王娟 化学实验设计.docVIP

重庆大学研究生专业实验教学 实验报告书 实验课程名称： 化学实验设计 实验指导教师： 李 杨 学 院： 化学化工学院 专业及类别： 有机化学（学术） 学 号： 20121802033 姓 名： 王 娟 实验日期： 2013.09 成 绩： 重庆大学研究生院制 化学实验设计实验报告 实验名称 苯炔化学的区域选择性问题研究 实验时间 2013.09 实验目的 1. 制备出苯炔前体； 2. 利用制备的苯炔前体进行反应，希望能实现苯炔化学的区域选择性。 实验仪器设备 仪器设备：电子分析天平，旋转蒸发仪，磁力搅拌器，核磁共振仪器；常用玻璃器具。 2. 实验试剂：对甲氧基苯酚，溴素，对甲苯磺酰基的多醚化合物(TsOR)(自制)，氢化钠(60%)，二氯甲烷，四氢呋喃。 三、实验原理 近些年来，苯炔化学成为了一个新的研究热点。然而，由于在非对称的苯炔上发生的反应常常没有区域选择性，同时得到的混合产物性质相近，又难以分离，因此苯炔反应在合成化学中的应用受到很大的约束。目前以苯炔为中间体合成的天然化合物仅仅75种[1]，与浩如烟海的天然产物结构相比较，还有很大的提升潜力。 针对这样一个区域选择性问题，目前可以实现苯炔的区域选择的方法主要有三种： 空间位阻效应[2]，诱导效应[3]，分子内反应[4-6]。但是这三种方法或多或少存在一些不足，适用范围比较窄，还有待发展。 通过查阅文献我们发现冠醚能很好的跟碱金属离子配位，因此我们就想可不可以利用一个富氧的醚链作为导向基团，再通过外加的金属离子与苯炔及与苯炔反应的底物进行配位，利用金属离子与氧之间的配位将分子间的反应变成一个类似于分子内的反应，由此便可实现苯炔反应的区域选择性，设计理念见右下图。由于苯炔前体和与苯炔反应的底物上都连有富氧的醚链，当反应时，有可能金属离子跟两个苯炔配位也可能是跟两个底物配位，出现这种情况之后，就无法将苯炔与底物间的反应变为一个分子内的反应，与我们的初衷相悖。由于金属离子与氧的配位数有限，我们可以通过调节苯炔与底物上醚链的长短，即氧原子的多少，尽量避免这种情况。同时也可以改变金属离子，从而调节醚链与金属离子的配位。 设计合成出单溴代苯炔前体B1~B3(见Scheme 1) 并将其与糠醇衍生物底物进行环加成反应。调控反应条件，希望能得到与设计相符的结果。 四、实验内容 制备苯炔前体的合成路线（见Scheme 1）： 将2-溴-4-甲氧基苯酚(5g,24.6mmol,1.0eq.)，tosylate[1](6.3g,27mmol,1.1eq.)，K2CO3(5.1g,36.9mmol,1.5eq.)在150mL DMF，80℃下反应60h。后处理：向反应混合物中加入乙酸乙酯，用10%的氢氧化钠溶液将有机相洗3次，用水洗3次，再用饱和食盐水洗一次，最后用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，再利用硅胶柱分离纯化（P:E=1:0,10:1,8:1），得到产物，记为B1。相同实验条件，2-溴-4-甲氧基苯酚分别与tosylate[2]，tosylate[3]反应得到化合物B2（5.5g,80%），化合物B3(4.2g,50%)。 将化合物B1或B3加入强碱拔H，生成苯炔与Dn进行环加成反应，记录实现条件，将反应粗品作核磁共振氢谱，记录结果。 五、实验数据 制备得到的本炔前体： B1：4.0g(64%)，B2：5.5g(80%)，B3: 4.2g(50%)（均为黄色油状液体） 环加成反应： 苯炔前体 Dn Solvents 反应条件 结果 B1 D1 THF NaNH2, r.t.→50℃ 低产率 1:1 D2 NaNH2, r.t.→50℃ LDA, -78℃ D3 NaNH2, r.t.→50℃ D4 NaNH2, r.t.→50℃ t-BuOK(3eq), r.t.→50℃ 无反应 B3 D1 NaNH2, r.t.→50℃ 低产率 1:1 D2 NaNH2, r.t.→50℃ D3 NaNH2, r.t.→50℃ D4 NaNH2, 0℃→50℃ 六、数据处理及结果分析 列举B1和D1的核磁图为例：根据文献合成出含有类似结构化合物在5.71和5.96处出现了特征峰，因此以产物中烯烃的峰为特征峰分析粗品核磁。通过分析，由于我们用的底物是糠醇醚，使得产物烯烃上的氢的化学位移发生了改变，最后确定化学位移为5.90，4.80和4.75左右的峰为产物烯烃上的两个氢的峰。其中5.90处感觉是一个dd峰，通过计算耦合常数，发现其应该是两个d峰相互重合在一起。因此，化学位移为5.90，4.80和4.75左右是四个氢的峰，而一个烯键上只有两个氢，因此我们得到的是一个混合物（两个醚链之间的相对位置不一样）。通过积分发现，两组氢的积分比大约为1:1，并未得