炔基砜的碳镁化反应及其在多取代烯烃合成中的应用研究

分类号：
硕 士 学 位 论 文
题 目：炔基砜的碳镁化反应及其在多取代烯烃合成中的
应用研究
TITLE: Carbomagnesiation of Acetylenic Sulfones and its Applications in the Synthesis of Polysubstituted
Alkenes
学科、专业：有机化学
研 究 方 向： 金属有机化学
作 者 姓 名： 刘莉
导师及职称：王绍武教授
谢美华教授
论文提交日期： 2005年5月
授予学位日期：
安徽师范大学学位评定委员会办公室
炔基砜的碳镁化反应及其在多取代烯烃合成中的应用研究
摘要
许多具有生物活性的天然产物中都含有多取代烯烃的结构单元，因此，多取代烯烃的合成一直是有机合成化学家们感兴趣的课题之一。

本论文研究了格氏试剂与贫电子炔烃炔基砜的Michael加成反应，得到了α-砜基烯基格氏试剂中间体，并进一步研究了该中间体与亲电试剂醛的反应，立体选择性地合成了多种多取代烯烃。

该三组分一锅反应具有原料易得，操作简便，反应条件温和等特点，为多取代烯烃、特别是四取代烯烃的合成提供了一种新的合成方法。

全文主要有以下四个部分：
一、研究了CuCN催化下，芳基溴化镁与苯乙炔基砜的碳镁化反应，得到了α-砜基烯基镁中间体，该中间体进行质子解得到三取代烯烃；与亲电试剂醛反应，得到砜基取代的含烯丙醇结构单元的四取代烯烃。

产物(z)-1，3-二苯基-3-对甲基苯基-2-对甲苯砜基烯丙醇的结构经X-Ray 单晶衍射分析确证为Z-型结构，说明芳基溴化镁与炔基砜的加成为反式加成。

二、研究了CuCN催化下，正丁基溴化镁与苯乙炔基砜的碳镁化反应，及其进一步与醛的三组份串联反应，得到了砜基取代的四取代烯烃，其顺反异构体的比例约为1:1。

三、研究了CuCN催化下，烯丙基格氏试剂、苯乙炔基砜和醛的三组份串联反应，区域及立体选择性地合成了同时含烯丙醇结构单元和1，4-二烯结构单元的多取代烯基砜化合物。

通过NOESY谱确证了主要产物为Z-型结构。

四、用荧光分光光度计研究了我们合成的产物的荧光性能。

测试结果表明这些产物具有较好的荧光性能，取代基对荧光强度和波长均有较明显的影响。

关键词：碳镁化反应；炔基砜；烯基砜；烯丙醇；荧光性质
Carbomagnesiation of acetylenic sulfones and its applications in the
synthesis of polysubstituted alkenes
Abstract
The stereoselective synthesis of polysubstituted alkenes remains one of the most interesting subjects in organic synthesis due to the fact that many biologically active compounds containing the structural unit of polysubstituted alkenes. In this dissertation, the Michael addition of Grignard reagents to acetylenic sulfones was studied and its further reaction with aldehydes was also investigated. This one-pot three-component reaction has the advantages of easily available materials, simple manipulation, mild reaction conditions. And it provides a new method for the stereoselective synthesis of polysubstituted alkenes, especially of tetrasubstituted alkenes.
1. We studied the carbomagnesiation of acetylenic sulfones with aryl Grignard reagent in the presence of catalytic CuCN. The hydrolysis of α-sulfonyl substituted vinyl magnesium reagents afforded trisubstituted alkenes. The reaction of α-sulfonyl vinyl magnesium reagents with aldehydes afforded tetrasubstituted alkenes containing the structural unit of allyl alcohols. The structure of the product 1,3-diphenyl-3-(p-methyphenyl)-2-(p-tolylsulfonyl)-2-propen-1-ol was determined by X-ray diffraction analysis，which suggests that the addition of aryl Grignard reagents to acetylenic sulfones is in the anti-fashion.
2. We studied the three-component tandem reaction of acetylenic sulfones, n-butylmagnesium bromide and aldehydes in the presence of CuCN. Tetrasubstituted alkenes was obtained in the ratio of Z/E ≈1:1.
3. We studied the three-component tandem reaction of acetylenic sulfones, allylmagnesium bromide and aldehydes in the presence of CuCN. This reaction afforded tetrasubstituted alkenes containing 1, 4-diene and allylic alcohol structural units regio- and stereoselectively.The NOESY spectrum shows that the major addition of
allylmagnesium bromide to acetylenic sulfone is in the syn-fashion.
4. Fluorescence properties of the new products were analyzed by fluorescence spectrophotometer. It was found that the products have good fluorescence properties. And it was also observed that the electronic effect of the substituted group has a great influence on the fluorescence intensity and wavelength.
Keywords: carbomagnesiation; acetyleic sulfone; vinyl sulfone; allylic alcohol;
fluorescence properties
目录
第一章前言 (1)
第一节引言 (1)
第二节研究工作设计 (8)
第二章 CuCN 催化下芳基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应及其在多取代烯基砜合成中的应用. (9)
第一节 CuCN 催化下芳基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应及其质子解反应 (9)
第二节芳基格氏试剂、炔基砜及醛的Michael-Aldol串联反应 (10)
本章小结 (15)
第三章 CuCN 催化下丁基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应及其在多取代烯基砜合成中的应用 (16)
第一节 CuCN 催化下丁基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应及其质子解反应 (16)
第二节丁基格氏试剂、炔基砜及醛的Michael-Aldol串联反应 (17)
本章小结 (19)
第四章 CuCN 催化下烯丙基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应及其在多取代烯基砜合成中的应用 (20)
第一节 CuCN 催化下烯丙基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应及其质子解反应 (20)
第二节烯丙基格氏试剂、炔基砜及醛的Michael-Aldol串联反应 (21)
本章小结 (22)
第五章 产物的荧光性质研究 (23)
实验部分 (27)
原料制备与实验操作步骤 (27)
化合物的表征 (30)
致谢 (43)
参考文献 (44)
附录 (47)
研究生期间已发表和待发表的论文 (52)
第一章前言
第一节引言
元素及金属有机化学已经成为有机化学的一个独立分支，对整个有机化学的发展起着巨大的推动作用。

元素及金属有机化学研究领域的不断发展使有机反应向条件温和，高产率，高选择性等的方向发展。

碳-碳键的形成是构建有机分子的重要手段，炔烃的碳金属化反应则是形成碳-碳键的重要有机反应之一。

自从1928年Ziegler 和Bähr首次报道了不饱和键的碳金属化反应以来（Scheme 1），有机金属试剂对碳-碳重键的加成反应得到了深入研究1。

K+
Scheme 1
近年来，由于各种金属有机试剂的不断涌现和发展，使得控制碳-碳键的形成和官能团的转化更加简便有效，为有机化学家提供了许多强有力的手段，丰富了有机合成方法学的范畴，极大地推动了有机合成的发展2。

而炔烃的碳金属化反应被广泛应用于各种取代烯烃的合成中。

有机锡试剂在过渡金属催化下与炔烃发生碳锡化反应，生成烯基锡化合物。

如炔基锡与炔烃的碳锡化反应可以合成锡基取代的共轭烯炔（Scheme 2）3。

3
Scheme 2
二烷基锌与内炔在镍催化下发生顺式碳-锌化反应，生成烯基锌中间体，然后在一价铜盐存在下与烯丙基溴反应，合成了四取代烯烃(Scheme 3)4。

2
Et
Scheme 3
格氏试剂是一类重要的有机金属试剂，但格氏试剂与简单的炔烃难以加成，且末端炔烃易发生金属化反应。

但在过渡金属如Cu（I）的催化下，炔烃与格氏试剂可以立体专一地发生顺式加成反应，生成烯基镁中间体，进一步与醛反应得到烯丙醇（Scheme 4）5。

n-C7H15MgBr
2
H5 +
Scheme 4
含氮、氧等杂原子取代基的炔烃进行碳镁化反应时，由于杂原子的配位而具有较好的区域和立体选择性。

如二氯化锰催化下邻二甲胺基（或羟基）苯基取代的炔烃进行碳镁化反应时，由于氮原子或氧原子的配位，反应区域及立体选择地生成了烯基镁中间体，进一步与亲电试剂反应，构型保持地合成了四取代烯烃（Scheme 5）6, 7。

n-C6H
2
2
E+: PhCHO, allyl bromide
n H3C Bu-n
E
OH
1.E+
3
+
Scheme 5
Utimoto等报道了炔基硅醚的分子内碳镁化反应，进一步与烯丙基溴反应，以97%的产率得到了环状的四取代烯基硅醚（Scheme 6）8。

Me 3
Scheme 6
然而，当炔基砜与格氏试剂在室温下反应时，却得到了砜基被取代的取代产物，而没有得到加成产物（Scheme 7）9。

ArSO ArSO 2MgBr
+Ar = Ph, mesityl
R = n -C 4H 9-, C 2H 5-, Ph, p -CH 3C 6H 4S-
Scheme 7
多年来有机铜化学一直受到普遍关注。

烷基铜锂试剂可以与炔基砜进行碳铜化反应，得到α-砜基取代的烯基铜中间体，该中间体与亲电试剂反应，制得烯基砜化合物（Scheme 8）10。

PhSO E +E PhSO 2R H
Scheme 8
Westmijze 等曾报道由有机镁制备有机铜试剂，再与端炔加成合成了烯基铜中间体（Scheme 9）11。

Scheme 9
杂原子取代的炔烃与有机铜试剂加成，可区域及立体选择地获得含杂原子的烯基铜中间体。

如炔基硫醚与有机铜试剂的反应，得到α-硫取代的烯基铜（Scheme 10）12。

CuMgX
Scheme 10
烯基铜中间体可以进一步与亲电试剂如有机卤偶联，提供了多取代烯烃的立体选择性合成（Scheme 11）13。

1
Scheme 11
由于许多天然产物中都含有具有一定构型的多取代烯烃的结构单元，因此多取代烯烃的合成是有机合成的重要内容之一，并一直受到有机化学家的关注。

α，β-不饱和砜化合物由于分子中同时存在碳-碳双键和碳-硫键而显示了多样反应性能，已经成为有机合成中的重要中间体。

α，β-不饱和砜具有下列结构特点：1、由于分子中砜基的拉电子效应，使得共轭不饱和重键具有较强的缺电子性，因此α，β-不饱和砜能与一系列亲核试剂如有机金属试剂、烯醇类碳负离子等进行共轭加成反应，所得的含砜基化合物可以温和地通过还原消去或碱催化脱砜，而转化为多种有机化合物；2、由亲核试剂与α，β-不饱和砜进行亲核加成所生成的α-砜基碳负离子，其pKa=25，具有较强的亲电性，能进一步与亲电试剂如卤代烃进行烃化反应，从而可得到结构复杂的有机分子，为复杂天然产物的合成提供了途径；3、与砜基共轭的碳-碳双键亦是良好的亲二烯体系和亲1，3偶极体系，可以进行环加成反应，提供了合成含砜基的六元碳环和五元杂环的良好方法；4、α，β-不饱和砜化合物分子中的砜基本身可被多种试剂还原脱去而得到取代的烯烃，这些反应均具有高度的立体选择性，从而具有较大的合成价值。

由于α，β-不饱和砜化合物具有上述结构特点和多样反应性，因此它的合成引起了人们的广泛兴趣。

α，β-不饱和砜化合物的合成方法主要有：
1. 由含硫化合物如PhSO2X与烯，炔或联烯等不饱和化合物的加成反应来合成(Scheme 12) 14。

2. MCPBA
22
Ph
Scheme 12
2. 由砜基稳定的碳负离子与羰基化合物的反应来合成α，β-不饱和砜(Scheme 13)15, 16。

ArCHO
2
Me
+
Ph
Scheme 13
3. 硒代磺酸酯与烯烃或炔烃进行亲电加成或自由基加成的硒砜化反应制得烯基砜 (Scheme 14) 17, 18。

PhSeSO2Tol
22Ar +
ArSO2SePh R
+
1
R2Cu(SePh)Li ArSO2
2
R1
Scheme 14
4. 由炔基砜的氢金属化反应制备α，β-不饱和砜。

浙江大学黄宪课题组通过炔基砜的锆氢化反应和炔基砜的碲氢化反应立体和区域选择地合成了多取代烯基砜。

并且发现了炔基砜锆氢化反应反常的立体选择性—反式锆氢化反应，得到Z型的β-砜基烯基锆中间体。

该中间体水解得到反式烯砜；与烯丙基溴等反应则可以合成多取代烯基砜 (Scheme 15) 19, 20。

R
12Tol
2Ar
2Ar
Cp 22Ar
Scheme 15
官能化的格氏试剂是有机合成中的一类非常重要的金属试剂，是合成复杂的多官能化分子的重要中间体。

近年来，通过卤—镁交换反应制得官能化的烯基镁试剂的反应得到关注。

K. Oshima 由烯基碘化合物与三烷基镁盐的交换反应合成了烯基镁试剂，并研究了这些烯基镁试剂与
亲电试剂的反应 (Scheme 16) 21。

2
E +: D 2O, Me 3SiCl, PhCHO, allyl bromide
+
_
Scheme 16
Knochel 小组报道了β-碘代丙烯酸酯与异丙基溴化镁的碘-镁交换
反应，得到了β-酯基取代的烯基镁，并研究了其与各种亲电试剂的反应 (Scheme 17) 22。

E +
: PhCHO, PhCOCH 3, PhCOCl,
COOEt
Br
I
,
Scheme 17
α-溴代烯基氰或α-溴代烯基砜也可以与异丙基溴化镁进行溴-镁交换反应，制得官能化的α-砜基或α-氰基烯基镁试剂，这些烯基镁试剂与亲电试剂反应，合成了各种取代烯基砜或丙烯氰类化合物 (Scheme 18) 23。

47%-77%
Ph
62-82%
E = Me3SiCl, Bu3SnCl, PhCHO, PhCOCl.
Scheme 18
综上所述，官能化的金属试剂是合成多取代烯烃的重要中间体，利用官能化的金属有机化合物来立体选择地合成具有一定立体构型的烯烃仍是当前的有机合成研究热点之一，在多取代烯烃的合成中具有重要意义22。

第二节研究工作设计
近年来，官能化的多取代烯烃的合成得到广泛关注。

这是因为烯烃中官能团的存在，可以通过官能团的进一步转化而在烯烃中引入各种不同的取代基，为合成各种不同的多取代烯烃提供了前提条件。

贫电子炔烃由于吸电子基的存在，叁键具有较高的反应活性，易受到亲核试剂的进攻，而有机金属试剂易与一些极性不饱和键发生亲核加成反应，得到官能化的金属试剂中间体。

因此，我们设想通过炔基砜和格氏试剂的Michael加成反应来合成α-砜基取代的烯基格氏试剂中间体。

该中间体同时存在碳-碳双键和碳-金属键，应具有多样反应性能；砜基可与多种试剂反应而发生多种转化，因此α-砜基烯基格氏试剂可作为各种多取代烯烃的重要前体。

取代烯丙醇化合物是有机合成中的重要中间体，在许多具有生理活性的天然产物中都含有烯丙醇骨架。

醛是好的亲电试剂，它容易与格氏试剂发生Aldol反应而生成醇。

因此我们设想通过α-砜基取代的烯基格氏试剂中间体进一步与典型的亲电试剂醛的反应，以合成官能化的烯丙醇类化合物。

本论文利用Schlenk技术，在CuCN的催化下，使格氏试剂在无水无氧条件下与炔基砜发生Michael加成，原位生成烯基格氏试剂中间体；并进一步研究该中间体与亲电试剂醛的反应性，合成了各种含烯丙醇结构单元的四取代烯烃，探索合成官能化的多取代烯烃的新方法。

第二章 CuCN 催化下芳基格氏试剂与炔基砜的碳镁
化反应及其在多取代烯基砜合成中的应用
烯基砜化合物由于其在有机合成中的重要性，引起了人们的广泛兴趣。

因此，我们考察了铜盐催化下格氏试剂与炔基砜的反应。

由于有机铜盐可以与炔基砜进行加成反应，我们希望铜盐催化下格氏试剂也可以与炔基砜进行加成反应，并由此反应来合成多取代烯基砜。

第一节 Cu (I) 催化下芳基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应及其
质子解反应
我们首先研究了芳基格氏试剂与苯乙炔基砜的加成反应。

实验表明，在-20o C ，以THF/CH 2Cl 2为溶剂时，在CuCN 催化下对甲苯基溴化镁可以顺利地与苯乙炔基砜发生加成反应, 经水解后以70%的产率得到了(z)-1-苯基-1-对甲苯基-2-对甲苯砜基乙烯(Scheme 19)。

Ph
SO 2Tol +p -CH 3C 6H 4MgBr
22o CuCN (10 mol%)
MgBr Ph
SO 2Tol
C 6H 4
p-CH 3H 3O
+
Ph
SO 2Tol
C 6H 4
p-CH 3H
Scheme 19
此反应只得到一种水解产物，产物经1H-NMR 、13C-NMR 、IR 、MS 、
EA 确定。

第二节芳基格氏试剂、炔基砜及醛的Michael-Aldol串联反应
2.2.1 引言
取代烯丙醇化合物是有机合成中的重要中间体，在许多具有生理活性的天然产物中都含有烯丙醇骨架24。

文献中曾报道了多种烯丙醇化合物的合成方法，如酮的Reformatsky 反应，Horner-Wadsworth-Emmons反应等，但得到的经常是异构体的混合物25。

一些含α-杂原子的烯丙醇化合物的合成也曾有报道。

Braga等人曾报道α-碲基烯基硫醚与醛的反应，合成了α-硫基烯丙醇类化合物，反应较复杂，得到一对对映体 (Scheme 20) 26。

o2
Scheme 20
R. K. Boekman等人于1978年报道了合成α-硅基烯丙醇的方法，但该方法步骤复杂且需要在低温下进行(Scheme 21)27。

H2
3
3
Scheme 21
沈延昌等从醛和三溴三氟丙酮出发，一锅法立体专一地合成了三氟甲基取代的α-溴代烯丙醇(Scheme 22)28。

RCHO +CBr 3CCF 3
O
43H
R CH Br 3
Scheme 22
浙江大学黄宪课题组曾通过(E )-α-硒基（或硅基）烯基锆在AgClO 4
的催化下与醛反应，立体和区域选择地合成了α-硒基（或硅基）取代的烯丙醇(Scheme 23)29.
2X=SeR or SiR 3
Scheme 23
由于烯丙醇化合物在有机合成中的重要性，我们设想通过芳基格氏试剂与苯乙炔基砜加成后得到的α-砜基烯基格氏试剂来立体及区域选择地合成官能化的烯丙醇类化合物。

2.2.2 芳基格氏试剂、炔基砜及醛的Michael-Aldol 串联反应
将苯乙炔基砜和10 mol% 的CuCN 加入到ArMgBr (Ar = C 6H 5-， p -CH 3C 6H 4-)的THF/CH 2Cl 2溶液中，冰盐浴中反应30 min 后加入醛，反应约3-4小时得到α-砜基取代的烯丙醇类化合物4（Scheme 24）。

当用芳醛作为亲电试剂时，产率较好，而用脂肪醛丁醛作为亲电试剂时，产率较低。

实验结果见Table 1。

Ph
SO 2Tol ArMgBr
CuCN(10 mol%)
-20 C
+Tol
Ar = C 6H 5-， P-CH 3C 6H 4-1
4
2
Scheme 24
Table 1 Yields of compounds 4a-4i
a (%)
Entry Ar R Product
Yield
1 C6H5- p-Cl C6H4- 4a 72
2 C6H5- p-NO2 C6H4- 4b 80
3 C6H5- C6H5- 4c 48
4 C6H5- p-CH3O C6H4-4d 47
5 C6H5- p-NMe2 C6H4- 4e 25
6 C6H5- n-C3H7- 4f 22
7 p-CH3C6H4- p-NO2C6H4- 4g 67
8 p-CH3C6H4- C6H5- 4h 59
9 p-CH3C6H4- p-(CH3)2NC6H4- 4i 58
a Isolated yield based on the acetylenic sulfone used.
产物4a-4i的结构经1H-NMR 、13C-NMR、IR、MS、EA确定。

化合物4h的分子结构经单晶X-Ray确定，从单晶结构图可看出苯基和对甲苯砜基处于反位，证实了4h为Z-型结构。

其分子结构图如Figure 1所示化合物4h的晶体学数据，非氢原子坐标和热参数，主要键长和主要键角分别列于Table 2, Table 3, Table 4, Table 5 中。

由于化合物4h和4i 是在同一条件下合成的，所以也应该是Z-型结构。

Table 2. Crystal data and structure refinement for compound 4h. Empirical formula C29 H26 O3 S
Formula weight 454.56
Temperature 293(2) K
Wavelength 0.71073 A
Crystal system, space group Monoclinic, P2(1)/c
Unit cell dimensions a =9.8531(8) A alpha =90 deg.
b =11.7969(9)A beta =95.279(2) deg.
c =21.1412(17) A gamma =90 deg. Volume 2446.9(3) A^3
Z, Calculated density 4, 1.234 Mg/m^3
Absorption coefficient 0.160 mm^-1
F(000) 960
Crystal size 0.70 x 0.20 x 0.18 mm
Theta range for data collection 1.93 to 22.98 deg.
Limiting indices -10<=h<=10, -11<=k<=12, -12<=l<=23 Reflections collected / unique 5870 / 3382 [R(int) =0.0379]
Completeness to theta =22.98 99.8 %
Refinement method Full-matrix least-squares on F^2
Data / restraints / parameters 3382 / 0 / 298
Goodness-of-fit on F^2 1.320
Final R indices [I>2sigma(I)] R1 =0.1156, wR2 =0.2389
R indices (all data) R1 =0.1302, wR2 =0.2461
Largest diff. peak and hole 0.703 and -0.267 e.A^-3
Table 3. Atomic coordinates ( x 10^4) and equivalent isotropic
displacement parameters (A^2 x 10^3) for 4h.
U(eq) is defined as one third of the trace of the orthogonalized
Uij tensor.
________________________________________________________________
x y z U(eq)
________________________________________________________________ S 1609(2) 1759(2) 476(1) 56(1)
O(1) 619(4) 1221(4) 29(2) 60(1)
O(2) 2228(5) 2773(4) 279(2) 82(2)
O(3) -1234(4) 724(4) 907(2) 62(1)
C(1) 2883(6) 764(6) 694(3) 57(2)
C(2) 4223(7) 1025(8) 668(4) 82(2)
C(3) 5217(8) 231(11) 842(4) 101(3)
C(4) 4880(8) -820(10) 1038(4) 94(3)
C(5) 3538(8) -1060(8) 1064(4) 93(3)
C(6) 2535(7) -299(7) 889(3) 76(2)
C(7) 5989(9) -1694(12) 1200(5) 157(6)
C(8) 755(6) 1955(5) 1184(3) 55(2)
C(9) 1460(6) 2120(5) 1752(3) 55(2)
C(10) -791(6) 1825(5) 1089(3) 57(2)
C(11) -1475(6) 2756(6) 680(3) 59(2)
C(12) -1031(10) 3832(8) 726(6) 142(5)
C(13) -1716(11) 4721(9) 404(7) 166(6)
C(14) -2896(10) 4539(8) 54(5) 111(3)
C(15) -3371(11) 3488(10) 21(7) 150(5)
C(16) -2646(8) 2601(7) 321(5) 112(4)
C(17) 2928(7) 2444(6) 1844(3) 62(2)
C(18) 3834(7) 1757(7) 2211(3) 76(2)
C(19) 5207(9) 2080(9) 2312(4) 92(3)
C(20) 5643(8) 3094(9) 2078(4) 90(3)
C(21) 4730(9) 3756(8) 1721(4) 91(3)
C(22) 3391(8) 3440(6) 1603(3) 72(2)
C(23) 7100(10) 3473(12) 2231(6) 160(5) C(24) 789(7) 2028(6) 2354(3) 59(2)
C(25) 80(9) 1072(8) 2489(4) 89(2)
C(26) -508(10) 954(9) 3057(4) 106(3)
C(27) -372(9) 1781(10) 3500(4) 100(3)
C(28) 343(8) 2758(9) 3378(3) 87(3)
C(29) 926(7) 2874(7) 2808(3) 69(2)
________________________________________________________________
Table 4. Selected bond lengths [A] for 4h.
S-O(2) 1.423(5) S-O(1) 1.443(4) S-C(1) 1.749(7) S-C(8) 1.797(6) O(3)-C(10) 1.413(7)
C(8)-C(9) 1.345(8) C(8)-C(10) 1.526(9) C(9)-C(24) 1.491(9) C(9)-C(17) 1.492(9) C(10)-C(11) 1.516(9)
Table 5. Selected bond angles [deg] for 4h.
O(2)-S-O(1) 117.3(3)
O(2)-S-C(1) 109.0(3)
O(1)-S-C(1) 107.6(3)
O(2)-S-C(8) 112.5(3)
O(1)-S-C(8) 105.2(3)
C(1)-S-C(8) 104.3(3) C(9)-C(8)-C(10) 124.0(6)
C(9)-C(8)-S 121.2(5)
C(10)-C(8)-S 114.6(4)
C(8)-C(9)-C(24) 121.2(6)
C(8)-C(9)-C(17) 124.7(6) C(24)-C(9)-C(17) 114.1(5)
O(3)-C(10)-C(11) 113.6(5) O(3)-C(10)-C(8) 114.1(5) C(11)-C(10)-C(8) 112.8(5) C(16)-C(11)-C(10) 122.7(6) C(12)-C(11)-C(10) 121.2(6) C(22)-C(17)-C(9) 121.4(6) C(18)-C(17)-C(9) 119.3(7) C(25)-C(24)-C(9) 120.8(6) C(29)-C(24)-C(9) 121.1(6)
本章小结
在CuCN催化下，芳基格氏试剂与炔基砜发生Michael加成反应而不是发生取代反应。

芳基格氏试剂与苯乙炔基砜的碳金属化反应生成了α-砜基取代的烯基镁中间体，反应为反式加成，该中间体可以与典型的亲电试剂醛反应，合成了同时含砜基和烯丙醇结构单元的化合物。

这为多取代烯基砜的立体及区域选择地合成提供了一条新的途径。

由于砜基的多样反应性，可以预见α-砜基取代的烯丙醇类化合物应可以作为多种取代烯丙醇的重要前体。

第三章 CuCN 催化下丁基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应及其在多取代烯基砜合成中的应用
前一章我们研究了芳基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应，高立体选择性地得到α-砜基取代的烯基镁中间体，将该中间体水解或与亲电试剂反应可制得多取代烯基砜。

本章我们研究烷基格氏试剂正丁基溴化镁与炔基砜的碳镁化反应及其进一步与亲电试剂的反应，在多取代烯烃中引入烷基。

第一节 CuCN 催化下丁基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应及
其质子解反应
我们用苯乙炔基砜为底物进行实验，研究了炔基砜与正丁基格氏试剂的反应情况。

在最佳反应条件下，我们选用了n-BuMgBr与苯乙炔基砜进行反应（Scheme 25）。

Ph SO2Tol+n-BuMgBr
3
+ 2
Tol
1
E-6Z-6
Scheme 25
在10 mol%的CuCN存在下，将苯乙炔基砜加入到n-BuMgBr的THF/CH2Cl2（v/v 1/4）的溶液中，反应在-20 0C进行，反应约30 min 结束（TLC跟踪），用饱和NH4Cl溶液水解得到加成产物2-苯基-1-对甲
苯砜基-1-己烯的两种顺反异构体E-6和Z-6。

反应产率为76%（Z/E = 1:1）。

产物由1H-NMR 、13C-NMR、IR、MS、EA等进行了表征。

E-6和Z-6的构型均通过1H-1H 2D NOESY 谱（附录一、二）得到了确证，化合物Z-6中烯氢和亚甲基氢的耦合关系见Figure 2。

n-C3H 2 Tol
Fig. 2 化合物Z-6中烯氢和亚甲基氢的耦合关系
Z-6的NOE谱显示烯氢与正丁基中和双键碳直接相连的亚甲基氢苯环上的氢之间有强的NOESY信号，说明为Z型结构（Figure 2）。

而在E-6的NOESY谱中，烯氢与正丁基上的氢之间没有NOESY 信号。

这说明n-C4H9与烯氢处于反位。

证明E-6为E型结构。

因此可看出炔基砜和正丁基溴化镁加成后得到顺反两种异构体，且两种异构体的产率基本相同，这和我们上一章的研究结果有较大差异。

第二节丁基格氏试剂、炔基砜及醛的Michael-Aldol串联反应
从上节的研究结果我们知道，炔基砜与正丁基溴化镁可发生Michael加成反应而得到官能化的烯基镁试剂5，并通过水解得到了顺反异构的两种水解产物E-6和Z-6。

为了研究该官能化的烯基格氏试剂中间体在有机合成中的应用，我们同样研究了该试剂与亲电试剂醛的反应。

将炔基砜和10 mol% 的CuCN加入到n-BuMgBr的THF/CH2Cl2溶液中，冰盐浴中反应30 min后加入醛，反应约3-4小时得到多取代烯基砜8a-8d（Scheme 26），收率36-70%（entry1-4, Table 6）。

Ph SO 2Tol +n-BuMgBr 22o CuCN (10 mol%)E-8Z-81
R= p -NO 2C 6H 4-, C 6H 5-, p -NMe 2C 6H 4-, n-C 3H 7-
Scheme 26
Table 6 Yields of compounds 8a -8d entry R Product Yield a (%)
1 p -NO 2C 6H 4- 8a
70 2 C 6H 5- 8b
62 3 p -(CH 3)2NC 6H 4-8c
44 4
n -C 3H 7- 8d 36 a Isolated yield based on the acetylenic sulfone used.
产物由1H-NMR 、13C-NMR 、IR 、MS 、EA 等进行了表征。

E -8和Z -8的1H-NMR （300 MHz ）谱均显示有一个羟基氢的信号峰；与羟基相连的次甲基上的氢因为同时受到双键、苯环、羟基的诱导效应影响，化学位移值较大，在6 ppm 附近。

且E -8b 和Z -8b 的构型均通过1H-1H 2D NOESY 谱（附录三、四）得到了确证，化合物Z -8b 中羟基碳上的氢和亚甲基氢间的耦合关系Figure 3。

n-C 3H 2Tol
Fig. 3 化合物Z -8b 中羟基碳上的氢和亚甲基氢间的耦合关系
Z-8b的NOESY谱显示与羟基相连的次甲基上的氢和正丁基中与双键碳直接相连的亚甲基氢苯环上的氢之间有强的NOESY信号，说明n-C4H9与对甲苯砜基是处于反位的，化合物为Z型结构（Figure 3）。

而E-8b的NOESY谱显示与羟基相连的次甲基上的氢与正丁基中与双键碳直接相连的亚甲基氢苯环上的氢之间没有NOESY信号，说明n-C4H9与对甲苯砜基处于顺位，化合物为E型结构。

本章小结
本章中，我们研究了炔基砜、正丁基格氏试剂与醛在CuCN催化下的Michael-Aldol三组分串联反应，得到了含烯丙醇结构单元的四取代烯烃。

但反应的立体选择性不好，得到顺反两种异构体。

此反应的产物同时含有砜基和烯丙醇结构单元，且此反应原料易得、操作简便，可望为合成其它的官能化的烯烃提供一条新的途径。

第四章 CuCN 催化下烯丙基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应
及其在多取代烯基砜合成中的应用
1，4-二烯是许多天然产物的重要结构单元，其合成一直是人们感兴趣的课题之一
30。

我们 研究了CuCN 催化下烯丙基溴化镁与炔基砜的碳金属化反应，以期合成含有1，4-二烯结构单元的四取代烯基砜化合
物。

第一节 CuCN 催化下烯丙基格氏试剂与炔基砜的碳镁化反应及
其质子解反应
我们首先以苯乙炔基砜为底物研究了烯丙基溴化镁对炔基砜的碳金属化反应。

首先我们以THF 为溶剂来制备烯丙基溴化镁，但进行其与炔基砜的加成反应时，很难得到预期产物，可能是由于在THF 溶液中未能成功制备烯丙基溴化镁。

改变反应温度对反应无效。

因此，我们改用乙醚作溶剂来制备烯丙基溴化镁。

反应将镁大大过量，并加入一小粒碘作为引发剂，于冰水浴中慢慢滴加烯丙基溴，充分反应后即得烯丙基溴化镁的无水乙醚溶液。

由于烯丙基溴化镁是在乙醚中制得，因此在进一步与炔基砜反应时，我们用了Et 2O/CH 2Cl 2为溶剂。

在CuCN 催化下，取足量的烯丙基溴化镁使其充分与炔基砜反应，至炔基砜反应完全（TLC 跟踪），用饱和NH 4Cl 溶液水解，反应高立体选择性地得到多取代烯基砜11（Scheme
27），收率84%。

Yield; 84%; Z :E > 9:119102Tol 11
Scheme 27
产物11由1H-NMR 、13C-NMR 、IR 进行了表征，从而证实了烯基
格氏试剂中间体10的存在。

此中间体同时含有砜基和1，4-二烯结构单元，可望成为天然产物合成中的重要的中间体。

第二节 烯丙基格氏试剂、炔基砜及醛的Michael-Aldol串联反应
1，4-二烯和烯丙醇是许多具有生理活性的天然产物中的结构单元31。

因此我们进一步研究含1，4-二烯结构单元的α-砜基烯基镁中间体10与亲电试剂醛的反应，以期合成同时含1，4-二烯和烯丙醇结构单元的多取代烯烃。

将炔基砜和10 mol% 的CuCN加入到烯丙基溴的无水Et2O/CH2Cl2溶液中，–20o C下搅拌。

待炔基砜反应完全后（TLC跟踪，30min），搅拌下加入醛，冰盐浴中搅拌反应约3-4小时。

反应结束后，用饱和NH4Cl 溶液淬灭。

反应得到砜基取代的且同时含烯丙醇结构单元和1，4-二烯结构单元的烯基砜化合物12（Scheme 28）。

收率43-76%。

反应结果见Table 7。

Tol
R = p-NO2C6H4, C6H5, p-Me2NC6H4, n-C3H7Yield; 43-76%
Scheme 28
Table 7 Yields of compounds 12a-12e
Yield a (%) Entry R Product
1 p-NO2C6H4- 12a 68
2 C6H5- 12b 64
3 p-(CH3)2NC6H4- 12c 55
4 n-C3H7- 12d 43
5 C6H5CH=CH- 12e 76
a Isolated yield based on the acetylenic sulfone used.
产物12的结构由1H-NMR 、13C-NMR、IR、MS、EA。

主产物(Z)-1, 3-二苯基-2-对甲苯砜基-2, 5-己二烯-1-醇 ((Z)-12b )的构型通过1H-1H 2D NOESY 谱（附录五）得到了确证，此化合物中羟基氢和亚甲基氢间的耦合关系见Figure 4。

2
Tol
Fig. 4 化合物12b中羟基氢和亚甲基氢间的耦合关系
12b的NOESY谱显示与羟基相连的次甲基上的氢和烯丙基中亚甲基上的氢之间有强的NOESY信号。

这个结果说明烯丙基与对甲苯砜基是处于反位，证明12b为Z型结构（Figure 4）。

由此可以看出此串联反应的主产物为顺式加成产物。

本章小结
在本章中我们研究了炔基砜与烯丙基溴化镁的Michael加成反应，制备了1，4-二烯结构单元的α-砜基烯基镁试剂10。

通过水解反应得到了1-对甲苯砜基-2-苯基-1，4-戊二烯11，证明了三官能化试剂α-砜基烯基镁试剂10的生成。

炔基砜与烯丙基溴化镁的Michael加成反应以顺式加成为主，主要得到Z-型产物。

中间体10进一步与亲电试剂醛反应，得到同时含有1，4-二烯结构单元和烯丙醇结构单元的多取代烯基砜化合物。

多取代烯烃的合成是有机合成的重要研究课题之一，而且四取代烯烃一般方法难以合成。

我们这里研究的炔基砜，烯丙基溴化镁和亲电试剂醛的三组份串联反应为多取代烯烃，特别是四取代烯烃的合成提供了新的方法。

该方法具有原料易得，操作简便，反应效率高等特点，弥补了文献方法在制备多取代烯烃方面的不足。