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化学综合实验 Diels－Alder加成反应 －－蒽与马来酸酐加成反应 余涛 李少波 本实验的研究目的及意义 目的：掌握Diels-Alder反应机理、反应条件 意义： Diels-Alder反应具有适应范围广、选择性高、用途广泛、原子经济性高(原子利用率为lOO％)等特点，该反应在有机化合物的分离、鉴别以及合成中应用广泛。掌握该反应对以后实验研究和工作都有积极的作用。 本综合实验国内外研究现状 1928 年Otto Diels 和Karl Alder发现Diels-Alder 反应。 1931 年,O.Diels 和K.Alder用呋喃和马来酸在水相中施行了D-A反应; 1980 年,R.Breslow 和D.Rideout 报道了环戊二烯与丁烯酮在水相的D-A 反应,其反应速率比在异辛烷中快740倍,比在甲醇中快58倍;其加成产物的内向型为外向型的25 倍。 1960 年Yates 和Eaton发现AlCl3可以加速D-A反应的速度,发现B(III),Fe(II),Sn(IV)和Ti(IV)的卤代物也能成功催化D-A 反应。但这些催化剂的主要缺点在于对水和氧非常敏感,必须在无水条件下非质子溶剂中才有效,而且有使原料聚合的倾向。 2001 年Kim 等 对TiCl4,Ti(Opr-i )4 ，SnCl2 ，ZrCl4 ，AlEt2Cl,ZnCl2 ,BF3·Et2O等Lewis acid 在手性丙烯酰胺与环戊二烯反应合成(S)-二氢吲哚中的催化能力和立体选择性进行了研究,发现不同的Lewis acid 具有不同的选择性。 2001 年Kim的实验 1988 年,Yamamoto 等报道了第一个杂环D-A反应的高效手性Al(Ⅲ)催化剂,发现手性BINOL-AlMe 复合物(R)-9a,9b在各种非活性醛类10a和活性的Danishefsky 双烯的D-A 反应中具用高效催化作用 . 具有C2 对称性的双噁唑啉配体与铁(Ⅲ)、镁(Ⅱ)、铜(Ⅱ) 和铬(Ⅲ) 配位得到的手性配合物在不对称D-A反应中也给出了较好的结果。早在1991 年, Corey 等首次将铁(Ⅲ)及镁(Ⅱ) 和双噁唑啉配合物应用于反应, 得到了良好的催化效果,并提出了一定的解释。 1998 年, Kanemasa等报道了一个极为出众的双噁唑啉配体11, 它的多种金属形成的原位催化剂在环戊二烯与丙烯酰胺的D-A反应中表现出优异的对映选择性。 1992年由Tietze 等报道,杂双烯33 在二丙酮葡萄糖衍生的Ti(IV)Lewis 酸35的催化下生成立体专一的cis 产物34(88% ee) 是α,β-不饱和羰基化合物和富离子烯的反应合成22取代的2H-3,4-二氢吡喃的第一例,可以用作碳水化合物等天然产物前体合成. Diels-Alder反应 Diels-Alder反应是20世纪有机合成方面最主要的发现之一, 也是有机化学中非常重要的一类反应。所谓Diels-Alder反应是指含有共轭二烯结构的双烯体和含不饱和键的亲双烯体, 通过1, 4-加成得到环状烯烃, 故又称为双烯合成反应。 Diels-Alder反应的典型实例 环戊二烯与对苯醌或马来酸酐的加成反应 本综合实验的研究内容 Diels-Alder反应--蒽和马来酸酐的加成反应。 实验标题：Diels-Alder反应（9,10-二氢蒽-9,10-α,β-马来酸酐的合成） 实验目的： 通过马来酸酐与蒽的Diels-Alder加成反应制备9,10-二氢蒽-9,10-α,β-马来酸酐。 掌握马来酸酐与蒽反应机理、反应条件。 实验原理： 共轭双烯烃和亲双烯试剂发生1,4—加成反应，生成环己烯型化合物称为狄尔斯-阿德耳反应。狄尔斯—阿德耳(Diels-Alder)反应不仅是一个合成六元环有机化合物的重要方法，而且在理论上占有重要的位置。反应是一个亲双烯体对一个共扼双烯的1，4—加成反应，即包含着一个2π电子体系对一个4π电子体系的加成。因此该反应也称为[4+2]环加成反应。当双烯上含有烷基、烷氧基等给电子基团以及亲双烯体上含有羰基、羟基、酯基、氰基等吸电子基团时，反应速度加快。此反应是一步发生的协同反应，不存在活泼的反应中间体。Diels-Alder反应具有可逆性和立体定向的顺式加成两大特点。 蒽的中心环有双烯结构，在9，10—位上能与亲双烯试剂——顺丁烯二酸酐发生加成反应，生成稳定的加成物，但反应是可逆的。 试剂： 仪器： 圆底烧瓶（50ml），电热套 ，冷凝管，布氏漏斗 ，真空干燥器 药品： 蒽（2g），马来酸酐(1g)，二甲苯(20ml) 方案： 1.将2g蒽、1g马来酸酐和25ml无