有机锌试剂在有机合成中的若干应用

论文摘要

有机锌试剂是最早发现的有机金属试剂之一。由于有机锌试剂反应活性较低,使其具备良好的官能团兼容性,很高的化学、区域和立体选择性等优点。此外,有机锌试剂可以和许多过渡金属盐或配合物发生金属交换反应得到活性高的有机过渡金属试剂,可与多种亲电试剂反应。本论文主要研究了有机锌试剂在碳链延长和C-C键[1,2]迁移反应中的应用。此外,还研究了1,2-二取代环丙醇在各种条件下的开环反应。本论文共分五章。第一章:有机锌试剂的制备及其在有机合成中的应用首先对有机锌试剂的发展作了简要的介绍,然后主要就官能团化有机锌试剂的制备及其在有机合成中的应用作了详细的综述。第二章:研究了有机锌试剂在β-二酮的扩环和碳链延长反应中的应用本章研究了有机锌试剂F3CCO2ZnCH2I促进的β-二酮发生扩环和碳链延长的反应,以中等偏上的产率得到碳链延长的γ-二酮。在过量的混合有机锌试剂条件下,β-二酮能够发生碳链延长/环丙烷化反应,高产率和立体专一性地得到trans-1,2-二取代的环丙醇。同时,我们还研究了取代基团的电子效应和位阻效应对反应产率和区域选择性的影响。第三章:研究了有机锌试剂在α-溴代酮Aldol缩合和C-C键[1,2]迁移反应中的应用本章开发出一种以α-溴代酮为原料,在Furukawa试剂EtZnCH2I作用下制备β-二酮的新方法。在温和的实验条件下,芳香的α-溴代甲基酮可以很好地转化为β-二酮。该反应是通过α-溴代酮的Reformatsky型反应和C-C键[1,2]迁移进行的。对于脂肪的α-溴代酮,根据反应底物的不同,分别以中等产率得到2,4-二取代的呋喃和1,2-二取代的环丙醇,其立体化学是cis-构型。根据实验结果,我们提出了该反应的可能机理。第四章:报道了Et2Zn在β-溴代醇Semipinacol重排反应中的应用本章详细地研究了Et2Zn促进的β-溴代醇Semipinacol重排生成酮羰基化合物的反应,根据底物β-溴代醇的不同,可以高产率地获得扩环和缩环的羰基化合物。该反应有以下优点,反应条件温和、转化率高、官能团的兼容性和低于化学计量的反应试剂等。第五章:研究了1,2-二取代环丙醇在铜（Ⅱ）盐、酸以及碱作用下的开环反应本章详细地研究了由β-二酮制备的1,2-二取代环丙醇在硝酸铜、对甲苯磺酸以及氢氧化钠作用下的开环反应。硝酸铜作用的二取代环丙醇的开环反应,高区域选择性地发生“a”键断裂,得到α-亚甲基-γ-二酮;在二氯甲烷溶剂中,用对甲苯磺酸促进二取代环丙醇开环反应,得到主要产物是α-甲基-γ-二酮,同时得到少量的δ-二酮;当对甲苯磺酸促进的二取代环丙醇开环反应在甲醇溶剂和回流的条件下进行,高产率地得到2,3,5-三取代呋喃;在氢氧化钠条件下,取代环丙醇开环反应优先发生在“b”键位置,生成的主要产物是δ-二酮。通过对有机锌试剂参与的β-二酮的碳链延长反应、α-溴代酮的Aldol缩合和C-C键[1,2]迁移反应以及α-溴代醇的Semipinacol重排反应的研究,我们拓展了有机锌试剂在有机合成中的应用范围,这些新的合成方法有望在一些领域比如制药学和天然产物的全合成中有特殊的应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 有机锌试剂的制备及其在有机合成中的应用
• 1.1 前言
• 1.2 有机锌试剂的制备
• 1.2.1 金属锌直接氧化插入法制备有机锌试剂
• 1.2.2 碘锌交换反应制备有机锌试剂
• 2ZnI插入反应制备有机铜锌试剂'>1.2.3 通过ICH₂ZnI插入反应制备有机铜锌试剂
• 1.2.4 锌锂交换反应制备有机锌试剂
• 1.2.5 硼锌交换反应制备有机锌试剂
• 1.2.6 汞锌交换反应制备有机锌试剂
• 1.2.7 通过有机锆化合物制备有机锌试剂
• 1.2.8 电化学还原法制备有机锌试剂
• 1.3 有机锌试剂在有机合成中的应用
• 1.3.1 Barbier-type反应
• 1.3.2 Reformatsky反应
• 1.3.3 环丙烷化反应
• 1.3.4 偶联反应
• 1.3.5 有机锌试剂对双键的不对称加成反应
• 1.3.6 有机锌试剂对环氧化合物的开环反应
• 1.3.7 有机锌试剂对活泼亚甲基类化合物的扩环和碳链延长反应
• 1.4 课题的提出
• 1.5 参考文献
• 第2章 β-二酮在有机锌试剂作用下的扩环和碳链延长反应
• 2.1 前言
• 2.2 结果与讨论
• 2.3 结论
• 2.4 实验过程
• 2.4.1 仪器与试剂
• 2.4.2 原料制备
• 2.4.3 实验步骤及化合物的结构数据
• 2.5 参考文献
• 第3章 有机锌试剂促进的α-溴代酮Aldol缩合和C-C键[1,2]迁移反应
• 3.1 前言
• 3.2 结果与讨论
• 3.3 结论
• 3.4 实验过程
• 3.4.1 仪器与试剂
• 3.4.2 原料制备
• 3.4.3 实验步骤及化合物的结构数据
• 3.5 参考文献
• 2Zn促进的β-溴代醇的Semipinacol重排反应'>第4章 Et₂Zn促进的β-溴代醇的Semipinacol重排反应
• 4.1 前言
• 4.1.1 Semipinacol重排
• 4.1.2 β-硫取代基的羟基化合物的Semipinacol重排
• 4.1.3 β-重氮取代的羟基化合物的Semipinacol重排
• 4.1.4 烯丙醇经中间体β-卤代羟基化合物的Semipinacol重排
• 4.1.5 2,3-环氮羟基化合物的Semipinacol重排
• 4.1.6 Lewis酸促进的2,3-环氧羟基化合物的Semipinacol重排
• 4.1.7 有机锌试剂促进的2,3-环氧羟基化合物的Semipinacol重排反应
• 4.1.8 β-溴代羟基化合物的Semipinacol重排
• 4.2 结果与讨论
• 4.3 结论
• 4.4 实验过程
• 4.4.1 仪器与试剂
• 4.4.2 原料制备
• 4.4.3 β-溴代醇的Semipinacol重排反应一般步骤
• 4.5 参考文献
• 第5章 取代环丙醇在铜（Ⅱ）盐、酸和碱作用下的开环反应
• 5.1 前言
• 5.1.1 环丙醇及其衍生物开环生成α-亚甲基酮的反应
• 5.1.2 小结
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 铜（Ⅱ）盐促进的1,2-二取代环丙醇的开环反应
• 5.2.2 对甲苯磺酸促进的1,2-二取代环丙醇的开环反应
• 5.2.3 氢氧化钠促进的1,2-二取代环丙醇的开环反应
• 5.3 结论
• 5.4 实验过程
• 5.4.1 仪器与试剂
• 5.4.2 实验步骤及化合物的结构数据
• 5.5 参考文献
• 附录
• 1H/¹³C NMR谱图'>附录一、化合物24a的¹H/¹³C NMR谱图
• 1H/¹³C NMR谱图'>附录二、化合物37q的¹H/¹³C NMR谱图
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果