第二章 基于非稳定碳负离子地碳-碳键形成方法.ppt

有机合成 主讲人：南光明 第二章 基于非稳定碳负离子的碳-碳键形成方法 主要内容： 形成碳负离子的原理 有机镁和有机锂试剂的制备与反应性 格氏试剂和有机锂试剂的反应与合成应用 Barbier反应及相关反应 有机铈试剂 有机锌试剂 有机铜试剂的制备及合成 2.1 形成碳负离子的原理 碳杂原子C-X键，碳的电负性通常小于杂原子，因而，碳原子是正极化的，反之，则是负极化的。键的极化，无论是正极化或负极化效应都可沿着共轭体系传递到共轭体系的末端. 金属原子可让出键合电子对形成一个碳负离子，该亲核的碳可以进攻另一亲电的试剂 2.2 有机镁和有机锂试剂的制备与反应性 2.2.1 有机镁试剂（格氏试剂-Grignard）的制备 1900年，法国化学家Grignard使用金属镁卤代烃在醚中反应得均相的有机镁试剂，是活泼的碳亲核试剂，1912年诺贝尔化学奖 格氏试剂还可以通过氢-镁交换进行，即通过对酸性较强的碳基酸的去质子化实现质子-镁的交换制备 2.2.1.2 有机镁试剂的反应性 有机镁试剂的反应性以亲核性为主，是一类优良的亲核试剂，可与醛、酮、羧酸酯等羧酸衍生物发生亲核加成反应；格氏试剂的碱性反应（格氏试剂制备格氏试剂） 2.2.2.1.1 卤代烷与金属锂反应制备 由于有机锂的碱性强，用乙醚做溶剂制备时，需要低于-10℃以下进行。烯丙基氯、苄基氯易发生Wurtz类偶联反应此法不适宜制备此类有机锂试剂 2.2.2.1.2 通过金属-氢交换制备 烃的直接锂化主要取决于被交换氢的相对酸性，酸性比较强的烃（末端炔和三芳基甲烷） 芳环上的配位性基团如烷氧基、胺基、酰胺基等可与锂离子配位，有显著的导向作用，可决定去质子化的位置与速度，一般在导向基的邻位或邻位甲基上 芳香、烯氢、苄基、和烯丙位上的氢酸性很弱，当其带α、β-杂原子取代基时，具有活化作用，可增加相应氢的酸性 2.2.2.1.3 通过金属-卤素交换制备 通过金属-卤素交换，该法主要用于1-烯基锂或芳基锂的制备，一般的卤代烃在交换时伴随着Wurtz偶联等副反应 当所用的有机锂试剂为叔丁基锂时，交换反应需要2摩尔数的叔丁基锂（？），此类反应进行的方向是朝着生成更稳定的有机锂化合物，即金属连接到电负性更大的碳上。由于芳基和烯基的电负性大于脂肪碳（SP2＞SP3）,所以芳基-金属化合物可以从脂肪-金属化合物制备 2.2.2.1.4 通过金属-金属交换制备 特别适合于制备活泼的烯丙基锂和苄基锂 2.2.2.1.5 通过还原锂化制备 带有苯硫基、苯氧基、苯砜基、氯、氰基等基团的化合物或环氧化合物用萘锂（LN）,二甲基氮基奈锂(LDMAN），4，4’-二叔丁基联苯锂（LiDBB）还原锂化制备有机锂 2.2.2.1.6 通过Shaprio反应制备 Shaprio反应是合成烯基锂的特殊方法，此法是首先把酮转化成对甲基苯磺酰腙，然后加入两倍量的正丁基锂作用即可产生烯基锂 2.2.2.2 有机锂试剂的反应性 有机锂试剂具有强亲核性和强碱性两种反应性。因为是强亲核性试剂，可与醛、酮、酯、羧酸盐、酰胺等羧酸衍生物发生亲核加成反应，同时，由于是强碱，能发生强碱的反应 2.3 格氏试剂和有机锂试剂的反应与合成应用2.3.1 与烃基化试剂反应 格氏试剂和有机锂试剂与烃基化试剂的偶联反应（wurtz reaction）一般副反应多，产率较低，合成价值不大，只有与甲基、烯丙基或苄基卤等活泼卤代烃反应有一定的合成价值；与磺酸烷基酯进行偶联反应，收率好 烯丙基锂和苄基锂可与仲卤代烃反应，与手性仲卤代烃反应观察到高度的构型翻转。烯丙基锂或芳基锂与碘代烷或溴丙烯类试剂的烷基化反应 2.3.2 与醛酮反应 格氏试剂的最重要用途是与羰基化合物反应。与醛、酮反应可分别得到仲醇和叔醇。与二氧化碳反应得到羧酸。一般可能的机理涉及一个三分子配合物 局限性：当酮和格氏试剂的位阻大时，可发生两个 副反应 （1）如果在酮的两侧至少有一个α-H时，可能发生烯醇化，此时格氏试剂作为一个碱夺取酮的α-H而非作为亲核试剂，这样首先产生烯醇负离子，水解后重新生成原料酮 结论 有机锂试剂可与醛酮发生加成反应，这是有机锂试剂的主要合成应用。与格氏试剂不同的是，有机锂试剂的亲核性更强，与位阻大的酮反应不发生还原副反应，因此，从位阻大的酮合成多取代的醇宜用有机锂试剂 2.3.3 与羧酸衍生物反应 2.3.3.1 与羧酸衍生物反应合成醇 一般而言，格氏试剂与羧酸酯、内酯或酰氯的反应难以停留在酮的阶段，后者更活泼（酰氯除外），进一步的加成反应速度更快，直接生成叔醇，一般情况下，不能通过格氏试剂与羧酸衍生物的加成合成酮，但可用于含两个相同烷基的叔醇的制备 2.3.3.