偶极环加成反应

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1,3一偶极环加成反应在叠氮推进剂中的应用

1,31,3-偶极环加成反应
周环反应有电环化反应，环加成反应，和σ 移位反应。而其中的环加成反应又分为[2+1]环加成，[2+2]环加成，[4+1]环加成。1,3偶极加成和[4+2]环加成即Diels-Alder反应。本文主要介绍1，3一偶极环加成反应的基础上，综述了该反应在聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)侧基改性、叠氮化合物固化以及在GAP推进剂中的应用情况。
含有叠氮侧基的聚醚粘合剂可以与含有乙炔基的化合物通过环加成反应形成三唑粘合剂。在铜催化剂的作用下，通过环加成反应形成三唑粘合剂。在铜催化剂的作用下，这种反应简单且非常有效，直接使用GAP可以合成一系列的1 GAP可以合成一系列的反应简单且非常有效，直接使用GAP可以合成一系列的1，2，3 一三唑基缩水甘油聚合物及衍生物。一三唑基缩水甘油聚合物及衍生物。
[3+2]环加成（1,3-偶极环加成）中常见1,3-偶极体
R
C N O 腈氧化物
+
-
R
N NR' C 腈亚胺
+
-
R
N O CH2
+
-
N 氧化醛亚胺
1，3一偶极环加成反在叠氮推进剂中的应用
常用的含能叠氮黏合剂
叠氮粘合剂是侧链带有叠氮基团的含能预聚物，常用的含能粘合剂有聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)、双叠氮甲基氧杂丁烷聚醚(BAMO)和叠氮甲基氧杂丁烷聚醚(AMMO)等。这类粘合剂应用在推进剂中，能够提高推进剂的比冲和燃速，改善温度敏感系数，是高能低特征信号、低易损性推进剂理想的含能粘合剂。
对GAP高聚物叠氦侧基改性高聚物叠氦侧基改性
尽管含能粘合剂GAP在能量性能方面具有优势，尽管含能粘合剂GAP在能量性能方面具有优势，但在固体 GAP在能量性能方面具有优势冲压发动机中，GAP推进剂在低压条件下的燃烧性能差推进剂在低压条件下的燃烧性能差。冲压发动机中，GAP推进剂在低压条件下的燃烧性能差。为了改善燃烧性能，改善燃烧性能，可以通过添加弹道改良剂或者燃速调节剂来改变压强对GAP燃烧性能的影响，从而获得较好的燃烧性能。 GAP燃烧性能的影响变压强对GAP燃烧性能的影响，从而获得较好的燃烧性能。

环加成反应简介

环加成反应摘要：环加成反应在有机合成中有非常重要的应用，其基础理论前线轨道理论也是有机化学中非常重要的理论。

本文主要简介环加成反应和前线轨道理论，并对前线轨道在环加成反应中的应用做简要介绍。

关键词：环加成反应前线轨道理论 Diels-Alder反应环加成反应(Cycloaddition Reaction)是两个共轭体系结合成环状分子的一种双分子反应, 它是由两个或多个不饱和化合物(或同一化合物的不同部分)结合生成环状加合物，并伴随有系统总键级数减少的化学反应。

这类反应是合成单环及多环化合物的一种重要方法。

有关环加成反应最早是德国化学家Diels与其学生Alder等在1928年通过环戊二烯与顺丁烯二酸酐发生[4＋2]环加成实现的。

常见的环加成反应类型除[4＋2]外，还包括[3＋2], [2＋2＋2], [3＋2＋2], [4＋2＋2]等。

环加成反应的主要特点是可以将不饱和链状化合物直接转变成环状化合物，包括三元、四元到九元、十元环等,且原子利用率高。

在天然产物的全合成、药物化学等领域有着广泛的应用。

1、前线轨道理论简介前线轨道是由日本理论化学家福井谦一提出的，他指出化合物分子的许多性质主要出最高占据分子轨道相最低未占分子轨道所决定的。

凡是处于前线轨道的电子，可优先配对。

这对选择有机合成反应路线起决定性作用。

鉴于前线轨道理论对于有机化学发展的重要性，他获得了1981年的诺贝尔化学奖。

1.1 前线轨道的几个基本概念分子周围的电子云，根据能量的不同，可以分为不同的能级轨道，根据能量最低原理，电子优先排入能量低的轨道。

前线轨道理论中，将用HOMO表示；未占有电子的能量最低的轨道称之为最低占有轨道，用LUMO表示（如图1-1）。

有的共轭轨道中含有奇数个电子，它的最高已占有轨道只有一个电子，这种单电子占有的轨道称之为单占轨道，用SOMO表示。

在分子中，HOMO轨道对于电子的束缚最为薄弱，LUMO轨道对电子的吸引力最强，因而前线轨道认为，分子加发生化学反应，本质上就是HOMO轨道与LUMO轨道的相互作用，形成新的化学键的过程。

C82与甲亚胺1,3-偶极环加成反应的理论研究

热潮．除了ＣｏＣ０６和７，由于高压液相色谱（ＰＣ技术的ＨＬ）
进步，多高碳富勒烯已经被成功分离出来【．目许３到】
前为止，人们已经分离表征了Ｃ６，的一种异构体Ｉ，、Ｃ的三种异构体［１、Ｃ０８０８的一种异构体【】８的一种异￣】ｎ、Ｃ２构体ＩＣ４钔８的九种异构体Ｉ但对高碳富勒烯化学、ｎ】叫等，
自从１８９５年富勒烯被发现以来【，ｌ随着ＣｏＪ６宏观量合成的突破【２】，在世界范围内掀起了富勒烯化学的研究
反应，如亲核加成、自由基加成、环加成以及各种形式的氢化、卤化等．加成反应是富勒烯化学修饰的重要环途径。的反应条件温和、收率较高，物具有较好的它产
性质的研究，与ＣｏＣ０比还远远不够．６和７相
研究较多的一类反应，１极予是多种多样的，如叶，偶３
富勒烯的化学修饰为富勒烯的应用奠定了基础，是目前富勒烯化学研究最为活跃的领域之一【．富勒烯ｌ的曲面结构使整个分子具有三维兀共轭结构，但在分子．中只能检测到微弱的总环电流，因此它更倾向于烯烃的
尚贞锋水樊玲
（开大学化学系南
李瑞芳
天津３０７）００１
许秀芳
摘要
利用半经验Ｐ方法，研究了Ｃ２甲亚胺叶立德ｌ一Ｍ３８与，偶极环加成反应的机理与区域选择性，计算结果表明：８３ｃ２
的１一。偶极环加成反应遵循分步机理，３是一个放热反应：反应活化能随着所加成键的键长增大而增加，无论是从热力学

1,3-偶极环加成反应修饰卟啉化合物

ＡｂｔａｔｓｒｃＲｅｅｔｃｎｌｙ，ｔｅｈｍｏｉｉａｉｎｆｐｒｈｒｎｙ，３ｄｐｌｒｃｃｏｄｉｏｉｓｕｉｄｎｅｓｖｌｄｆｔｏｏｐｙｉｂ１－ｉｏａｙｌａｄｔｎｓｔｄｅｉｔｎｉｅｙ．Ｔｈｃｏｉｅ
维普资讯
第２０卷第５期
２００８年５月
化学进
展
Ｖ０．ＯＮｏ．１２５

ＰＲＯＧＲＥＳＮＣＨＥＭＩＴＳＩＳＲＹ
Ｍａ，２０ｙ０８
１３偶极环加成反应修饰卟啉化合物＊，．
汪磊冯亚青一赵冰薛金强李玉坤
ＷａｇＬｉＦｎａｉｎｅｅｇＹｘｎｌｇ
ＺａｉｇＸｕｉｑａｇＬｕｕｈｏＢｎｅＪｎｉｎｉｋｎＹ
（ｃｏｌｆｈｍｃｌｎｎｅｎｎｅｈｏｇ，Ｔａｊｎｖｒｔ，Ｔ柚ｊ００２ｈｎ）Ｓｈｏｏｅｉ西ｅｒｇａｄＴｃｎｌｙｉｉＵｉｓｙｉｉ３０７，ＣｉａＣａＥｉｏｎｎｅｉｎ
ｃｃａｄｉｒｄｃｐａｓｐｒｎｒｅｉｐｏｄｎｍｃｔｅｐＰＴａｏｅｔｈｔ— ｎｉｚｒｒｎａｉｃｙｌｄｉｏｐｏｕｔｌｉｏａｔｌｎｈｔｙａｉｈｒｙ（Ｄ）ｓｐｔｉｐｏｓｓｉｒｆｉｏｔｎｙａｍｔｏｎｏａｎａｌｏｅｔｅｏｉｔａｉｌ
ｄｒａｉｅｙｔｅｒａｔｎｆｐｒｈｒｎｄｐｌｓｗｔｉｏａｐｉｅｕｃｓＣ６ｅｃ．ｉｉｃｓｅｄｔｅ１，－ｉｏａｅｖｔｓｂｈｃｉｓｏｏｙｉｉｏｅｈｄｐｌｒｈｌｓｓｈａ０ｔｉｖｅｏｐｉｏｓｄｓｕｓｄａｈ３ｄｐｌｎｒｃｃｏｄｉｏｆｅｐｄｄｐｒｈｒｎｗｔｚｍｅｈｎｌｅｉｆｒｅｙｌａｄｔｎｏｘａｅｏｙｉｉｈａｏｔｉｅｙｉｓｒｅｒｄ．ｉｎｐｄｅ

苯炔在有机合成中的应用

苯炔在有机合成中的应用作者：张志鹏来源：《科学导报·学术》2019年第47期苯炔作为有机化合物中活泼的中间体，反应活性高，在低温条件下就可以发生反应。

苯炔是指缺失两个氢原子的去氢苯，它主要包括三种结构，分别为l，2-去氢苯、l，3-去氢苯、l，4-去氢苯（图1），但一般情况下仅指1，2-去氢苯及其杂环类似物。

它参与的反应大致分为三类：周环反应、亲核加成反应和过渡金属催化的反应。

其中周环反应就可以大概分为四种，主要包括D-A反应;[2+2]环加成反应;l，3-偶极环加成反应;1，4-偶极环加成反应;苯炔参与的ene反应。

苯炔的亲核加成反应分为多种，最主要的是：与氮和碳负离子的亲核加成反应。

苯炔的过渡金属催化反应主要是通过钯催化反应制备多环芳基化合物。

1 周环反应1.1 Diels-Alder反应苯炔中碳碳三键的亲电性很强，在周环反应中可以转化成环戊二烯、呋喃、吡咯、四苯基环戊二烯酮等，然后再与其他试剂发生加成反应。

Snieckus等先用邻硅基芳基磺酸酯生成了中间体苯酰胺苯炔，再将苯酰胺苯炔与呋喃反应，最后得到了产率为63%的环加成的产物。

同样，氨基甲酸酯苯炔也可以与呋喃发生Diels-Alder反应，并且生成与其相似的产物，且产率为79 %，比上述苯酰胺苯炔与呋喃反应的产率都高。

Buszek等人发现，二卤素取代的吲哚，会在叔丁基锂的乙醚溶液中失去卤素原子生成苯炔的衍生物，然后衍生物与呋喃进一步发生加成反应，也会生成萘的衍生物。

Guitián小组将苯炔与两分子的呋喃发生反应，苯炔会与呋喃发生两次Diels-Alder反应的串联过程，然后选择性的得到了多芳环衍生物，再将多芳环衍生物经过酸化等简单操作，最终合成了大稠环芳烃。

李健等以CsF为催化剂，将苯炔在60℃条件下与亚甲基吲哚酮发生反应，在这种反应方法下可以生成含有萘结构的吲哚酮，这种方法在以后制备含萘结构吲哚酮中起到了关键的作用。

1,3-偶极环加成反应产物构型的推定

1,3-偶极环加成反应产物构型的推定金杰;李菲菲;陈广美;刘瑾【摘要】1,3-偶极环加成反应有多种选择性,因此产物往往也是由多个异构体组成.天然产物青藤碱进行1,3-偶极环加成反应杂环化时,产物理论上有四个异构体,实验中只发现两个异构体.本文分析了青藤碱1,3-偶极环加成反应中的选择性,再根据产物的1H NMR、13C NMR、NOESY相关谱、电子效应、空间效应的分析,结合理论计算和软件模拟,最终确定了所得两种产物异构体-1和异构体-2的构型.本文的推定方法,在判定具有类似电子效应和空间效应的1,3-偶极环加成反应产物结构时,能起到一定的借鉴作用.【期刊名称】《安徽师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(036)005【总页数】4页(P466-469)【关键词】1,3-偶极环加成;异构体;构型;选择性;青藤碱【作者】金杰;李菲菲;陈广美;刘瑾【作者单位】安徽建筑大学材料与化学工程学院,安徽合肥230601;安徽建筑大学材料与化学工程学院,安徽合肥230601;安徽建筑大学材料与化学工程学院,安徽合肥230601;安徽建筑大学材料与化学工程学院,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】O626.21,3-偶极环加成反应是基于三原子4π电子偶极体系与亲偶极体的重键发生[3+2]加成，生成五元杂环(特别是五元含氮杂环)的一种非常重要的有机反应[1-5].在对天然药物青藤碱的1-位进行杂环化时，我们使用间甲基苯基腈氧化物与青藤碱1-位C=C取代物1进行了1,3-偶极环加成反应(Scheme 1).此反应理论上有四个异构体A1、A2、B1、B2.Scheme 1 青藤碱衍生物的合成Scheme 1 Synthesis of sinomenine derivatives但在实验中我们只得到了其中的两个异构体：异构体-1和异构体-2.那么异构体-1和异构体-2分别对应A1、A2、B1、B2四个异构体中的哪两个呢？通常情况下，培养产物的单晶，再做单晶衍射，就会得到产物的绝对构型，但这种方法不仅花费大，而且需要首先培养出产物的单晶.本文将说明如何根据1,3-偶极环加成反应选择性，以及产物的1H NMR、13C NMR、NOESY相关谱，结合理论计算和软件模拟，来分析和确定异构体-1和异构体-2的构型.1,3-偶极环加成反应表现出三种选择性[2](Fig. 1)：区域选择性(regioselectivity)，生成一对区域异构体A、B；非对映选择性(diastereoselectivity，这里是endo/exo selectivity)，比如区域异构体A是endo-A、exo-A一对非对映异构体；对映选择性(enantioselectivity)，比如endo-A又是endo-Aa、endo-Ab一对对映异构体．Fig.1 1,3-偶极环加成的选择性Fig.1 Selectivities of 1,3-dipolar cycloadditon对于由芳基腈氧化物参加的1,3-偶极环加成反应，同样也存在区域选择性.由于偶极体的中心N原子在产物异口恶唑啉中是以C=N双键形式存在，其3位取代基与环在同一个面上，产物的endo型和exo型相同，因此，非对映选择性消失，只有对映选择性.但是，如果重键带有具有手性中心的取代基时，由于手性中心不能相互呈镜像关系，则其对映选择性将会转变成为非对映选择性(diastereoselectivity，这里是diastereofacial selectivity)，见Fig. 2.青藤碱是一个多环体系，并且含有手性原子，可以看作一个手性的取代基。

1,3-偶极环加成反应

冯亚青1 偶极环加成反应合成螺噻唑并[3 [3， a]嘧啶类化合物嘧啶类化合物, 李筱芳，于贤勇，冯亚青1，3-偶极环加成反应合成螺噻唑并[3，2-a]嘧啶类化合物, 有机化学2010年第30卷第5 2010年第30卷第 735有机化学2010年第30卷第5期，735-739
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Yamada等利用酮亚胺与钴(III) (III)阳离子的络合 Yamada等利用 B-酮亚胺与钴(III)阳离子的络合物催化氮-芳亚甲基苯基氧化胺(2，R2=Ar，R3 =Ph)与物催化氮-芳亚甲基苯基氧化胺(2， =Ar， =Ph)与 (2 甲酰基- 环戊烯的1 偶极环加成反应。 1-甲酰基-1-环戊烯的1，3-偶极环加成反应。在反应液中加入NaBH4的乙醇溶液猝灭环加成反应， NaBH4的乙醇溶液猝灭环加成反应液中加入NaBH4的乙醇溶液猝灭环加成反应，将环加成产物的醛基转化为更稳定的醇，产物19保持了1 19保持了产物的醛基转化为更稳定的醇，产物19保持了1，3-偶极环加成反应的收率、非对映选择性和对映选择性。极环加成反应的收率、非对映选择性和对映选择性。
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通过六氢- 芳基-lH-比喃[2， d]并嘧啶-2(8aH)通过六氢-4-芳基-lH-比喃[2，3-d]并嘧啶-2(8aH)[2 并嘧啶硫酮与丁炔二酸二甲(DMAD)的加成反应， (DMAD)的加成反应硫酮与丁炔二酸二甲(DMAD)的加成反应，合成了一系列新的吡喃一嘧啶并噻唑类化合物。的吡喃一嘧啶并噻唑类化合物。
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叠氮基与碳叠氮基与碳-碳双碳三键或碳键、碳-碳三键或碳氮三键的1 氮三键的1，3一偶极环加成反应通常有很多优点。多优点。

1,3-偶极环加成反应产物构型的推定

ｌ，３一偶极环加成反应是基于三原子４电子（）偶极体系与亲偶极体的重键发生［３＋２］加成，生成五元杂环（特别是五元含氮杂环）的一种非常重要的有机反应［卜５１．在对天然药物青藤碱的１一位进行杂环化时，我们使用间甲基苯基腈氧化物与青藤碱１一位ｃ＝Ｃ取代物１进行了ｌ，３一偶极环加成反应（Ｓｃｈｅｍｅ１）．
１，３一偶极环加或反应表现出三种选择性Ｊ（Ｆｉｇ．１）：区域选择性（ｒｅｇｉｏｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ），生
ｏ
ｃｈＳｅｍｅ１青藤碱衍生物的合成
Ｓｃｈｅｍｅ１Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｓｉｎｏｍｅｎｉｎｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ
此反应理论上有四个异构体Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２．
但在实验中我们只得到了其中的两个异构体：异构体一ｌ和异构体一２．那么异构体一１和ｃｏ异构体一２分别对应Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２四个异构体中的哪两个呢？通常情况下，培养产物的单晶，Ｏ再做单晶衍射，就会得到产物的绝对构型，但这种方法不仅花费大，而且需要首先培养出产物的单晶．本文将说明如何根据１，３一偶极环加成
收稿日期：２０１３ —０６ —０８

1,3-偶极环加成反应-精品文档

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通过2-芳亚甲基-6，7-二氢-5H-噻唑并[3，2-a]嘧啶-3酮与靛红、肌氨酸的l，3-偶极环加成反应，合成了一系列新的螺噻唑并嘧啶类化合物，以期为药物筛选提供先导化合物。
李筱芳，于贤勇，冯亚青1，3-偶极环加成反应合成螺噻唑并[3，2-a]嘧啶类化合物, 有机化学2019年第30卷第5期，735-739
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通过六氢-4-芳基-lH-比喃[2，3-d]并嘧啶-2(8aH)硫酮与丁炔二酸二甲(DMAD)的加成反应，合成了一系列新的吡喃一嘧啶并噻唑类化合物。
姚飞，曾荣今，王慧，沈鹏飞 1，3一偶极环加成反应合成新型的吡喃一嘧啶并噻唑类化合物中图分类号：062 文献标识码：A 文章编号：1672—9102(2019)02—0101—04
叠氮基参与的1，3-偶极环加成反应含能盐含能基团的修饰新型含能聚合物
池俊杰，夏宇，张晓勤，曲贵晨，常伟林，王建伟 1，3一偶极环加成反应在含能材料中的应用中图分类号：0621．3；TJ55 文献标识码：A 文章编号：1672—2191(2019)03—0025—04
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叠氮基与碳-碳双键、碳-碳三键或碳氮三键的1，3一偶极环加成反应通常有很多优点。
反应模块化高产率反应条件简单后处理简单
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立体选择性
此类反应是经典点击化学(Click Chemistry) 的精华。故自2019年诺贝尔化学奖获得者K．B．Sharpless提出点击化学的概念以来，叠氮基参与的1，3一偶极环加成反应就在药物合成、分子印迹、超支化聚合物制备、纳米材料的修饰等众多领域引起了国内外科学家的重视。含能材料黏合剂

环加成反应和机理

一般环加成为同面环加成
同面环加成
异面环加成 (antarafacial cycloaddition)
(suprafacial cycloaddition)
对称允许的[4π+2π 对称允许的[4π+2π]热环化加成反应
Ψ2(A)
Ψ3(S)
Ψ2(A)
Ψ1(S） (S）
对称禁阻的[4+2]π光环化加成反应对称禁阻的[4+2]π光环化加成反应
hv S SOMO= SOMO=
R Y R X
A S 对称性不匹配不能成环
A SOMO'=
R
SOMO'=
对称允许的[2π 对称允许的[2π+2 π]光环化加成反应光环化加成反应
+
hv
SOMO=
R X
A S 对称性匹配可以成环
A SOMO=
R
SOMO'=
S SOMO'=
对称禁阻的对称禁阻的[2 π +2 π]热环化加成反应热环化加成反应
重要知识点！！重要知识点！！
[2 + 2] Cycloaddition Reaction
H
课堂练习：课堂练习：试写出

、
在光照条件下的环加
成产物，后者可能有几种立体异构？成产物，后者可能有几种立体异构？其顺式异构体进一步发生环加成反应将生成何物？进一步发生环加成反应将生成何物？
CH2
CH CH
CH2
CH2
CH2
SO2
N N
CH2 CH2
SO2
CO2Me CO2Me
1,3-偶极加成： 1,3-偶极加成： CH2 N N

1_3_偶极环加成反应合成1_取代苄基_1_2_3_三唑类化合物

2004年第24卷第10期,1228～1232有机化学Chinese Journal of Organic Chem istryV ol.24,2004N o.10,1228～1232・研究论文・1,32偶极环加成反应合成12(取代苄基)21,2,32三唑类化合物扈艳红Ξ,a 刘世领b 仝钦宇a 黄发荣a沈永嘉b 齐会民a 杜　磊aΞ(a华东理工大学材料科学与工程学院　上海200237)(b华东理工大学精细化工研究所　上海200237)摘要　利用苄氯和取代苄氯与叠氮化钠的亲核取代反应合成了一系列苯环上带有不同取代基团的苄基叠氮化合物,亲核取代反应速率受苯环上取代基的影响:吸电子基团的存在,可以促使反应更容易进行.合成的叠氮化合物与苯乙炔经1,32偶极环加成反应得到了相应的取代苄基1,2,32三唑类化合物,反应条件温和.这些1,2,32三唑类目标化合物具有对热稳定的优点.用红外、核磁、元素分析、质谱等对合成的叠氮化合物和1,2,32三唑类化合物的结构进行了表征,重点研究了1,32环加成反应的规律.加成反应速率取决于叠氮化合物(偶极物)的极性,即与取代基的电负性有关:苯乙炔(亲偶极物)易于与缺电子的叠氮反应,反之亦然.同时在反应过程中观察到空间位阻效应:反应可以生成两种同分异构体,其中42苯基21, 2,32三唑是主要产物.关键词　叠氮,芳基乙炔,1,2,32三唑化合物,1,32偶极环加成Synthesis of12(Substituted benzyl)21,2,32triazoles by1,32Dipolar Cycloaddition R eactionH U,Y an2H ongΞ,a LI U,Shi2Ling b T ONG,Qin2Y u a H UANG,Fa2R ong aSHE N,Y ong2Jia b QI,Hui2Min a DU,Lei a(a School o f Materials Science and Engineering,East China Univer sity o f Science and Technology,Shanghai200237)(b Institute o f Fine Chemicals,East China Univer sity o f Science and Technology,Shanghai200237)Abstract　Benzyl azide,42methyl2benzyl azide,42cyano2benzyl azide,42fluoro2benzyl azide and1,1′2bi2 azidomethyl24,4′2biphenyl were prepared by the nucleophilic substitution reaction of NaN3with substituted benzyl chlorides.The reaction rate was affected by the substitution groups at the phenyl ring,and electron2withdrawing groups could accelerate the rate.And1,32dipolar cycloaddition reaction of the azides with phenylacetylene was studied.The corresponding com pounds(azides and1,2,32triazoles)were characterized with NMR,FT2IR and elementary analysis.The1,2,32triazoles were thermal stable.The addition rate depended on the substitution groups of the azides(1,32dipole),and the reactivities correlated with polar effects:phenyacetylene(dipolarophile)reacted faster with electron2poor azides and vice versa.The1,32dipolar cycloaddition reaction was found to be regioselective, and the42phenyl21,2,32triazoles were the major products in the tw o structural is omers of1,2,32triazoles obtained.K eyw ords　azide,phenylacetylene,1,2,32triazole,1,32dipolar cycloaddition reaction 叠氮化合物是一类化学性质活泼的化合物,在有机合成和反应机理研究中具有很重要的作用,被广泛地用于合成各种类型的含氮化合物[1～3].20世纪60年代后期,研究发现分子结构中同时具有叠氮基和炔基的双官能团化合物,可以发生分子内的1,32偶极加成反应,生成主链含1,2,32三唑环的线性聚合物,该类型ΞE2mail:fhuanglab@;Fax:021*********.Received October21,2003;revised February23,2003;accepted April19,2004.国家重大基础研究973(N o.5131101)、国家高技术研究发展计划863(N o.2002AA35103)和武器装备预研基金(N o.51412020103QT311)资助项目.的聚合物具有很好的热稳定性.但未见有进一步的后续研究报道[4,5].前苏联利用有机叠氮化合物与多官能团炔烃通过1,32偶极环加成反应,开展合成新型含能粘合剂的研究,国内的北京理工大学等也在开展类似的初步探索[6,7].但是在作为耐高温使用的树脂基复合材料研究领域,国内外目前尚未见有工作报道.在高分子新材料设计与合成中,在聚合物大分子链中引进对称性好的苯环或杂环是获得高耐热聚合物的一条主要途径[8].而1,2,32三唑环由于形成共轭结构,可以形成一类化学性质比较稳定的化合物.基于上述研究设想,我们拟合成一类分子结构中含有1,2,32三唑环的聚合物,希望形成一类新型的耐热聚合物.另一方面,许多涉及叠氮化合物与不饱和烃的1,32偶极加成研究中,作为反应起始物的叠氮化合物主要为脂肪族叠氮衍生物或叠氮基直接与苯环相连的芳香族叠氮衍生物,亲偶极物也主要为脂肪族炔烃[9～12].苯环与叠氮基直接相连的化合物性质不太稳定,有爆炸性,因而限制了它们的实际应用,而相当一部分饱和叠氮化合物和所有含单叠氮基的烷烃的冲击感度都很低[13].因此,本研究拟在苯环与叠氮基团间引入亚甲基,改善芳香叠氮化合物的稳定性,同时,以芳香炔烃替代脂肪族炔烃,探讨环加成反应的可行性和影响因素.通过上述的分子设计,以期在今后聚合物合成过程中,在大分子链中引入对称性好的苯环和三唑杂环,提高聚合物的耐热性能.本工作主要研究了一系列不同取代苄基的叠氮化合物与苯乙炔的1,32偶极环加成反应,探讨了取代基的电负性对反应的影响,得到的目标化合物具有对热稳定的优点,进一步的聚合反应以及应用研究正在进行.叠氮化合物的合成一般采用重氮化反应[11]或卤代烃和叠氮化钠或叠氮化锂反应.然而,上述反应过程较为复杂,特别是重氮化反应条件比较苛刻,产物的提纯以及产率也不高.已有的文献中,大都以溴代烃为原料合成叠氮化物.为在分子结构中引入苯环,同时又降低反应的危险性,本工作以低廉的氯化苄和取代氯化苄为原料,替代通常的溴化物,合成了苄叠氮(3a),对甲基苄叠氮(3b),对氰基苄叠氮(3c),对氟基苄叠氮(3d ),4,4′2联苯二苄叠氮等(3e ′),有效降低反应成本,其中对氰基苄叠氮、对氟基苄叠氮和4,4′2联苯二苄叠氮未见文献报道(Eq.1).叠氮化合物最重要的应用之一是通过1,32偶极环加成反应,与带有不同取代基团的炔烃或烯烃加成反应生成1,2,32三唑或1,2,32三唑啉类的化合物.叠氮基在三个平行的p 轨道中含有4个π电子,称作1,32偶极物,可以与含有2π2电子组分的炔烃或烯烃(称作亲偶极物)发生类似Diels 2Alder 反应的1,32偶极加成反应,生成五元环状化合物1,2,32三唑[14].参照上述原理,利用亲核取代反应制备得到的不同取代基的叠氮化合物与苯乙炔反应,得到加成产物5a ～5d ,6a ～6d 和7(Scheme 1).1　实验红外光谱在NICO LET 5SXC 红外光谱仪上测定;核磁共振氢谱在ADVANCE 500核磁共振仪(美国BRUK A 公司制造)上测得,以T MS 为内标,CDCl 3为溶剂;质谱在HP5989A 质谱仪EI502400(美国HP 公司)上测得;元素分析在德国elementar vario E L III 元素分析仪上测定;熔点在SG W X 24显微熔点仪(上海精密科学仪器有限公司)上测得;热失重分析在DuP ont 1090热失重分析仪(美国DuP ont 公司)上测得,N 2气氛,升温速率10℃/min.Scheme 19221N o.10扈艳红等:1,32偶极环加成反应合成12(取代苄基)21,2,32三唑类化合物　氯化苄,市售分析纯化学试剂;对氰基氯化苄,工业级;对甲基氯化苄,工业级;对氟基氯化苄,工业级;4,4′2联苯二氯化苄,工业级;叠氮化钠,化学纯;苯和DMF均为市售分析纯化学试剂.以上试剂在使用前未作其它处理.苯乙炔采用减压蒸馏进行精制,得到无色透明液体,沸点为142～144℃.1.1　苄基叠氮(3a)的合成在三口烧瓶中加入氯化苄(0105m ol),NaN3(615g,011 m ol),苯(20m L)和DMF(20m L).反应液在搅拌下加热到70℃,在70～75℃保温反应315h.反应进程用薄板层析(T LC)跟踪,反应结束后冷却到室温.将反应液倒入200m L去离子水中,用分液漏斗分出有机相,水相用3×20m L苯萃取,合并有机层,用无水硫酸镁干燥24h,过滤,滤液用旋转蒸发仪除去苯,残余物真空干燥后得淡黄色油状液体,产率68%; 1H NMR(CDCl3)δ:4132(s,2H,CH2),7131～7136(m, 3H,ArH),7137～7141(m,2H,ArH);MS(EI)m/z:133 (M)+,105(M-N2)+,91(M-N3)+,77(M-N3-CH2)+.1.2　对甲基苄叠氮(3b)的合成在三口烧瓶中加入对甲基氯化苄(0105m ol),其余合成方法同111,反应时间415h,产率94%;1H NMR(CDCl3)δ: 2130(s,3H,CH3),4130(s,2H,CH2),7117～7121(m, 4H,ArH);MS(EI)m/z:147(M)+,119(M-N2)+,105 (M-N3)+,91(M-N3-CH2)+.113　对氰基苄叠氮(3c)的合成在三口烧瓶中加入对氰基氯化苄(0105m ol),其余合成方法同111,反应时间215h,产率83%;1H NMR(CDCl3)δ: 4145(s,2H,CH2),7145(d,J=8H z,2H,ArH),7169(t, J=8H z,2H,ArH);MS(EI)m/z:158(M)+,130(M-N2)+,116(M-N3)+,102(M-N3-CH2)+.1.4　对氟基苄叠氮(3d)的合成在三口烧瓶中加入对氟基氯化苄(0105m ol),其余合成方法同1.1,反应时间215h,产率94%;1H NMR(CDCl3)δ: 4130(s,2H,CH2),7104～7109(m,2H,ArH),7124～7129 (m,2H);MS(EI)m/z:151(M)+,123(M-N2)+,109 (M-N3)+,95(M-N3-CH2)+.1.5　4,4′2联苯二苄叠氮(3e′)的合成在三口烧瓶中加入4,4′2联苯二氯化苄(01025m ol),合成方法同1.1,反应时间310h.反应结束将反应液倒入200 m L去离子水中后,静置过夜,析出白色固体.过滤,滤饼用去离子水洗干净,干燥后得白色粉末状固体,产率90%,m.p. 71～72℃;1H NMR(CDCl3)δ:4140(s,2H,CH2),7141(d, J=8H z,2H,ArH),7161(d,J=8H z,2H);MS(EI)m/z: 264(M)+,236(M-N2)+,222(M-N3)+,208(M-N3-CH2)+,180(M-N3-N2-CH2)+,166(M-2N3-CH2)+. 1.6　12苄基242苯基21,2,32三唑(5a)和12苄基252苯基1,2,32三唑(6a)的合成将0101m ol苄基叠氮和0101m ol精制过的苯乙炔加入三口烧瓶中,加入50m L乙醇溶剂回流搅拌下加热28h,反应进程用T LC跟踪(展开剂甲苯∶乙酸乙酯=9∶1,体积比),至反应结束后冷却到室温,用旋转蒸发仪除去溶剂,残余物冷藏析出白色结晶,经过滤后再用乙醚重结晶,得0149g无色针晶,产率21%,柱色谱分离同分异构体(硅胶固定相,洗脱剂:甲苯∶乙酸乙酯=9∶1,体积比),m.p.132～134℃;1H NMR(CDCl3)δ:7183～7175(m,2H,ArH),7166(s,1H, CH),7145～7135(m,5H,ArH),7134～7129(m,3H, ArH),5158(s,2H,CH2);IR(K Br)ν:3120,1467,1223, 1138,973cm-1.Anal.calcd for C13H13N3:C76160,H5153,N 17187;found C76138,H5152,N17189.1.7　12(4′2甲基苄基)242苯基21,2,32三唑(5b)和12(4′2甲基苄基)252苯基21,2,32三唑(6b)的合成在三口瓶中加入0101m ol对甲基苄叠氮,其余合成方法同115,反应时间40h,得0155g无色晶体,产率22%,m.p. 109～111℃;1H NMR(CDCl3)δ:7179(d,J=7134H z,2H, ArH),7163(s,1H,CH),7179(t,J=7158H z,2H, ArH),7131(t,J=7135H z,1H),7121(q,J=8134H z,4H, ArH),5153(s,2H,CH2),2135(s,3H,CH3);IR(K Br)ν: 3115,1463,1223,1133,974cm-1.Anal.calcd for C14H15N3: C77111,H6102,N16187;found C76178,H6105,N16188.1.8　12(4′2氰基苄基)242苯基21,2,32三唑(5c)和12(4′2氰基苄基)252苯基21,2,32三唑(6c)的合成在三口瓶中加入0101m ol对氰基苄叠氮,其余合成方法同115,反应时间23h,得0160g无色晶体,产率23%,m.p. 131～132℃;1H NMR(CDCl3)δ:7187～7177(m,2H, ArH),7170(d,J=8129H z,2H,ArH),7173(s,1H, CH),7148～7132(m,5H,ArH),5170(s,2H,CH2);IR (K Br)ν:3116,1463,1220,1130,974cm-1.Anal.calcd for C16H12N4:C73185,H4162,N21153;found C73142,H4159, N21186.1.9　12(4′2氟苄基)242苯基21,2,32三唑(5d)和12(4′2氟苄基)252苯基21,2,32三唑(6d)的合成在三口瓶中加入0101m ol对氟基苄叠氮,其余合成方法同115,反应时间25h,得0157g无色晶体,产率24%,m.p. 133～135℃;1H NMR(CDCl3)δ:7182～7176(m,2H),7165 (s,1H,CH),7141(t,J=7155H z,2H,ArH),7135～7127(m,3H,ArH),7112～7105(m,2H,ArH),5153(s, 2H,CH2);IR(K Br)ν:3121,1463,1227,1137,974cm-1 (因氟对所测试的元素分析仪有腐蚀作用,故无该化合物元素分析数据).1.10　4,4′2联苯二苄基-二苯基-二21,2,32三唑(7)的合成在三口瓶中加入0105m ol4,4′2联苯二苄叠氮,加入50 m L氯仿回流搅拌,其余合成方法同115,反应时间35h,有淡黄色固体析出.反应结束后,过滤,以氯仿为溶剂,索氏提取器萃取,干燥后得0184g淡黄色固体粉末,产率36%,m.p. 171～173℃;IR(K Br)ν:3124,1461,1219,1184,975 cm-1.Anal.calcd for C30H24N6:C76192,H5113,N17195;0321 有机化学V ol.24,2004found C76179,H5112,N17188.2　结果和讨论2.1　叠氮化合物的合成苄基卤代物与叠氮化钠反应生成苄基叠氮化物的反应是亲核取代反应.因此苯环上的吸电子基团的存在,可以促使反应更容易进行,而供电子基团的存在,则降低反应的速度.氰基和氟原子都是强的吸电子基,因此可以加快反应速度,从实验部分可以看到,氯化苄作为原料的反应时间是315h,以对氰基氯化苄和对氟基氯化苄为原料的反应时间是215h;不仅如此,氰基和氟原子的存在也增加了叠氮化物的稳定性.而供电子基团甲基的存在使对甲基苄叠氮的合成时间为4.5h.2.2　不同取代苄基1,2,32三唑化合物的合成1,32偶极环加成反应类似Diels2Alder反应,与取代苄基叠氮化合物的合成相比较,1,2,32三唑环的生成同样受到1,32偶极物叠氮化合物上取代基团的影响,当带有供电子取代基,如CH3,则反应速度降低,当带有吸电子取代基如CN 或F,则反应加快.实验结果验证了上述设想.T LC跟踪反应进程,对于单官能团化合物可以观察到两个新的产物点出现,柱色谱分离同样得到两种产物.这是因为炔烃的叁键最终加成在1,2,32三唑环的4和5位,炔基上的取代基同样可以在4或5位,生成同分异构体.但是由于空间位阻效应,以苯环在4位的产物为主,比例在60%～90%.不过,每两种同分异构体具有相同的熔点和NMR,FT2 IR图谱,这是由于无论4位或5位上的氢质子,它们的化学环境均非常接近.对1,2,32三唑化合物的红外分析表明,与反应的原料叠氮化合物相比,相应的产物1,2,32三唑化合物中,叠氮基在2100cm-1附近的特征峰完全消失了,也没有苯乙炔2108cm-1的C C拉伸振动的吸收峰和3289cm-1的C—H的拉伸振动,在3100～3200cm-1处出现1,2,32三唑环上C—H 的振动吸收峰,1460cm-1左右出现1,2,32三唑环上氮氮双键的骨架振动特征峰,1220～1227cm-1左右是C—N拉伸振动,1130～1138cm-1归属为N—N摇摆,而974cm-1属于C—H的非平面摇摆振动.红外分析结果初步表明,苯乙炔与叠氮化合物反应,生成1,2,32三唑类化合物.进一步对产物进行元素分析和核磁共振分析,元素分析结果与理论计算值相符.核磁共振分析与产物预计结构可以很好地符合,炔基三键与叠氮基环加成,炔烃上的苯环在1,2,32三唑环上的4或5位.谱图中几乎没有杂峰,表明得到预计产物,而且纯度较高.与文献报道相似结构的化合物数据相比较[15],本实验测得的1,2,32三唑化合物的熔点数据有较大的差距,可能是由于结晶形态不同所致.2.3　模型1,2,32三唑化合物的热分解文献报导分子主链中含1,2,32三唑环的线性聚合物具有较好的热稳定性[4,5],本论文的主要研究目的是合成新型的分子结构中含三唑环的耐热聚合物.利用热失重分析(TG A)考察了模型化合物的热稳定性能.TG A分析数据表明,单官能团的1,2,32三唑化合物中,除CN取代的5c和6c 的混合物的初始热分解温度为32311℃,几乎完全分解温度为36215℃外,其余H,CH3和F取代的5a,6a;5b,6b和5d,6d的热分解温度非常接近,初始热分解温度在24215℃附近,几乎完全分解温度在29715℃附近,我们认为这是因为CN与相连的苄基一起与1,2,32三唑环形成共轭大π键的缘故.而双官能团的化合物7表现出较高的热稳定性,其初始热分解温度为38219℃,几乎完全分解温度为62910℃.我们合成的低聚物的初始热分解温度在350℃以上,而几乎完全分解温度超过了800℃[16].上述结果初步表明,随着分子中1,2,32三唑环数目的增加,化合物表现出良好的耐热性.R eferences1Eric,F.V.S.;K enneth,T.Chem.Rev.1988,88,298.2Zhu,S.2Z.;Xu,Y.;Wang,.Chem.2001,21,986(in Chinese).(朱世正,许勇,王彦利,有机化学,2001,21,986.)3Lw owski,L.In1,32Dipolar Cycloaddition Chemistry,Ed.: Padwa,A.,Wiley,New Y ork,1984,p.559.4Johns on,K. E.;Lovinger,J.A.;Parker,C.O.;Baldwin,M.G.J.Polym.Sci.,Part B:Polym.Lett.1966,4(12),977. 5Baldwin,M.G.;Johns on,K. E.;Lovinger,J.A.;Parker,C.O.J.Polym.Sci.,Part B:Polym.Lett.1967,5(11),803. 6Wang,X.2H.;Feng,Z.2G.;Ling,J.Acta Polym.Sin.2000,(4),397(in Chinese).(王晓红,冯增国,凌剑,高分子学报,2000,(4),397.)7Wang,X.2H.;Feng,Z.2G.Polym.Mater.Sci.Eng.2001, 17(3),1(in Chinese).(王晓红,冯增国,高分子材料科学与工程,2001,17(3),1.)8Lin,S.2A.;Lu,Y.;Liang,Z.2X.In Polymer Chemistry, Science Press,Beijing,2000,p.768(in Chinese).(林尚安,陆耘,梁兆熙,高分子化学,科学出版社,北京, 2000,p.768.)9Francisco,P.;Ana,M.O.de R.;Jaione,P.Heterocycles 1994,38(1),95.10Z anirato,P.J.Chem.Soc.,Perkin Trans.11991,2789.11Chen,M.2D.;Y uan,G.2P.;Y ang,.Chem.2000,20(3),357(in Chinese).(陈敏东,袁光谱,杨世琰,有机化学,2000,20(3),357.) 12Thomas,G.B.;Richard,J. B.;Mas ood,P.;Jerry,A.T.;Daniel,.Chem.1999,64,7426.13Zhou,M.2C.J.Solid Rocket Technol.1990,13(1),59(in Chinese).(周明川,固体火箭技术,1990,13(1),59.)1321N o.10扈艳红等:1,32偶极环加成反应合成12(取代苄基)21,2,32三唑类化合物　14Lw owski ,L.In 1,32Dipolar Cycloaddition Chemistry ,Ed.:Padwa ,A.Wiley ,New Y ork ,1984,p. 3.15Abu 2Orabi ,S.T.;Adnan ,A.M.;Jibril ,I.;Mari ′I ,F.M.;Ali ,A.A.J.Heterocycl.Chem.1989,26,1461.16Hu ,Y.2H.;T ong ,Q.2Y.;Liu ,S.2L.;Huang ,F.2R.;Qi ,H.2M.;Du ,L.In Structures ,Properties and Characterizations o f Polymer s ,2003Chinese Polymer Conference ,Zhejiang University ,Hangzhou ,2003,p.B45(in Chinese ).(扈艳红,仝钦宇,刘世领,黄发荣,齐会民,杜磊,2003全国高分子年会,杭州,2003,p.B45.)(Y 0310218　LI ,L.T.;LI NG,J.)2321 有机化学V ol.24,2004。

偶极环加成反应

偶极环加成反应1. 引言偶极环加成反应是一种重要的有机合成反应，通过构建偶极环结构，实现化学物质的转化和功能的增强。

本文将详细介绍偶极环加成反应的原理、机制、应用以及相关的研究进展。

2. 原理与机制2.1 偶极环结构偶极环是指由两个相邻原子或官能团形成的共轭体系，其中一个原子或官能团带有正电荷，另一个带有负电荷。

这种结构具有较高的稳定性和活性，可以参与多种有机反应。

2.2 加成反应偶极环加成反应是指将一个分子中的偶极环与另一个分子中的亲核试剂发生加成反应，生成新的化合物。

这种反应可以在不同条件下进行，如酸催化、碱催化或金属催化等。

2.3 反应机制在偶极环加成反应中，通常存在两种可能的机制：电子推动机制和亲核取代机制。

•电子推动机制：在此机制下，亲核试剂与偶极环发生相互作用，形成共轭体系，并通过共轭系统中的电子重新分布实现反应的进行。

•亲核取代机制：在此机制下，亲核试剂先与偶极环中的正电荷发生反应，形成中间体，然后再通过负离子中心的亲核反应进一步生成产物。

具体的反应机制取决于底物和试剂的性质以及反应条件的选择。

3. 应用3.1 合成有机化合物偶极环加成反应广泛应用于有机化学合成中。

通过选择不同的底物和试剂，可以实现多样化的化学转化，合成出具有特定结构和功能的有机化合物。

通过偶极环加成反应可以合成出含氧、含氮、含硫等不同原子或官能团的化合物。

3.2 药物研究与开发由于偶极环加成反应可以高效地构建复杂分子结构，并引入多样性官能团，因此在药物研究与开发中得到了广泛应用。

通过对不同药理活性基团的引入和调整，可以改善药物的活性、选择性和药代动力学性质。

3.3 功能材料合成偶极环加成反应还可以用于合成各种功能材料，如光电材料、传感器和催化剂等。

通过引入特定的官能团或构建特定的分子结构，可以调控材料的性能和功能，拓展其应用领域。

4. 研究进展偶极环加成反应作为一种重要的有机合成方法，在过去几十年中得到了广泛的研究。

通过1,3-偶极环加成反应合成3-吡咯螺环氧化吲哚的研究进展

通过1,3-偶极环加成反应合成3-吡咯螺环氧化吲哚的研究进展周英;张文会;张敏;彭礼军;黄俊飞;杨超;刘雄利;余章彪【摘要】作为一种重要的天然生物碱,吡咯螺环氧化吲哚骨架一直是天然产物化学和药物化学领域里的研究热点.由于含吡咯螺环氧化吲哚骨架分子广泛具有抗氧化、抗肿瘤等生物活性,近年来对其进行全合成和衍生化合成研究也持续升温.以各种取代的氨基酸为原料和各种取代羰基原位产生亚胺叶立德,然后再和α,β-不饱和烯烃发生1,3-偶极[3+2]环加成反应是合成各种吡咯螺环氧化吲哚类化合物的一种有效方法.本文对这一合成方法在近几年的研究进展进行了综述.【期刊名称】《山地农业生物学报》【年(卷),期】2015(034)002【总页数】6页(P9-13,46)【关键词】亚胺叶立德;1,3-偶极环加成反应;吡咯螺环氧化吲哚;综述【作者】周英;张文会;张敏;彭礼军;黄俊飞;杨超;刘雄利;余章彪【作者单位】贵州大学药学院贵州省中药民族药创制工程中心,贵州贵阳550025;贵州大学药学院贵州省中药民族药创制工程中心,贵州贵阳550025;贵州大学药学院贵州省中药民族药创制工程中心,贵州贵阳550025;贵州大学药学院贵州省中药民族药创制工程中心,贵州贵阳550025;贵州大学药学院贵州省中药民族药创制工程中心,贵州贵阳550025;贵州大学药学院贵州省中药民族药创制工程中心,贵州贵阳550025;贵州大学药学院贵州省中药民族药创制工程中心,贵州贵阳550025;贵州大学药学院贵州省中药民族药创制工程中心,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】R914.51 引言由于吡咯螺环氧化吲哚类化合物具有明确或潜在的生物和药物活性，近年来已被大家广泛关注［1］。

例如，spirotryprostatin A(1)［2］，pteropodine(2)［3］，alstonisine(3)［4］，elacomine(4)［5］，horsfiline(5)［6］，formosanine(6)［7］，rychnophylline(7)［8］等都是经典的含具有吡咯螺环氧化吲哚骨架的天然生物碱(见图1)。

铜粉催化叠氮与端炔1,3-偶极环加成反应研究

铜粉催化叠氮与端炔1,3-偶极环加成反应研究李冠琼;林秋汉【摘要】The 1,3-dipolar cycloaddition of azides and alkynes efficiently catalyzed by copper powder is studied.The reaction is efficiently performed in the presence of copper powder as the catalyst and the triethylamine hydrochloride(Et3N·HCl)as the promoter in the water/t-butylalcohol(H2O/t-BuOH)(volume ratio 1∶1)under the room temperature and the normal pressure for 2 h,and the yield ratio of the 1,4-disubstituted1,2,3-triazoles is up to 93.05%.The procedure is characterized by the lower amount of the inexpensive catalyst,the mild reaction condition,the little time-consuming,the high productivity and the easy operation.%该文探讨了普通铜粉高效催化的叠氮化物与端炔的1,3-偶极环加成反应.研究结果表明,以铜粉为催化剂,盐酸三乙胺(Et3N·HCl)为助催化剂,体积比为1∶1的水/叔丁醇(H2O/t-BuOH)为溶剂,将叠氮化物与端炔于室温常压下反应2 h,高收率合成1,4-二取代-1,2,3-三唑化合物,收率可达93.05%.该方法所用催化剂廉价易得,且用量少,反应条件温和,耗时短,收率高,后处理操作简单.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(041)002【总页数】6页(P239-244)【关键词】1,3-偶极环加成反应;铜粉;盐酸三乙胺;1,4-二取代-1,2,3-三唑【作者】李冠琼;林秋汉【作者单位】国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心,广东广州 510530;南京理工大学化工学院,江苏南京 210094【正文语种】中文【中图分类】O626.26三唑类化合物是一类重要的氮杂环化合物,该类化合物具有高含氮量、高生成热以及良好的药物和生物活性等优点,在含能材料和药物化学等领域有着广泛应用[1-4]。

10-协同反应-环加成反应

（2）内型加成规律
[4+2]环加成的另一立体化学特征是主要得到内型加成产物，如丁烯二酸酐
与环戊二烯的加成。
O
H
+
O
O
H O+
O O
O H HO O
endo
exo
内型加成时，几乎参与分子的所有双键重叠在一起，反应ห้องสมุดไป่ตู้碳氧双键可与环戊二烯的双键作用形成较稳定的过渡态。
O O O
内型过渡态
O
O O
外型过渡态
B
LUMO
LUMO
HOMO
HOMO
B LUM O A HOMO
热反应两分子间轨道对称禁阻不能以协同的方式成环
A
LUMO
HOMO
B
HOMO
B HOMO A LUMO
光反应两分子间轨道对称允许能够以协同的方式成环
H C
H3C
H C
CH3
+
H
H
CC
H3C
CH3
H3C
CH3
hν
H
H
H
H
H3C
CH3
顺-1,2,3,4-四甲基环丁烷
+
O
O
O
O
4-环己烯-1,2-二甲酸酐
CHO
+
CHO
3-环己烯基甲醛
+
产率较低
1 反应特点
（1）同面/同面加成
H
COOCH3
+
H
COOCH3
顺式
H +
CH3OOC
COOCH3 H
反式
H COOCH3
COOCH3 H

1,3-偶极环加成

1,3-偶极环加成分子中含有或偶极结构的分子，称为1,3-偶极分子。

这类分子都能与烯烃衍生物发生环加成反应。

常见的1,3-偶极分子如下：1,3-偶极分子与烯烃或其它不饱和化合物发生环加成反应，生成含五员环的杂环化合物：1,3-偶极分子基本上是三原子体系，其分子轨道与烯丙基负离子型结构相似，π体系中含有4个电子，存在一个离域的4π电子体系。

1,3-偶极化合物可以用偶极共振的极限式来进行描述，下表列出了臭氧，重氮甲烷和叠氮化合物的偶极共振极限式。

名称分子式电子结构偶极共振的极限式臭氧重氮甲烷叠氮化物从表中可以看出，1,3-偶极化合物具有一个三原子四电子的π体系，它与烯丙基负离子具有类似的分子轨道，它的HOMO 的对称性和普通的双烯相同，因此1,3-偶极环加成反应和Diels-Alder 反应十分类似。

如果用前线轨道理论来处理1,3-偶极环加成反应，基态时它具有以下的过渡态，是分子轨道对称守恒原理所允许的。

1,3-偶极环加成的过渡状态(点击图片将有动画表示）1,3-偶极体1,3-偶极体的种类很多，例如下面这些都是1,3-偶极环加成反应中常用的化合物。

腈叶立德腈亚铵氧化腈甲亚铵叶立德甲亚铵亚铵氧化甲亚铵羰基叶立德亲偶极体也可以是多种含碳、氮、氧、硫的重键化合物，如：烯烃亚硝基化合物炔烃二硫化碳醛因此1,3-偶极环加成反应提供了一些极有价值的五元杂环的新合成法。

悉尼酮是首次在悉尼（Sydney）发现的，因此得名。

它是一个偶极分子，具有以下结构，代表一类化合物：不过这个偶极成为环的一部分。

它也可以和亲1,3-偶极分子发生加成作用，例如和苯乙烯加成，然后再失去二氧化碳，就得到稳定的五元二唑化合物。

1,3-偶极环加成反应逆向反应1,3-偶极环加成反应，和双烯合成相似，也可以发生逆向反应。

上面悉尼酮的加成物，失去二氧化碳，就可以看作是这样的一个逆向反应。

有几个1,3-偶极分子就是利用杂环化合物的逆向分解来制备的。

手性Lewis酸催化硝酮与烯烃的1_3_偶极环加成反应

2005年第25卷有机化学V ol. 25, 2005 第1期, 1～7 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 1, 1～7图1硝酮与烯烃的1,3-偶极环加成反应Figure 1 1,3-Dipolar cycloadditions between nitrones and al-kenes* E-mail: xfstone81@Received December 29, 2003; revised and accepted May 13, 2004.天津市自然科学重点基金(No. 033802011)资助项目.2有机化学 V ol. 25, 2005所取得进展.1 硝酮与缺电子烯烃的1,3-偶极环加成反应在硝酮与缺电子烯烃的1,3-偶极环加成反应的研究中, 常用的亲偶极体为3-(3-取代丙烯酰)-噁唑烷-2-酮(1).Kobayashi 等[10]选用手性Yb(III)催化剂5, 进行烯酮1与硝酮2的1,3-偶极环加成反应(反应式1), 得到光学纯度高的异噁唑烷衍生物. Yb(OTf)3, (S )-1,1'-联二(2-萘酚)[(S )-BINOL]和三乙胺(Et 3N)络合形成手性Yb(III)催化剂5a , 催化N -苄基-N -苯亚甲基氧化胺(2, R 2＝Ph, R 3＝Bn)和3-(2-丁烯酰)-1,3-噁唑烷2-酮(1, R 1＝CH 3)的1,3-偶极环加成反应, 收率为65%, 有高的非对映选择性(endo /exo ＝99/1), 且反应对映选择性适中(63% ee ). 然而, 手性胺的应用明显地影响了反应的立体选择性. 手性配体中含有手性胺的新型Yb(III)催化剂5d ～5g , 包含了两个独立的手性结构, 因此称为异手性的Yb(III)催化剂. 1,3-偶极环加成反应中的手性环境不仅受(S )-BINOL 的影响, 同时也受到了手性胺的影响. 其中, 5f 的催化性能最好, 同时具有高的非对映选择性和对映选择性, 且产物的收率很高(80%～90%), 主产物(endo -3)的光学纯度几乎都在80%以上, 最高可达96%.Furukawa 等[11]从多种手性膦配体6～11与Pd(II), Ru(II)的络合物中筛选出对反应(1)有较高对映选择性的(S )-TolBINAP-Pd(II)腈络合物12作为手性Lewis 酸催化剂催化硝酮2与缺电子烯烃1的1,3-偶极环加成反应, 取得了理想的效果. 其中, 12催化N -甲基-N -苯亚甲基氧化胺、N -苄基-N -苯亚甲基氧化胺和3-(2-丁烯酰)-1,3-噁唑烷2-酮的反应, 产物的收率达到90%左右, 而非对映异构体的光学纯度最高可达93%.Faita 等[12]利用二噁唑啉化合物(R )-13和Mg(Cl- O 4)2, Mg(OTf)2, Zn(ClO 4)2的络合物催化二苯基硝酮(2, R 2＝R 3＝Ph)与丙烯酰噁唑烷酮(1, R 1＝H)的1,3-偶极环加成反应. 其中, Mg(ClO 4)2, Mg(OTf)2与(R )-13络合的催化剂明显地提高了反应的对映选择性(可达到80%～86% ee ). 但是, Zn(ClO 4)2与(R )-13的络合物的催化效果不佳.Ohta 等[13]合成了由BINOL (14)衍生的一系列手性配体BINOL-Box (14a ～14f ), 并使之与镧系元素的三氟甲基磺酸盐(Sc(OTf)3, Y(OTf)3, La(OTf)3, Pr(OTf)3, Yb(OTf)3以及Lu(OTf)3)络合形成手性Lewis 酸催化剂催化N -苄基-N -苯亚甲基氧化胺(2, R 2＝Ph, R 3＝Bn)与3-(E -2-丁烯酰)-1,3-噁唑烷-2-酮(1, R 1＝CH 3)的1,3-偶极环加成反应. Sc(OTf)3与(S ,R )-14d 的络合物为催化剂, 反应的对映选择性为83% ee . 而其它镧系Lewis 酸与(S ,R )-14d 的络合物对反应无明显的对映选择性. Sc(OTf)3与14a ～14f 的络合物中, (S ,R )-14d -Sc(OTf)3催化性能最为理想, 反应收率为86%, 高的非对映选择性(endo /exo ＝92/8), 主产物(endo )的光学纯度为83%.Kanemasa 等[14]利用手性配体2,2'-二噁唑啉二苯并呋喃(DBFOX)与Ni(ClO 4)2•6H 2O 的含水络合物15, 催化3-(E -2-丁烯酰)-1,3-噁唑烷-2-酮(1, R 1＝CH 3)与硝酮2的1,3-偶极环加成反应. 反应收率可达100%, 内型产No. 1胡晓芬等：手性Lewis 酸催化硝酮与烯烃的1,3-偶极环加成反应3物的对映选择性为87%～99% ee.Tsushima 等[15]先后合成了手性配体2,6-二(4-取代噁唑啉)吡啶体系pybox (16和17), 其与Ni(ClO 4)2- (H 2O)6的络合物在烯酮1与硝酮2的1,3-偶极环加成反应中得到了很好的应用. 其中, 空间位阻大的手性配体pybox 有利于提高反应的对映选择性. 16b 相对于16a 大大提高了反应的对映选择性(>80% ee ), 以17b ～17d 为手性配体的催化剂均使反应的对映选择性高于92% ee , 且催化性能依次增加.Yamada 等[16]利用β-酮亚胺与钴(III)阳离子的络合物20催化N -芳亚甲基-N -苯基氧化胺(2, R 2＝Ar, R 3＝Ph)与1-甲酰基-1-环戊烯(18)的1,3-偶极环加成反应. 在反应液中加入NaBH 4的乙醇溶液猝灭环加成反应, 将环加成产物的醛基转化为更稳定的醇, 产物19保持了1,3-偶极环加成反应的收率、非对映选择性和对映选择性(反应式2). 钴络合物20a ～20d 催化的反应得到与20e ～20f 相反的对映选择性, 其中, 催化剂20e 的对映选择催化能力最强, 对于多种芳基取代的硝酮, 产物的光学纯度均在80%以上.Kündig 等[17]将应用于Diels-Alder 反应[18]的Fe-和Ru-Lewis 酸催化剂21, 22应用于硝酮与烯烃的1,3-偶极环加成反应(3)和(4), 效果也十分理想. 21与22催化环加成反应(3), 非对映选择专一地生成内型产物, 两种区域异构体24, 25的对映选择性高(66%～94% ee ).硝酮26与烯醛23的1,3-偶极环加成反应(4)形成单一的非对映异构体27. 利用(R ,R )-21催化反应, 对映选择性可达96% ee , 并且产物的收率可提高到92%. 利用对映选择催化能力较高的(R ,R )-21催化各环状硝酮与烯醛的1,3-偶极环加成反应, 产物的收率和对映选择性都比较理想, 产物的光学纯度最高可达96%以上[17].4有机化学 Vol. 25, 20052 硝酮与富电子烯烃的1,3-偶极环加成反应1982年, DeShong 等[19]首次报道了富电子烯烃, 如乙烯基乙酸酯、乙烯基醚等与硝酮的1,3-偶极环加成反应. 随后, Overton 等[20]首次利用手性硝酮合成光学纯的β-赖氨酸. 手性醇衍生的手性乙烯基醚与硝酮的1,3-偶极环加成反应也相继有了报道[21]. Seerden 等[22]在采用手性Lewis 酸催化硝酮与富电子烯烃的1,3-偶极环加成反应方面做了较多的工作, 较好地控制了反应的非对映选择性和产物的光学纯度, 但产物的收率很低.Jørgensen 等[23]利用手性铝络合物28a ～28g 催化芳香族硝酮(2, R 3＝Ph)与乙烯基醚29的1,3-偶极环加成反应, 高收率地得到了异噁唑产物的立体异构体(反应式5). 在配体3,3'-位引入芳基或甲硅烷基明显提高了反应的立体选择性, 对映选择性＞65% ee . 其中, 最有效的催化剂为(R )-BINOL-AlMe 络合物28b , 在28b 的催化下, 可得到光学纯度高的外型异噁唑烷(97% ee ).Jørgensen 等[24]发现手性BINOL-AlX 络合物28在催化6,7-二取代-3,4-二氢异喹啉氧化胺32与乙烯基醚29的1,3-偶极环加成反应(反应式6)时也有很好的对映选择性. 3,3'-芳基取代的BINOL-AlX 络合物28b , 28g ～28i 显著提高反应的收率和立体选择性, 其中, 催化效果最好的是(R )-28b 和(R )-28i , 反应收率＞76%, 对外型产物的选择性＞95%, 对映选择性最高可达85% ee . 这是首次非对映选择性和对映选择性高地催化环状硝酮的1,3-偶极环加成反应. 然而, 溴基的引入(28j , 28k )或铝原子取代基的替换(28m ～28o )未提高反应的立体选择性.Figueredo 等[25]利用手性Ti(IV)络合物35～39以及手性B(III)络合物[26]40～50催化N -苯基-N -苯亚甲基氧化胺(2, R 2＝R 3＝Ph)和乙烯基特丁基醚(29, R 1＝t -Bu)的1,3-偶极环加成反应(反应式5). 与其它手性Ti(IV)络合物相比, 以环己烷二磺酰胺衍生物为配体的Ti 络合物39a 不仅具有加速反应和提高反应收率及内型产物选择性的作用, 最为关键的是显著地提高了内型产物的对映选择性(41% ee ). 45a 与45b 中的手性配体在Ti(IV)络合物中对反应表现出了很好的对映选择催化能力[25], 但在B(III)络合物中却效果不佳. 而含有氟离子单齿配体的B(III)络合物43c , 43d 具有较高的催化活性. 43c , 43d 明显加速了反应, 提高了反应的对映选择性和非对映选择性[26].Ueki 等[27]在甲苯回流的条件下用水处理Ti 4(O- Pr-i )4(BINOLato)4(µ3-O)2[28]得到了Ti 4(µ-BINOLato)6- (µ3-OH)4 (51), 51催化N -苯基-N -苯亚甲基氧化胺(2, R 2＝R 3＝Ph)和乙烯基特丁基醚(29, R 1＝t -Bu)的1,3-偶极环加成反应(反应式5). 改变催化剂51中7,7'-位的取代基, 当X ＝Ph 时, 反应收率为99%, 产物的非对映No. 1 胡晓芬等：手性Lewis酸催化硝酮与烯烃的1,3-偶极环加成反应5选择性和对映选择性都非常理想. 虽然, X＝Br时, 反Array应的立体选择性均优于苯基取代的情况, 但反应收率太低, 仅为64% [27].Jørgensen等[29]将二异噁唑啉结构的手性配体与Cu(II), Zn(II)盐络合形成52, 53催化N-苄基-N-烷氧羰基亚甲基氧化胺54与烯基醚55的1,3-偶极环加成反应(反应式7). 其中, (S)-52a为对映选择催化性能最好的手性Lewis酸催化剂. 改变硝酮与烯基醚的取代基, N-苄基-N-乙氧羰基亚甲基氧化胺(54, R1＝Et)与异丙烯基甲醚(55, R2＝Et, R3＝R4＝H)的1,3-偶极环加成反应在(S)-52a的催化下内外型产物57, 56的光学纯度都很高,分别为94%, 90%.6有机化学 Vol. 25, 2005在硝酮与烯烃的1,3-偶极环加成反应中, 由于手性Lewis 酸催化剂的加入带入了手性中心而得到高的对映选择性. 因而, 反应的对映选择性的高低与选择的手性Lewis 酸催化剂的结构有着直接的关系. 一直以来, Ti(IV), Ni(II), Mg(II), Cu(II)等都是良好的中心金属离子; 而手性配体相对于中心金属离子具有更大的选择空间. 通常情况下, 良好的手性配体具有如下的特点: 带有较大的取代基团; 带有与反应中心接近的手性中心; 在双齿配体中带有环状结构或芳香取代基. 手性Lewis 酸结构的多样性为借助这种手性催化剂进一步提高硝酮与烯烃的1,3-偶极环加成反应的对映选择性提供了可能性.总之, 手性Lewis 酸作为对映选择催化硝酮与烯烃的1,3-偶极环加成反应的催化剂的应用已受到越来越多的关注. 随着复杂天然化合物全合成以及生物医药化学的迅速发展, 对合成光学纯的异噁唑啉衍生物提出了更高的要求, 必将促进这一领域更深入的研究.References1(a) Huisgen, R. 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T.)CHINESE JOURNAL OFORGANIC CHEMISTRY V olume 25, Number 1 (YOUJI HUAXUE) January 2005CONTENTSChiral Lewis Acid-Catalyzed 1,3-Dipolar Cycloadditions between Nitrones and AlkenesHU, Xiao-Fen; FENG, Ya-Qing*; LI, Xiao- FangChin. J. Org. Chem. 2005, 25(1), 1This paper reviews the advances in the 1,3-dioplar cycloadditions between nitrones and alkenes catalyzed by chiral Lewis acid.Recent Progress in Sonogashira Reac-tionWANG, Ye-Feng; DENG, Wei; LIU, Lei; GUO, Qing-Xiang*Chin. J. Org. Chem. 2005, 25(1), 8The very recent progress in Sonogashira reactions is summarized, which includes the optimization of the reaction conditions, tandem Sonogashira reactions, green Sonoga-shira reactions, and non-Pd Sonogashira reactions. The mechanistic studies on Sonoga-shira reactions are also surveyed.Advances in the Biological Activities and Synthesis of 2-Arylbenzo[b]furansPANG, Ji-Yan; XU, Zun-Le*Chin. J. Org. Chem. 2005, 25(1), 25The recent advances in the biological activities and synthesis of 2-arylbenzo[b]furans were reviewed.Recent Developments in the Asymmetric Allylation of AldehydesWANG, Cheng; YIN, Hong; CHEN, Wan- Suo*; CHEN, Zhi-RongChin. J. Org. Chem. 2005, 25(1), 34 The asymmetric allylation of aldehydes is one of the most important methods for prepa-ration of chiral homoallylic alcohol, which is a building block in organic synthesis. Herein, the new developments are summarized in two directions, one of which is the chrial auxiliary controlling reaction, and the other is the catalytic asymmetric allylation reaction.Synthetic Progress in Saframycins and EcteinascidinsWANG, Ye; TANG, Ye-Feng; LIU, Zhan- Zhu*; CHEN, Shi-Zhi; LIANG, Xiao-Tian Chin. J. Org. Chem. 2005, 25(1), 42The tetrahydroisoquinoline antitumor antibiotics have been studied thoroughly over the past 30 years. This paper reviews the synthetic progress in two kinds of bis-tetrahydro-isoquinoline alkaloids, saframycins and ecteinascidins. The key reaction of each syn-thetic route has been analyzed. Both applications and limitations of these approaches were discussed. Some views on the biosynthesis and mechanism of action were summa-rized too.。