第五章基于有機(jī)硼硅錫鈀試劑的碳碳鍵形成的方法

1、有機(jī)合成有機(jī)合成 主講人：南光明主講人：南光明第五章第五章 基于有機(jī)硼、硅、錫、基于有機(jī)硼、硅、錫、 鈀試劑的碳鈀試劑的碳- -碳鍵形成的方法碳鍵形成的方法主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：5.15.1有機(jī)硼試劑在碳有機(jī)硼試劑在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用5.1.1 5.1.1 有機(jī)硼試劑的制備有機(jī)硼試劑的制備5.1.2 5.1.2 基于有機(jī)硼試劑的碳基于有機(jī)硼試劑的碳- -碳鍵形成方法碳鍵形成方法5.2 5.2 有機(jī)硅化合物在碳有機(jī)硅化合物在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用5.2.1 5.2.1 硅元素及有機(jī)硅化合物的結(jié)構(gòu)效應(yīng)硅元素及有機(jī)硅化合物的結(jié)構(gòu)效應(yīng)5.2.2 5.2.2 基于有

2、機(jī)硅試劑的碳基于有機(jī)硅試劑的碳- -碳鍵形成方法碳鍵形成方法r3b r2boh r2bor rb(oh)2 rb(or)2 有機(jī)硼試劑的制備有機(jī)硼試劑的制備 烷基硼和烯基硼試劑的制備：通過烯烴與炔烴的烷基硼和烯基硼試劑的制備：通過烯烴與炔烴的硼氫化制備，非對稱的硼氫化主要發(fā)生在取代較硼氫化制備，非對稱的硼氫化主要發(fā)生在取代較少的碳上少的碳上+b2h6bb+rr +oobhrhrb 無法通過硼氫化制備的甲基、芳基、雜芳基和芐基無法通過硼氫化制備的甲基、芳基、雜芳基和芐基硼烷，可以通過二烷基鋰與二烷基硼反應(yīng)制得硼烷，可以通過二烷基鋰與二烷基硼反應(yīng)制得rrbh + rculirrbr + rcuh-

3、 li+5.1.2 5.1.2 基于有機(jī)硼試劑的碳基于有機(jī)硼試劑的碳- -碳鍵形成方法碳鍵形成方法5.1.2.1 5.1.2.1 基于酸根型硼配合物硼基于酸根型硼配合物硼- -碳烷基親核碳烷基親核遷移的方法遷移的方法 三價有機(jī)硼烷具有一定的三價有機(jī)硼烷具有一定的lewislewis酸性，親核酸性，親核試劑（試劑（lewislewis堿）與三烷基硼反應(yīng)可以形成四配堿）與三烷基硼反應(yīng)可以形成四配位的硼加合物，稱酸根型硼配合物。適用的親核位的硼加合物，稱酸根型硼配合物。適用的親核試劑包括一氧化碳、氰基、有機(jī)鋰試劑等碳親核試劑包括一氧化碳、氰基、有機(jī)鋰試劑等碳親核試劑。試劑。 羰基化反應(yīng)：具有羰基化反

4、應(yīng)：具有l(wèi)ewislewis酸的三烷基硼可與具有酸的三烷基硼可與具有l(wèi)ewislewis堿的一氧化碳反應(yīng)形成酸根型配合物，然后堿的一氧化碳反應(yīng)形成酸根型配合物，然后硼原子上的烷基可向碳親電中心遷移，中間體經(jīng)硼原子上的烷基可向碳親電中心遷移，中間體經(jīng)還原或氧化后，分別可得到醇、醛、酮、或叔醇還原或氧化后，分別可得到醇、醛、酮、或叔醇r3b + :nu=xr2bnurxr2bnurxr3b + :nur3bnuer2bnu + r er3b + :cor2bc orr2bcornabh4100de, h2o100der2bchohrch2ohohrbohcr2ohr2c=oo=bcr3h2o2r3

5、cohr 為了得到單烷基轉(zhuǎn)移產(chǎn)物，則反應(yīng)需要在還原劑存為了得到單烷基轉(zhuǎn)移產(chǎn)物，則反應(yīng)需要在還原劑存在下進(jìn)行，形成的單烷基轉(zhuǎn)移中間體被還原劑還原，在下進(jìn)行，形成的單烷基轉(zhuǎn)移中間體被還原劑還原，從而終止烷基遷移反應(yīng)；在水存在下，則可使遷移從而終止烷基遷移反應(yīng)；在水存在下，則可使遷移二烷基終止。二烷基終止。 環(huán)酮的合成環(huán)酮的合成：bh2xbx(1) co, h2o(2) h2o2, ch3coonaco5.1.2.3 5.1.2.3 有機(jī)硼化合物的偶聯(lián)反應(yīng)：有機(jī)硼化合物的偶聯(lián)反應(yīng)：suzuki suzuki reactionreaction 此反應(yīng)是芳基或烯基硼化合物在鈀催化劑促進(jìn)下此反應(yīng)是芳基或烯

6、基硼化合物在鈀催化劑促進(jìn)下與芳基鹵或烯基鹵的交叉偶聯(lián)反應(yīng)與芳基鹵或烯基鹵的交叉偶聯(lián)反應(yīng) 是連接芳基是連接芳基- -烯基和烯基烯基和烯基- -烯基的重要方法之一烯基的重要方法之一 用于此反應(yīng)的有機(jī)硼化合物包括：芳基硼酸用于此反應(yīng)的有機(jī)硼化合物包括：芳基硼酸 、二烷基硼酸酯和烷基硼烷，組分幾何構(gòu)型保持。二烷基硼酸酯和烷基硼烷，組分幾何構(gòu)型保持。rbx2hh+rhhy(ph3p)4pdhhrhhrx= oh, or, r; y= br, i(h2c)5h3chhb(o-i -pr)2(ph3p)4pd+i-phnaoet(h2c)5h3chhph特殊情況：特殊情況：9-bbn9-bbn衍生物硼原子上

7、的烷基可在衍生物硼原子上的烷基可在鈀催化下與烯鹵或芳鹵偶聯(lián)鈀催化下與烯鹵或芳鹵偶聯(lián)bh+bsphbrpd(pph)4k3po4sph5.2 5.2 有機(jī)硅化合物在碳有機(jī)硅化合物在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用 5.2.1 5.2.1 硅元素及有機(jī)硅化合物的結(jié)構(gòu)效應(yīng)硅元素及有機(jī)硅化合物的結(jié)構(gòu)效應(yīng) 5.2.2 5.2.2 基于有機(jī)硅試劑的碳基于有機(jī)硅試劑的碳- -碳鍵形成方法碳鍵形成方法 含硅的碳親核試劑烯丙基硅烷（含硅的碳親核試劑烯丙基硅烷（allylic allylic silanesilane）, , 烯醇硅醚（烯醇硅醚（silyl enol ethersilyl enol eth

8、er）, , 乙乙烯基硅烷類試劑（烯基硅烷類試劑（vinylic silanevinylic silane）, , 含硅的含硅的-碳負(fù)離子試劑碳負(fù)離子試劑烯丙基三甲基硅烷的制備：常用的是從相應(yīng)的鹵代物烯丙基三甲基硅烷的制備：常用的是從相應(yīng)的鹵代物出發(fā)，經(jīng)過有機(jī)金屬化合物的硅化制備出發(fā)，經(jīng)過有機(jī)金屬化合物的硅化制備brmget2omgbrme3siclet2osime3clhsicl3, cuinet3sicl3memgbret2osime3 在在lewislewis酸催化下，烯丙型基三甲基硅烷可與醛、酸催化下，烯丙型基三甲基硅烷可與醛、酮、亞胺等發(fā)生加成或加成酮、亞胺等發(fā)生加成或加成- -消除

9、反應(yīng)；可與酰鹵消除反應(yīng)；可與酰鹵發(fā)生?；H核取代反應(yīng)。發(fā)生酰基親核取代反應(yīng)。 n-c6h13cho +sime3ticl4ch2cl2, h2on-c6h13ohphcocl +sime3alcl3ch2cl2, h2ophophosime3ticl4, ch2cl2-78depho烯丙基型三甲基硅烷作為烯丙基負(fù)離子合成子表現(xiàn)以烯丙基型三甲基硅烷作為烯丙基負(fù)離子合成子表現(xiàn)以下四個方面的優(yōu)點(diǎn)：下四個方面的優(yōu)點(diǎn)：區(qū)域?qū)Ｒ恍裕合┍腿谆柰榕c親電試劑的加區(qū)域?qū)Ｒ恍裕合┍腿谆柰榕c親電試劑的加成總是發(fā)生在成總是發(fā)生在-位，而相應(yīng)的格氏試劑的加成將位，而相應(yīng)的格氏試劑的加成將導(dǎo)向?qū)?位與位與

10、-位的加成混合物。位的加成混合物。反應(yīng)可在酸性條件下進(jìn)行，因而可用于對堿性條件反應(yīng)可在酸性條件下進(jìn)行，因而可用于對堿性條件敏感的底物敏感的底物對對，-不飽和酮的加成不飽和酮的加成高度的立體選擇性，（高度的立體選擇性，（e e）- -和（和（z z）-2-2-丁烯基三甲丁烯基三甲基硅烷與醛反應(yīng)均得到羥基與甲基的同側(cè)物基硅烷與醛反應(yīng)均得到羥基與甲基的同側(cè)物區(qū)域?qū)Ｒ恍?sime3rcohohr對對，-不飽和酮的加成不飽和酮的加成osime3omgbroh2culi1, 2 and 1,4高度的立體選擇性，（高度的立體選擇性，（e e）- -和（和（z z）-2-2-丁烯基三甲丁烯基三甲基硅烷與醛反應(yīng)

11、均得到羥基與甲基的同側(cè)物基硅烷與醛反應(yīng)均得到羥基與甲基的同側(cè)物sime3rohohrhh5-2-2-2 5-2-2-2 烯基和炔基三甲基硅烷類親核試劑烯基和炔基三甲基硅烷類親核試劑 烯基硅烷主要是通過烯基金屬與氯硅烷反應(yīng)制備烯基硅烷主要是通過烯基金屬與氯硅烷反應(yīng)制備 在在lewislewis酸催化下，烯基硅烷和炔基硅烷可與酰氯酸催化下，烯基硅烷和炔基硅烷可與酰氯反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成，-烯酮或烯酮或，-炔酮。炔酮。 烯基硅烷的反應(yīng)具有立體專一性，在反應(yīng)中，烯烯基硅烷的反應(yīng)具有立體專一性，在反應(yīng)中，烯基的幾何構(gòu)型保持基的幾何構(gòu)型保持mgbr+me3siclsime3lioet+me3siclsim

12、e3oethsime3acclalcl3hosime3acclalcl3o5.2.2.3 5.2.2.3 硅基穩(wěn)定的硅基穩(wěn)定的-碳負(fù)離子碳負(fù)離子硅基硅基-碳負(fù)離子可以通過三種方式產(chǎn)生：碳負(fù)離子可以通過三種方式產(chǎn)生： 有機(jī)硅化合物的有機(jī)硅化合物的-去質(zhì)子化去質(zhì)子化 通過通過-硅基鹵代烴制備相應(yīng)的格氏試劑硅基鹵代烴制備相應(yīng)的格氏試劑 通過有機(jī)鋰化合物對三甲基乙烯基硅烷的加成產(chǎn)生通過有機(jī)鋰化合物對三甲基乙烯基硅烷的加成產(chǎn)生 peterson reaction:the synthesis of alkene peterson reaction:the synthesis of alkene from

13、-silyl carbanions (lithium, magnesium from -silyl carbanions (lithium, magnesium salt) and carbonyl compound in cases, where salt) and carbonyl compound in cases, where seperation of -silylalcohol seperation of -silylalcohol diastereoisomers can be achieved, pure z or diastereoisomers can be achieve

14、d, pure z or e olefins can be isolated. acidic workup e olefins can be isolated. acidic workup gives anti elimination, while basic gives anti elimination, while basic condition gives syn elimination. condition gives syn elimination. sime3s-bulithf, -70desime3lime3sicl+ mgme3simgclsime3rlirsime3li 含硅

15、含硅-碳負(fù)離子的試劑或中間體主要通過對羰基碳負(fù)離子的試劑或中間體主要通過對羰基化合物的加成（化合物的加成（petersonpeterson反應(yīng)的第一步，然后，進(jìn)反應(yīng)的第一步，然后，進(jìn)行消除，兩種條件，兩種產(chǎn)物）而在合成中獲得應(yīng)行消除，兩種條件，兩種產(chǎn)物）而在合成中獲得應(yīng)用。用。xsime3(1) base(2) r1chohr1omsime3xr1homsime3xhr1ohsime3xr1xr1xro+rsime3orsime3rr+rr-硅基格氏試劑在合成烯丙基型硅烷中的應(yīng)用：與硅基格氏試劑在合成烯丙基型硅烷中的應(yīng)用：與醛、酮反應(yīng)，也可與羧酸衍生物反應(yīng)制備烯丙型硅烷醛、酮反應(yīng)，也可與羧酸衍

16、生物反應(yīng)制備烯丙型硅烷+roxme3sich2mgclcecl3rhosime3sime3sio2rsime3由于有機(jī)硅在氟離子存在下，硅基可以被氧化由于有機(jī)硅在氟離子存在下，硅基可以被氧化- -羥基羥基化：有機(jī)硅化合物可以用于手性醇的不對稱合成?；河袡C(jī)硅化合物可以用于手性醇的不對稱合成。nomesiph(1)n-buli, et2o(2) n-pr-inomesiphh2o2, kf, nahco3hoph5.3 5.3 有機(jī)錫化合物在碳有機(jī)錫化合物在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用5.3.1 5.3.1 間接用于碳間接用于碳- -碳鍵形成的有機(jī)錫化合物碳鍵形成的有機(jī)錫化合物間接用

17、于碳間接用于碳- -碳鍵形成的有機(jī)錫化合物主要有兩種：碳鍵形成的有機(jī)錫化合物主要有兩種： 三丁基錫氫三丁基錫氫 三丁基氯化錫三丁基氯化錫三丁基錫氫三丁基錫氫 最大特點(diǎn)是錫最大特點(diǎn)是錫- -氫鍵弱，易發(fā)生均裂產(chǎn)生三丁基氫鍵弱，易發(fā)生均裂產(chǎn)生三丁基錫自由基，進(jìn)行自由基的碳碳鍵的形成反應(yīng)錫自由基，進(jìn)行自由基的碳碳鍵的形成反應(yīng) 對碳碳重鍵的加成（錫氫化反應(yīng)）對碳碳重鍵的加成（錫氫化反應(yīng)） 強(qiáng)堿去質(zhì)子，然后與醛反應(yīng)，以制備官能化的有強(qiáng)堿去質(zhì)子，然后與醛反應(yīng)，以制備官能化的有機(jī)錫化合物機(jī)錫化合物rcch(n-bu)3snhalbnrch=chsn(n-bu)3aibnn nnn三丁基氯化錫三丁基氯化錫：

18、用用nabh3cnnabh3cn還原以現(xiàn)場產(chǎn)生還原以現(xiàn)場產(chǎn)生bu3snh, bu3snh, 用于自由基反用于自由基反應(yīng)應(yīng) 用于與有機(jī)金屬試劑反應(yīng)以制備親核性金屬錫化物用于與有機(jī)金屬試劑反應(yīng)以制備親核性金屬錫化物meomgbr + brsnme3meosnme35.3.2 5.3.2 直接用于碳直接用于碳- -碳鍵形成的有機(jī)錫化合物碳鍵形成的有機(jī)錫化合物 三類有機(jī)錫化合物可直接用于碳三類有機(jī)錫化合物可直接用于碳- -碳鍵形成碳鍵形成1 1 烯丙型基三丁基錫烷烯丙型基三丁基錫烷2 2 烯基芳基三丁基錫烷烯基芳基三丁基錫烷3 -3 -烷氧基錫烷和烷氧基錫烷和-氨基錫烷氨基錫烷1 1 烯丙型基三丁基錫

19、烷：比烯丙型三甲基硅烷活性烯丙型基三丁基錫烷：比烯丙型三甲基硅烷活性高，具有相似的反應(yīng)。與醛發(fā)生親核加成反應(yīng)，高，具有相似的反應(yīng)。與醛發(fā)生親核加成反應(yīng)，烯丙型基三丁基錫烷與親電試劑反應(yīng)區(qū)域?qū)Ｒ坏南┍突』a烷與親電試劑反應(yīng)區(qū)域?qū)Ｒ坏陌l(fā)生在發(fā)生在-位，反應(yīng)伴隨者雙鍵遷移位，反應(yīng)伴隨者雙鍵遷移mgbr2+n-bu3sn2o2sn(n-bu)3sn(n-bu)3clcho+100declohphcho +isnh2ophohbarbier modesn(n-bu)3phchobf3, -78dephohch32 2 烯基、芳基三丁基錫烷烯基、芳基三丁基錫烷 烯基、芳基錫烷與烯基鹵，在鈀催化下，發(fā)

20、生偶聯(lián)烯基、芳基錫烷與烯基鹵，在鈀催化下，發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，此反應(yīng)叫做反應(yīng)，此反應(yīng)叫做stillestille偶聯(lián)反應(yīng)，是烯基偶聯(lián)反應(yīng)，是烯基- -烯基、烯基、烯基烯基- -芳基、芳基芳基、芳基- -芳基間形成碳芳基間形成碳- -碳鍵的重要方法。碳鍵的重要方法。三氟甲基磺酸烯基酯也可用于與烯基錫的偶聯(lián)反應(yīng)三氟甲基磺酸烯基酯也可用于與烯基錫的偶聯(lián)反應(yīng)meosnbu3 +tfono2pdcl2(pph3)2licl, dmfmeono2snme3 +iohpdcl2oh5.4 5.4 鈀催化的碳鈀催化的碳- -碳鍵的形成反應(yīng)碳鍵的形成反應(yīng) 具有合成價值的有機(jī)反應(yīng)大都通過分子中官能團(tuán)具有合成價值的有機(jī)反

21、應(yīng)大都通過分子中官能團(tuán)的活化而實(shí)現(xiàn)，不帶官能團(tuán)的簡單烷烴類化合物的活化而實(shí)現(xiàn)，不帶官能團(tuán)的簡單烷烴類化合物難以進(jìn)行反應(yīng)，因而開發(fā)有機(jī)分子新的活化方法，難以進(jìn)行反應(yīng)，因而開發(fā)有機(jī)分子新的活化方法，發(fā)掘新的反應(yīng)性，是發(fā)展有機(jī)合成新方法的基本發(fā)掘新的反應(yīng)性，是發(fā)展有機(jī)合成新方法的基本途徑。除官能團(tuán)外，有機(jī)分子可通過兩種方式活途徑。除官能團(tuán)外，有機(jī)分子可通過兩種方式活化：通過有機(jī)金屬化合物活化；通過微生物、酶化：通過有機(jī)金屬化合物活化；通過微生物、酶等生物體系活化。等生物體系活化。5.4.1 5.4.1 有機(jī)鈀化合物在碳有機(jī)鈀化合物在碳- -碳鍵形成中的應(yīng)用碳鍵形成中的應(yīng)用 有機(jī)鈀催化的碳有機(jī)鈀催化的

22、碳- -碳鍵形成方法在有機(jī)合成中占碳鍵形成方法在有機(jī)合成中占有重要地位，最重要的是：有重要地位，最重要的是： heck reaction heck reaction stille reaction stille reaction suzuki reactionsuzuki reaction sonogashira reaction sonogashira reaction 四個人名反應(yīng)。四個人名反應(yīng)。 heckheck反應(yīng)：烯基或芳基鹵、三氟甲磺酸的芳基或反應(yīng)：烯基或芳基鹵、三氟甲磺酸的芳基或烯基酯、碘鹽、重氮鹽在烯基酯、碘鹽、重氮鹽在pd()pd()催化下與烯烴的催化下與烯烴的偶聯(lián)反應(yīng)偶聯(lián)反應(yīng)ar-x +rpdlnarrcli+nobnnobnclpd(oac)2, bu4nclacok, dmf, 80de stillestille反應(yīng)：芳基、烯基錫烷與芳基、烯基、芐反應(yīng)：芳基、烯基錫烷與芳基、烯基、芐基、烯丙基