周艷斐 鄭土才* 史芳芳 葉山海 王小青
(1.衢州學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院,324000;2浙江海昇化學(xué)有限公司,324004:浙江 衢州)
三苯基膦與鹵代烴反應(yīng)生成季鏻鹽,再用堿處理得到磷葉立德(ylide),也稱Wittig試劑。它與醛、酮的羰基反應(yīng)生成烯烴,也稱Wittig反應(yīng),是形成C=C鍵的重要方法[1-2]。
但經(jīng)典的Wittig反應(yīng)存在諸多缺陷,因此出現(xiàn)了許多改良方法,其中最重要的是以膦酸酯代替季鏻鹽的方法,習(xí)慣稱作Horner-Emmons、Wadsworth-Emmons、Wittig-Horner、Horner-Wadsworth-Emmons等法,可以僅是指膦酸酯與羰基化合物的縮合反應(yīng),也可以是指包括鹵代烴與亞磷酸酯制備膦酸酯的反應(yīng)(稱Arbuzov重排或Michaelis-Arbuzov重排)在內(nèi)的整個反應(yīng)過程[1]:
由于膦酸酯易于制備,成本較低,生成的副產(chǎn)物磷酸酯易溶于水,同時膦酸酯的α-碳負離子又具有較高的反應(yīng)性,因此該反應(yīng)的應(yīng)用十分廣泛[1-2]。
陳中元、李德江和韓興春等曾綜述或介紹過Wittig-Horner反應(yīng)等在農(nóng)藥、醫(yī)藥、液晶材料、有機發(fā)光材料、天然產(chǎn)物等合成中的應(yīng)用,討論了該反應(yīng)的機理和立體化學(xué)等[3-5]。本文對近年來該反應(yīng)在合成醫(yī)藥、農(nóng)藥等生物活性化合物中的應(yīng)用進行評述。
陳國華等以P(OEt)3和氯乙酸乙酯等為原料,經(jīng)Arbuzov重排、Wittig-Horner縮合等反應(yīng)制得抗癲癇藥普瑞巴林[6]。其中Arbuzov重排的收率97.8%,Horner縮合在質(zhì)量分數(shù)60%的NaH作用下與異戊醛在THF中低溫進行,得到中間體
收率89.1%。
邵懷啟等報道以(R)-2-(三苯甲胺基)丙醛與二乙氧基膦?;宜嵋阴ピ诋惗』?四氫呋喃 (n-BuLi/THF)中經(jīng)Horner縮合得到中間體(Tr為三苯基,Et為乙基)
收率85%。再經(jīng)鈀炭催化加氫、脫保護等得到(R)-2-甲基吡咯烷[7]。
蔡小華等報道二乙氧基乙酸乙酯先轉(zhuǎn)化為2-氯-2-乙氧基乙酸乙酯,再經(jīng)Arbuzov重排生成三乙氧基磷酰乙酸乙酯,收率95%,然后與4-芐氧基苯甲醛、NaH在THF中經(jīng)Horner-Wadsworth-Emmons反應(yīng)生成中間體
收率94%。再經(jīng)催化氫化、酯水解等制得(S)-2-乙氧基-3-(4-羥基苯基)丙酸乙酯[8]。
蔣龍等報道2,3-二氫苯并呋喃經(jīng)Vilsmeier甲?;?,再與二乙氧基膦?;宜嵋阴ピ贜aH質(zhì)量分數(shù)60%的THF中進行Wittig-Horner縮合,得到3-(2,3-二氫苯并呋喃-5-基)-2-丙烯酸乙酯,收率85.2%。再經(jīng)催化加氫、溴化、水解等反應(yīng)得到1,2,6,7-四氫-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮,最后再與氰甲基磷酸二乙酯NaH在質(zhì)量分數(shù)60%的THF中進行Wittig-Horner縮合得到 (E)-2-(1,2,6,7-四氫-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-亞基)乙腈,收率62.5%,再經(jīng)數(shù)步反應(yīng)得到非成癮性催眠藥雷美替胺(DMF為N,N-二甲基甲酰胺)[9]:
陳云華等以Wittig-Horner縮合、溴代等反應(yīng)合成了具有肌松、鎮(zhèn)咳、抗癲癇等作用的(R)-巴氯芬,其中對氯苯乙酮與二乙氧基膦酰基乙酸乙酯在NaH質(zhì)量分數(shù)60%的THF中進行Wittig-Horner縮合得到中間體
收率85%[10]。
陳云華等以異乙酰香草酮為原料,經(jīng)烷基化、Wittig-Horner縮合、溴代等反應(yīng)合成了磷酸二酯酶抑制劑(R)-咯利普蘭,總收率34%,其中4-甲氧基-3-環(huán)戊氧基苯乙酮在NaH/THF中與二乙氧基膦?;宜嵋阴ソ?jīng)Wittig-Horner縮合制得中間體
收率80%[11]。
蔡小華等報道了具有α-糖苷酶抑制活性肉桂酰胺類化合物的合成,由P(OEt)3與氯乙酸乙酯反應(yīng)制備二乙氧基膦?;宜嵋阴?,收率92%,再與二苯甲酮經(jīng)Wittig-Horner縮合制得中間體 (R=H、甲基Me、OMe、Cl)然后水解制得3,3-二芳基丙烯酸,2步的收率共52%~85%[12]。
Arsanious等在利用Wittig和Wittig-Horner反應(yīng)制備1,2,4-三嗪衍生物時,發(fā)現(xiàn)二甲氧基膦酰基乙酸甲酯與二芳酮在NaH/DMF中反應(yīng)時未能得到預(yù)期反應(yīng)產(chǎn)物,而得到縮合環(huán)合產(chǎn)物及O-甲基化產(chǎn)物(Ph為苯基)。R1為H時,縮合環(huán)合產(chǎn)物及O-甲基化產(chǎn)物的收率分別為35%和55%,R1為OMe時,縮合環(huán)合產(chǎn)物及O-甲基化產(chǎn)物的收率分別為40%和45%[13]。反應(yīng)式:
Boulos等研究了3-羥亞胺基-2,4-戊二酮與Wittig-Horner試劑的作用。與二烷氧基磷酰乙酸酯反應(yīng)時,僅發(fā)生1個酮羰基與碳負離子的加成,及肟羥基氧的烷基化,收率71%和75%[14]。反應(yīng)式為:
而與氰甲基磷酸二乙酯反應(yīng)時,則與2個酮羰基均發(fā)生正常的Wittig-Horner縮合反應(yīng),收率85%。反應(yīng)式為:
Crestey等以Wittig-Horner縮合法,使保護的3-甲酰吲唑(R=H、Br、OMe)與N-芐氧羰基-α-膦酰甘氨酸三甲酯在1,8-重氮雙環(huán) [5.4.0]-7-十一碳烯(DBU)催化下反應(yīng),收率76%~81%,再經(jīng)氯化鎳催化的硼氫化鈉還原得到2-氮雜色氨酸類化合物(Cbz為芐氧羰基)[15]:
陳云華等報道4-氟-2-碘苯胺經(jīng)氯乙?;rbuzov重排、Horner-Emmons-Wittig反應(yīng)制得中間體
最后在醋酸鈀和三乙胺作用下,通過分子內(nèi)5-exo型環(huán)合反應(yīng)得到抗腫瘤藥舒尼替尼。其中Arbuzov重排收率92.6%,Horner縮合在KOH/DMF中進行,收率76%[16]。
Ho等報道了天然產(chǎn)物dihydroeponemycin的改進合成工藝,利用了Wittig-Horner與Baylis-Hillman 2步反應(yīng)的一鍋煮。其中叔丁氧羰基(Boc)保護的亮氨酸甲酯與甲基膦酸二甲酯在叔丁基鋰/THF中縮合:
再與甲醛和碳酸鉀溶液經(jīng)Wittig-Horner和Baylis-Hillman反應(yīng)得到
總收率55.6%[17]。
Hopf等報道8-氧雜雙環(huán)[3.2.1]辛烷-2-酮與二乙氧基磷酰丙酮在NaH/THF中縮合得到順反異構(gòu)體混合物,收率92%;重排得環(huán)庚烷并呋喃[18]:
Valente等利用二異丙胺鋰(LDA)奪取磺酰胺的α氫,然后與(EtO)2P(O)Cl縮合得到α磷?;酋0罚倥cBoc保護的苯丙氨醛在n-BuLi/THF中經(jīng)Wittig-Horner縮合得到順反異構(gòu)體混合物 (n=1或2,R=Ph或Bz。Phe為苯丙氨?;?,Bz為芐基)[19]:
收率分別為76%、87%、72%和63%。
蔣曉岳等以2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-甲醛與(3-甲氧基-2-甲基烯丙基)膦酸二乙酯為原料,經(jīng)叔丁醇鉀 (t-BuOK)、二甲基亞砜 (DMSO)、THF的Wittig-Horner縮合制得中間體(收率62.9%):
再經(jīng)水解得到維生素A的關(guān)鍵中間體2-甲基-4-(2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基)-2-丁烯醛[20]:
薛偉才等以1,7-辛二炔為原料,分別利用三苯基膦和三丁基膦對炔酸酯的異構(gòu)化,用Horner-Wadsworth-Emmons烯化反應(yīng)延伸烯烴,合成了廣譜抗真菌藥兩性霉素B的中間體共軛七烯十六羧乙酯硅氧烷。其中Horner-Wadsworth-Emmons縮合在n-BuLi、二異丙胺 (DIPA)、THF中進行,收率50%[21]:
張俊國等以E-1,4-二溴-2-丁烯和亞磷酸三乙酯等為原料,先合成中間體:
再通過Wittig-Horner縮合反應(yīng)合成2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛(縮合反應(yīng)收率71.1%,總收率96%):
并以E-2-甲基-2-丁烯酸為原料經(jīng)溴代、酯化、Ar-buzov重排合成了E-2-甲基-2-丁烯酸甲酯-4-膦酸二乙酯 (收率95.5%,NBS為N-溴代丁二酰亞胺):
E-2-甲基-2-丁烯酸甲酯-4-膦酸二乙酯與2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的Horner縮合也在NaH/THF中進行(收率60%)[22]:
孫培冬等以1,4-二溴-2-丁烯、丙酮醛縮二甲醇、2-溴丙酸甲酯和氯乙醛等為原料,經(jīng)中間體2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛和γ-氯代惕各酸甲酯合成了藏紅花酸二甲酯。研究發(fā)現(xiàn),合成2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛宜用Wittig-Horner反應(yīng),經(jīng)中間體
以固體NaOH為堿,按1,4-二溴-2-丁烯計,3步總收率58.7%[23]。
湯丹丹等以1,4-二溴-2-丁烯等為原料,先制得中間體
再與氫氧化鈉、碳酸鉀在甲苯/環(huán)己烷中經(jīng)Wittig-Horner反應(yīng)得到2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛縮四甲醇,最后酸水解得到2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯二醛,其中Arbuzov重排收率71.5%,3步反應(yīng)總收率42.5%[24]。
Sun等報道3-甲基-4-二乙氧基磷酰巴豆酸乙酯與3-甲酰色烯在n-BuLi/六甲基磷酰三胺(HMPA)中進行Wittig-Horner-Emmons反應(yīng)時,縮合產(chǎn)物會進一步發(fā)生環(huán)合、開環(huán)得到鄰羥基二苯酮[25]:
Patalag等在Wittig-Horner/消除法制備五和六烯脂肪酸的研究中,(4E)-十碳醛經(jīng)α-氯化后與(E)-4-二乙氧基磷酰基巴豆酸乙酯在n-BuLi/THF中縮合得到中間體(收率65%);中間體經(jīng)DBU催化脫HCl,二異丁基鋁烷(DIBAL)還原及二氧化錳氧化得到全反式-2,4,6,8-十四碳四烯醛,再與二乙氧基磷酰乙酸乙酯在六甲基二硅氮鋰(LiHMDS)/THF中經(jīng)Wittig-Horner縮合得到產(chǎn)物(收率78%)[26]:
Shen等以4,4-二甲氧基-3-甲基丁醛為原料經(jīng)多步反應(yīng)(p-TsOH為對甲基苯磺酸)合成了全反式蕃茄紅素(lycopene):
其中5,5-二甲氧基-4-甲基-1-丁烯-1-磷酸二乙酯與6-甲基-5-庚烯-2-酮的Wittig-Horner縮合在t-BuOK/DMSO/THF中進行,收率65.3%。中間體與2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯二醛的Wittig-Horner縮合也在t-BuOK/DMSO/THF中進行,收率61.6%[27]。
王生等以水楊醛為原料,經(jīng)芐基保護、還原、氯代、Arbuzov重排、Wittig-Horner縮合得到中間體
再經(jīng)催化氫化、醚化等步驟得到血小板聚集拮抗劑鹽酸沙格雷酯。其中Arbuzov重排收率83.6%,Wittig-Horner縮合在NaH/THF中進行,收率90.4%[28]。
周文軍等以鄰氰基氯芐與亞磷酸三乙酯反應(yīng)得到鄰氰基芐基膦酸二乙酯,收率97.6%,再與芳醛在MeONa/DMF中經(jīng)Wittig-Horner縮合得到鄰氰基二苯乙烯類化合物,5例收率83.8%~93.1%[29]。
謝艷等以鄰氰基氯芐等為原料,經(jīng)Wittig-Horner縮合、水解、氫化等反應(yīng)合成藥物中間體2-(2-苯乙基)苯甲酸或2-(2-噻吩基)乙基苯甲酸,其中Wittig-Horner縮合在MeONa/DMF中進行,收率分別為91.1%和91.6%[30]。
Singh等以對氰基溴芐與亞磷酸三乙酯在DMF中反應(yīng),再與N-苯磺酰吲哚-3-甲醛在NaH/DMF中經(jīng)Wittig-Horner縮合制得產(chǎn)物[31]:
謝艷等以2-氰基-3-甲基吡啶為原料,通過溴代、Arbuzov重排、Wittig-Horner縮合得到中間體
再經(jīng)數(shù)步反應(yīng)合成了抗過敏藥氯雷他定的中間體,其中縮合反應(yīng)在MeONa/DMF中進行,Arbuzov重排及縮合2步總收率78%[32]。
白藜蘆醇具有典型的二苯乙烯結(jié)構(gòu)
其廣泛的生理活性吸引了眾多化學(xué)家的注意[33-34]。表1總結(jié)了Wittig-Horner反應(yīng)法合成白藜蘆醇類化合物的原料、反應(yīng)條件和收率等情況[35-46]。
表1 Wittig-Horner法合成白藜蘆醇類化合物Tab 1 Resveratrol analog synthesized by Wittig-Homermethod
1.收率除⑥的為Wittig-Horner反應(yīng)外,其余均為2步反應(yīng);2.MOM為甲氧甲基。
王小龍等以3,4,5-三甲氧基苯甲醛和3,4-二羥基苯甲醛等為原料,經(jīng)多步反應(yīng)合成了(±)-蘇式-2-(4-甲氧甲氧基-3,5-二甲氧基苯基)-3-羥甲基-1,4-苯并二噁烷-7-甲醛,再與3,5-雙(甲氧甲氧基)芐基磷酸二乙酯在氫鈉/THF中進行Wittig-Horner縮合得到中間體
收率84%。最后經(jīng)順式雙鍵的反式轉(zhuǎn)化和脫保護得到天然產(chǎn)物(±)-aiphanol[47]。
汪秋安等以沒食子酸等為原料,經(jīng)甲基化、還原、溴代、Arbuzov重排、Wittig-Horner縮合等反應(yīng),合成了6種新型白藜蘆醇類似物
Arbuzov重排制備3,4,5-三甲氧基芐基磷酸二乙酯的收率92%,與芳醛的Wittig-Horner縮合在NaH/ THF中進行,2例收率55%~56%[48]。
張成路等以白藜蘆醇為基本骨架設(shè)計合成了10種芪類化合物
采用Wittig-Horner反應(yīng)構(gòu)筑二苯乙烯共軛體系,Arbuzov重排使用P(OEt)3,Wittig-Horner縮合在EtONa/DMF中進行[49]。
楊金會等以3,5-二羥基苯甲酸為原料,經(jīng)甲基化、還原、溴代、Arbuzov重排、Wittig-Horner縮合等反應(yīng)合成了天然產(chǎn)物(E)-3,5-二甲氧基二苯乙烯
Wittig-Horner縮合在NaH/THF中進行,2步反應(yīng)總收率91%[50]。
汪剛強等以3,5-二羥基苯甲酸、對羥基苯甲醛或香草醛等為原料,以Wittig-Horner縮合為關(guān)鍵反應(yīng),合成了天然產(chǎn)物紫檀芪
及其糖苷類化合物。3,5-二甲氧基芐基磷酸二乙酯與芳醛的Wittig-Horner縮合在NaH/THF中進行,2例收率分別為51%和52%[51]。
王展等以3,5-二羥基苯甲酸甲酯和香蘭素等為原料,經(jīng)芐基化、甲基化、還原、溴代、Arbuzov重排、Wittig-Horner縮合得到中間體
脫芐得到石斛酚??s合在MeONa/DMF中進行,與Arbuzov重排2步總收率69%[52]。
李曉霞等以3,4-二甲氧基芐醇為原料,經(jīng)溴代、Arbuzov重排、Wittig-Horner縮合和脫甲基等反應(yīng)合成了白皮杉醇??疾炝虽宕噭rbuzov重排溫度、Wittig-Horner縮合溶劑及脫甲基試劑等對產(chǎn)物收率的影響,得到的優(yōu)化工藝條件為:三溴化磷為溴化劑,Arbuzov重排于100℃反應(yīng)1 h,再于120~130℃反應(yīng)3~4 h,Wittig-Horner縮合以DMF為溶劑,無水AlCl3為脫甲基化試劑。3,4-二甲氧基溴芐與亞磷酸三乙酯的 Arbuzov重排收率 82%,在MeONa/DMF中進行Wittig-Horner縮合得到
收率59%[53-54]。
Han等報道了另一種白皮杉醇的合成工藝,3,5-二芐氧基溴芐與亞磷酸三乙酯經(jīng)Arbuzov重排、與3-甲氧基-4-芐氧基苯甲醛的Wittig-Horner縮合及三溴化硼脫甲基制得產(chǎn)物[55]。其中Arbuzov重排在二甲苯中進行,收率92%,Wittig-Horner縮合在NaH/THF中進行,得到中間體(收率99%)
李悅青等以甲氧基取代的2-氯甲基吡啶為原料,經(jīng)Arbuzov重排、Wittig-Horner縮合等反應(yīng)合成了5種新的多羥基氮雜芪
其中Arbuzov重排在四丁基碘化銨/P(OEt)3中進行,Wittig-Horner縮合在NaH/THF中進行[56]。
Pandey等以Wittig-Horner縮合法合成了雌激素類抗癌藥他莫昔芬。亞磷酸三鄰甲酚酯與1-苯基-1-溴丙烷130℃反應(yīng)5 d,再以質(zhì)量分數(shù)20%的NaOH處理得到45%收率的中間體
再與二苯酮中間體在n-BuLi或NaHMDS/THF中縮合得到他莫昔芬(收率28%)[57]:
夏定等以阿奇霉素為原料,經(jīng)芐氧羰酰氯保護2′位羥基、Albright-Goldman法氧化 4″位羥基、Wittig-Horner縮合、雙氧水氧化、Pd/C催化脫保護及與正丙胺開環(huán)等制得動物專用半合成抗生素泰拉菌素:
其中酮羰基與甲基磷酸二乙酯在叔丁醇鉀/ THF中進行Wittig-Horner縮合,從酮至Pd/C催化脫保護共3步反應(yīng)總收率74.2%[58]。
曾慶宇等以1,4-二氯丁烷為原料,先與P(OEt)3經(jīng)Arbuzov重排得到膦酸酯中間體,再在甲醇鈉/乙醇中與香葉基丙酮通過Wittig-Horner縮合制得角鯊烯(2步總收率56%)[59]:
王業(yè)節(jié)等以2-甲基-4-(2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基)-2-丁烯-1-醛為原料,與偕二膦酸酯在甲醇鈉/甲醇中經(jīng)Wittig-Horner縮合得到維生素A和類胡蘿卜素的重要中間體3-甲基-5-(2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基)-1,3-戊二烯基膦酸二乙酯 (收率79%)[60]:
虞國棋等報道二溴乙烷與亞磷酸三乙酯經(jīng)Arbuzov重排制得乙二膦酸四乙酯,收率71%,再與β-紫羅蘭酮在t-BuOK和乙二醇二甲醚(DME)中進行Wittig-Horner縮合,得到維生素A中間體3-甲基-5-(2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯-1-基)-2,4-戊二烯基膦酸二乙酯(收率46.1%)[61]:
張剛申等以1-苯磺?;?2-丙酮和5-溴戊酸乙酯等為原料,經(jīng)α烷基化、脫砜、羰基保護、DIBAL還原、Wittig-Horner縮合等反應(yīng)合成了蜂王信息素(S)-9-羥基-(E)-2-癸烯酸:
其中7-縮乙二醇酮基-1-辛醛在NaH/THF中與二乙氧基膦酰基乙酸乙酯進行Wittig-Horner縮合,收率68%[62]。
徐聰?shù)纫?,4-亞甲二氧基苯酚為原料,經(jīng)醚化、Vilsmeier甲?;orner縮合等反應(yīng)制備了12個新的3-(3,4-亞甲二氧基-6-烷氧基)丙烯酰胺類化合物。其中4,5-亞甲二氧基-2-烷氧基苯甲醛與二乙氧基膦?;宜嵋阴ピ贛eONa/乙醇中縮合得到中間體
3 例收率80.8%~89.9%[63]。
陳守聰?shù)纫原h(huán)十二酮為原料先合成α-取代環(huán)十二酮和α-取代環(huán)十二二酮,再與2,4-咪唑啉二酮膦酸酯發(fā)生Wittig-Horner縮合反應(yīng),合成了化合物
其中Wittig-Horner縮合在MeONa/DMSO中進行,4例收率35.9%~66.3%[64]。
雷建平等以環(huán)己酮或1,2-環(huán)己二酮和2-硫代咪唑-2,4-二酮及咪唑-2,4-二酮膦酸酯為原料,經(jīng)Wittig-Horner縮合制得10個5-亞環(huán)己基咪唑-2,4-二酮衍生物:
縮合以 EtONa為堿,收率分別為 87%和 75%[65]。
慕長煒等報道以異煙酸等為原料,經(jīng)鹵代、Friedel-Crafts?;ittig-Horner縮合等反應(yīng),合成了4-[3-(吡啶-4-基)-3-取代苯基丙烯酰]嗎啉:
其中Wittig-Horner縮合在NaH/DME中進行,27例收率41.9%~99.5%[66]。
從以上改良Wittig縮合在制備生物活性化合物中的應(yīng)用實例可見,改良Wittig試劑,特別是膦酸酯類改良試劑的應(yīng)用十分廣泛,而且制備膦酸酯的方法也不局限于Arbuzov重排,可以使用偕二膦酸酯CH2[P(O)(OR)2]2、乙二膦酸酯(RO)2P(O)CH2CH2P(O)(OR)2等與醛酮反應(yīng)制得,也可使用活潑氫金屬化后與二烷氧基磷酰氯縮合制得,或使用由簡單膦酸酯經(jīng)α烴基化制得的復(fù)雜膦酸酯等,而且縮合反應(yīng)條件溫和、后處理簡單、收率較高,因此是形成C—C鍵的重要方法之一,也是具有重要工業(yè)化價值的反應(yīng)之一。
但膦酸酯法的副產(chǎn)物為水溶性的磷酸二酯鹽,有關(guān)其處理或利用的文獻未見報道,隨著環(huán)保要求的提高,有必要加強這方面的研究。此外,不少改良法使用的堿為安全隱患較大/較為昂貴的氫鈉、鋰試劑、叔丁醇鉀等,應(yīng)重點研究價廉易得的堿及相轉(zhuǎn)移催化下的固體氫氧化鈉或氫氧化鉀或其水溶液,并加強改良Wittig反應(yīng)的工業(yè)化研究。
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