，N-氯代二异丙胺可以氯代正庚醇烷基碳链末端上的氢，而醇羟基不发生反应二）溴化试剂（二）溴化试剂1. N-溴代丁二酰亚胺溴代丁二酰亚胺(NBS) 在光照下，NBS在乙腈溶液中可以使邻甲氧基甲苯发生侧链甲基上的选择性溴代反应，无光照条件下，则发生苯环上的选择性溴代反应 在乙腈或乙酸乙酯溶液中，Lewis酸 Mg(ClO4)2催化下，NBS可以作为1,3-二羰基化合物 -氢的温和溴化剂，而且不与其他侧链氢反应。

底物含双键或其他敏感基团时，也不影响反应的选择性类似地，N-氯代丁二酰亚胺和N-碘代丁二酰亚胺也可以作为1,3-二羰基化合物-氢的氯化试剂和碘化剂，选择性同样很高2. 溴溴/三苯基膦三苯基膦(Br2/PPh3) 溴和三苯基膦能将醇甚至酚转化为相应的溴代烃磷极易与氧结合，能夺取醇或酚分子中的氧原子，利于溴的进攻三苯基膦还有一个作用就是与溴结合生成二溴化三苯基膦(Ph3PBr2)，从而稳定溴使其不易挥发3. 过溴型季铵盐过溴型季铵盐(R4N+Br3-) 是稳定的固体，具有反应条件温和、操作简便、选择性强、溴化产率高等优点与芳胺、酚、酚醚反应主要生成对溴代产物；与芳甲酮反应得到高产率的-溴代酮三溴化苄基三甲基铵(BTMABr3)、三溴化苯基三甲基铵(PTMABr3)、三溴化苄基三苯基鏻(BTPBBr3)等也能发生类似反应，只是在具体反应中选择性有所不同 三溴化苄基三甲基铵在NaOH的冰水中与酰胺反应得到高产率的N-溴代酰胺在一般的Hoffmann降解反应中N-溴代酰胺很难分离得到，因为它很容易继续反应生成胺；该反应为N-溴代酰胺的合成提供了一种方便的方法4. 四溴环酮四溴环酮(TBCO) 全称为2,4,4,6-四溴-2,5-环己二烯酮，为黄色固体，由2,4,6-三溴苯酚和液溴反应制得。

四溴环酮可用作芳胺和酚类化合物的选择性溴化剂，与酚、芳甲醚及芳胺反应均得到单溴代产物，产率高达90%例如，苯酚与四溴环酮反应，单溴代产率达到95%，溶剂对邻、对位产物比例影响较大，选用适当溶剂可实现不同的区域选择性溴化反应手性cat. 催化量的叔胺存在下，四溴环酮还可以作为酰氯化合物 -氢的溴代试剂以手性叔胺为催化剂时，可以得到手性溴代产物二、硝化、磺化、胺化试剂二、硝化、磺化、胺化试剂（一）（一） 硝化试剂硝化试剂 硝化反应常用浓硝酸和浓硫酸或三氟甲烷磺酸等强酸的混酸作为硝化剂，优点是普适性强，缺点是酸性太强、腐蚀性强、操作危险、后处理困难、选择性差反应条件温和、选择性好的硝化剂主要以氮氧化物、稀硝酸、或硝酸盐替代浓硝酸，或者以催化剂替代浓硫酸等进行改进1. 硝酸硝酸 在相转移催化剂存在下，稀硝酸(60mg/g)为硝化剂，在水/有机两相溶液中，酚和取代酚高选择性地发生硝化反应，生成相应的单硝化产物，产率和选择性均大于90%2. 氮氧化物氮氧化物 (NO2、NO)沸石, 75 在O2和HZSM-5型沸石存在下，甲苯与NO2反应，主要得到单硝化产物，邻、对位产率之比为0.08，选择性很好。

在同样条件下，氯苯与NO2反应，选择性也不错以三氯化铁为催化剂， NO2和O3还可以实现钝化芳环的硝化反应，产物以单硝化芳烃为主在O3和高岭土(K10)或者沸石(HZSM-5,HBEA-25)存在条件下，甲苯或氯苯与NO2反应，单硝化反应区域选择性差；双硝化反应主要以2,4-二硝基产物为主沸石，75 以沸石为助剂，在四氯化碳溶液中，NO 可以将烯硝化而不破坏双键，也不影响芳环、烯丙位或苄位氢二）（二） 磺化试剂磺化试剂1. 硫酸硫酸 磺化试剂主要有硫酸、浓硫酸、发烟硫酸、硫酸钠(钾)、三氧化硫及其复合物、氯磺酸等，这些试剂，自身的反应选择性不强，选用依据是底物自身活性或取代反应规律 磺化剂可按照芳环的活性来挑选，浓硫酸是最常用的，浓硫酸加稀释剂(醋酸、氯仿等)或发烟硫酸也是常用的二甲苯、带活化基团的芳环、萘、蒽、菲等可以用浓硫酸磺化，邻二甲苯和间二甲苯的单磺化都主要得到4-位磺酸萘在低温下磺化得到 -萘磺酸，但在较高温度下，则得到 -萘磺酸蒽极易磺化，产物很复杂，若要得到单磺酸，要用硫酸的冰醋酸溶液作磺化剂对于甲苯、苯、吡啶、氯苯等带有钝化基团的芳环，多使用发烟硫酸进行磺化甲苯的磺化，主要得到邻和对甲苯磺酸，邻对位异构体的比例，与反应温度有较大关系。

2. 氯磺酸氯磺酸 氯磺酸活性比浓硫酸大，可以直接得到磺酰氯如果希望反应比较温和，可以用卤代烷作稀释剂3. 三氧化硫三氧化硫(SO3) 三氧化硫是强磺化剂，容易形成砜调控它的活性可以用卤代烷烃为溶剂，与二氧六环、吡啶等形成复合物三氧化硫与二氧六环的复合物，可用于磺化烯烃、羰基化合物等 （三）胺化试剂（三）胺化试剂 氨基化合物可以通过多种途径得到，如硝基化合物、重氮化合物、腈、酰胺等还原，卤代烃胺解，烃或取代烃的氨基取代，不饱和烃的氨基加成等在此，重点介绍烃或取代烃的氨基取代试剂1. 氨基钠氨基钠(NaNH2)105110 胺化试剂多用廉价易得的氨基钠，也有用氨基钾或氨基钡的，后两者在液氨中溶解度大，更易于反应氨基钠与吡啶反应，在2-位引入氨基2. 羟胺羟胺 在碱性条件下，羟胺可以作为喹啉、吡啶或硝基苯等的氨基化试剂羟胺衍生物酰羟胺、磷酰羟胺、磺酰羟胺、烷氧基胺、酚氧基胺、N-氯代胺(H2NCl)等也可作为氨基化试剂取代羰基或腈类化合物的活性-氢3. 偶氮二甲酸酯偶氮二甲酸酯 在脯氨酸或其他助剂催化下，偶氮二甲酸酯可以取代羰基化合物的-氢，得到-联胺取代产物，进而可以还原为氨基，这是制备非天然手性-氨基酸的有效途径之一。

4. 氯胺氯胺-T 或或 溴胺溴胺-T(N-氯氯(溴溴)代对甲苯磺酰氨基钠代对甲苯磺酰氨基钠)溴胺-T, 超声波氯胺-T, I2 氯胺-T或溴胺-T可实现烯丙位或苄位氢的氨基取代或烯烃加成反应以碘为催化剂，氯胺-T与烯烃的氮杂环丙烷化反应更容易实现，可以在有机溶剂或水溶液中进行四）（四） 其他取代试剂其他取代试剂1. 硫氰化物硫氰化物 在 I2 或高岭土催化下，硫氰化铵与芳环或芳杂环化合物在温和条件下发生硫氰化取代反应，产率很好2. 金属氰化物金属氰化物 在膦-鈀配合物或Cu(I)-二胺配合物催化下，可与卤代芳烃进行氰解反应，得到芳基氰化物在氧气中，三氯化钌(RuCl3)催化下，氰化钠可取代叔胺的 -氢，得到相应的 -氨基氰化物 采用无毒的亚铁氰化物替代剧毒的氰化物进行氰化反应是这个反应最显著的优点3. 三甲基硅氰三甲基硅氰(TMSCN) 三甲基硅腈是毒性较小的氰化试剂，主要用于醛、酮、烯烃、炔烃、氮烯等双键或叁键的加成，即硅氰化反应在三氟醋酸碘苯以及三氟化硼催化下，三甲基硅腈还可以取代吡咯、噻吩的-氢生成相应的氰基衍生物S-Ligand二、高选择性氧化试剂二、高选择性氧化试剂(一一 ) 无机氧化试剂无机氧化试剂1. 氧气氧气(空气空气)O2,NHPI,4A MS, PhCN, 5070,14h。

O2, PhCH3,80,20h 选择适当的催化剂，不但可以使氧化反应加速，还能使氧化向着预定产物的方向进行，提高反应选择性，从而提高产物的收率，拓展氧气(空气)的利用范围 钒和钼催化剂可以催化烯烃在空气或氧气中的环氧化以及烯丙位氧化反应25,4.5h 1,3-二羰基铁、铁卟啉、钌卟啉、钌-氨基酸配合物、钌-噁唑啉配合物等催化的烯烃在氧气中的环氧化反应，选择性好，产率高O2,PhCl,100,2.57h 2,2,6,6-四甲基哌啶N-氧化物(TEMPO)、吡啶N-氧化物、N-甲基吗啡N-氧化物、三甲胺N-氧化物等可以催化醇在氧气或空气中发生氧化反应，得到醛或酮 2. 过氧化氢过氧化氢(H2O2) 过氧化氢是一种温和的氧化剂，氧化时放出新生态氧氧化反应通常在室温下进行，并且反应后不残留杂质，因而产物容易提纯过氧化氢在酸性介质中将烯烃氧化得到二羟基化合物，在碱性介质中氧化,-不饱和羰基化合物得到环氧化合物，在中性介质中氧化硫醚得到亚砜单纯以过氧化氢为氧化剂，选择性较差，产物复杂但在催化剂作用下，过氧化氢可以实现多种类型的选择性氧化反应 在三氯乙醛、六氯丙酮、六氟丙酮等含有吸电子基团的醛酮催化下，过氧化氢氧化烯烃得到环氧化物，该反应选择性好，产率高。

底物分子中含有羟基、醛、酮、缩醛、缩酮、醚键等官能团，均不受其影响3. 高锰酸盐高锰酸盐 高锰酸盐氧化能力强，对于各种可以被氧化的基团都能进行氧化，是一种通用的氧化剂但高锰酸盐对于许多底物氧化产物复杂，选择性差氧化芳环侧链成酸是其主要用途，侧链不论长短，氧化都只发生在-位，得到芳基甲酸在碱水溶液中氧化烯烃得到顺式二醇是高锰酸盐选择性氧化的另一重要用途4. 三氧化铬三氧化铬(CrO3)及铬酸衍生物及铬酸衍生物 铬酸是很强的氧化剂，氧化性类似于高锰酸盐，选择性较差三氧化铬可以将芳环侧链氧化成酸，侧链不论长短，氧化都只发生在-位，得到芳基甲酸还可以将酚、芳胺或稠环芳烃氧化成醌，将醇氧化为醛、酮等 三氧化铬吡啶配合物氧化伯、仲醇或烯丙位亚甲基成为醛、酮有很好的效果，特别是含有对酸敏感基团的底物，用此氧化很适宜5. 二氧化硒二氧化硒 (SeO2) 是一种选择性氧化剂，可以将羰基邻位、烯丙位、苄位及共轭体系中的活性甲基或亚甲基氧化成相应的羰基化合物，还可以将叔碳烷烃氧化成叔醇反应后SeO2被还原成Se，经氧气或硝酸氧化后重复使用6. 四氧化锇四氧化锇(OsO4) 四氧化锇可以将烯烃氧化成顺式二醇，反应条件温和，一般在室温下进行，且反应能定量发生。

但由于四氧化锇价格昂贵且有剧毒，现在一般只作为催化剂使用7. 四醋酸铅四醋酸铅(Pb(OAc)4) 四醋酸铅只对邻位二醇发生氧化裂解反应，不与1,3-二醇或1,4-二醇反应；可用于鉴别、纯化和分析不同的二元醇反应速度极快，且定量完成在合成上，一些不易制备的化合物可以利用此反应，在温。