肖曄林(江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院,江西 贛州 341000)
Diels-Alder反應(yīng)是構(gòu)建六元環(huán)的首選方法。反應(yīng)特點是結(jié)果可預(yù)測、立體選擇性好、原子經(jīng)濟性高等。鄰苯碳醌(o-QDM)是一類高度不穩(wěn)定的活性中間體,作為特殊的順式二烯被廣泛應(yīng)用于Diels-Alder反應(yīng)中,用于構(gòu)建苯并六元環(huán)骨架。
本論文系統(tǒng)地研究了2-(2-乙氧基)芳甲醛與炔烴在FeCl3催化作用下的反應(yīng)。在FeCl3作用下,反應(yīng)物2-(2-乙氧基)芳甲醛烯醇化得到中間體鄰苯碳醌。同時,炔烴捕捉中間體[4+2]環(huán)加成D-A反應(yīng)生成萘衍生物。該反應(yīng)的反應(yīng)條件溫和、底物適應(yīng)性廣、原子經(jīng)濟性高、產(chǎn)物選擇性好。
Diels-Alder反應(yīng),簡稱D-A反應(yīng),是Diels和Alder于1928年報道發(fā)現(xiàn)的。D-A反應(yīng)是合成六元環(huán)化物的一個有效和快捷的途徑。D-A反應(yīng)是含有不飽和鍵的親雙烯體與共軛二烯結(jié)構(gòu)的順式雙烯體,以[4+2]加成的方式得到環(huán)狀的烯烴。D-A反應(yīng)在有機化學(xué)合成反應(yīng)中有著重要的地位----形成碳碳鍵,在現(xiàn)代有機合成中也是常見的反應(yīng)。
鄰苯碳醌(o-QDM)是在一定的反應(yīng)條件下反應(yīng)的過程中原位形成得到的特殊的順式的雙烯體。本論文研究了FeCl3催化形成o-QDM的方法,然后與親雙烯體反應(yīng)物發(fā)生D-A反應(yīng)環(huán)化得到苯并六元環(huán)結(jié)構(gòu)產(chǎn)物。
D-A反應(yīng)所使用的催化劑的范圍很廣,包括酶、無機小分子(二氟化芳基硼、碘化物、金屬的氯化物、三氟化硼的乙醚溶液)、有機大分子(三氟甲磺酸鹽,烷基金屬化合物)。勃朗斯特酸和路易斯酸是常用的催化劑。
本論文是在FeCl3催化作用下,一系列炔烴類化合物與o-QDM前體2-(2-乙氧基)苯甲醛發(fā)生D-A反應(yīng)環(huán)化形成萘衍生物。高效、環(huán)境友好和簡便是該反應(yīng)的最大特色。
以2-(2-苯乙氧基)苯甲醛和苯乙炔為基礎(chǔ)反應(yīng)物,室溫(25oC)下以DCE作為溶劑在FeCl3(5 mol%)的催化作用下反應(yīng)20分鐘生成2-苯基萘產(chǎn)物,產(chǎn)率為98%,其中,鄰2-(2-苯基乙氧基)苯甲醛:苯乙炔=1:1.1(mol)。
緊接著,對該反應(yīng)適應(yīng)性的探索也有序地進行了底物的拓展。
底物拓展是以2-(2-乙氧基)苯甲醛化合物與炔烴為底物。當(dāng)2-(2-乙氧基)苯甲醛化合物中的基團R1為對甲基苯基、苯基、正己基和對氯苯基時,與苯乙炔反應(yīng),得到共同的主要產(chǎn)物2-苯基萘,產(chǎn)率分別為98%、98%、94%和84%。
一些基團取代在2-(2-乙氧基)中苯環(huán)上時,如給電子的甲氧基、甲基,吸電子的氟、三氟甲基的苯甲醛與苯乙炔反應(yīng),都能得到相應(yīng)的萘化合物,產(chǎn)率分別為77%、80%、99%、60%。
綜合文獻報道的理論知識,對FeCl3催化下的2-(2-乙氧基)苯甲醛與炔烴反應(yīng)的可能機理有了大膽且合理的推測。
首先,在路易斯酸FeCl3的催化下底物轉(zhuǎn)化異構(gòu)為二烯醇,也即三氯化鐵催化2-(2-乙氧基)苯甲醛得到o-QDM,緊接著發(fā)生分子內(nèi)的親核進攻,羥基作為親核源進攻被活化的羰基碳原子形成苯并吡喃雙烯體,與此同時雙烯體與親核炔烴反應(yīng)物通過[4+2]加成得到苯并的五元六元環(huán)化合物,最后,分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移脫去一分子的酸就得到萘衍生物。
論文得到了一種高效且原子經(jīng)濟型的合成萘衍生物的實驗方法。第一,2-(2-乙氧基)苯甲醛在催化作用下生成o-QDM,然后與炔烴發(fā)生加成反應(yīng),快速實現(xiàn)萘衍生物的合成。該反應(yīng)的催化劑FeCl3是很環(huán)保且廉價的,反應(yīng)條件溫和,底物適用性好。此外,炔溴作為底物,反應(yīng)也一樣的適用。對于不穩(wěn)定反應(yīng)底物,該方法尤其具有獨特的優(yōu)勢。
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