第五章 有机合成试剂(5)

负电荷，使碳原子具有强的亲核性和强碱性。
第五章 有机合成试剂 7
5.1 有机镁试剂
5.1.1 Grignard试剂的制备和结构 1. 用卤代烃制备
Grignard 试剂 卤代烃与金属镁在无水乙醚或THF中反应: Et2O RMgX RX + Mg Or THF R: 伯、仲、叔烃基； X：I, Br, Cl R: 芳基； X：I, Br 溶剂：一般，用无水醚，R为烯丙型或苄型时用THF。 催化剂： 碘、碘甲烷和溴乙烷，最好是二溴乙烷。 还可用金属钠或钾还原镁盐，制成黑色活性镁粉。
第五章 有机合成试剂 11
反应底物R的电负性需大于R‘，反应才可能向右进行。如：
第五章 有机合成试剂
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3. 百度文库rignard试剂的结构：乙醚中以二聚为主
R Mg CH3CH2 O CH2 H2C CH3 CH3 O CH2CH3 X
Cl 2RMgCl R Mg Cl Mg Cl
5.1.2 Grignard试剂的反应
第五章 有机合成试剂
5.1 有机镁试剂
5.2 有机锂试剂
5.3 有机铜试剂
5.4 瞵叶立德
5.5 有机硼试剂
5.6 有机硅试剂
第五章 有机合成试剂 1
元素有机试剂： 如，有机硼试剂，有机硅试剂 金属有机试剂：如，Grignard 试剂， 有机锂试剂 有机合成试剂 过渡金属有机试剂 稀土金属有机试剂
第五章 有机合成试剂
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Cl dry ether + Mg dry THF
MgCl
MgBr
注意： 制备乙烯型 格氏试剂
Br + Cl Mg
乙醚 Cl MgBr
四氢呋喃
MgCl
2 . 用金属化法制备Grignard试剂
用含活泼氢化合物与Grignard试剂进行类似于复分解反应， 获得用一般方法难于制备的Grignard试剂：
第五章 有机合成试剂
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例2：可形成季碳原子
例3：反应的立体定向性
例4：反应的化学选择性：对共轭的羰基进行1,4-加成
第五章 有机合成试剂
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反应底物为共轭醛，需用配合物Me5Cu3Li2试剂。
MeLi
+
CuI
dry ether
Me5Cu2Li2
★ 与酰卤的作用
有机铜锂与酰卤反应，可得酮。分子中的氰基，羰基及烷氧基 不受影响。如：
δ C
δ+ MgBr
带有部分负电荷的碳原子是一个好的 亲核试剂。
反应类型：亲核加成，亲核取代，偶联 第五章 有机合成试剂
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1. Grignard试剂与羰基化合物的加成
（1）与饱和醛酮的反应（自学）
第五章 有机合成试剂
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（2）与羧酸衍生物的反应
O R'MgX R C L O R C R' R'MgX H2O OH R C R' R'
本章讨论重点在金属有机和元素有机试剂的制备方法和
典型反应
I及IIA族金属有机物：, RNa, RLi, RMgX 有机金属化合物 IIB族金属有机物： Me2Cd 有机过渡金属化合物： R2CuLi
I 及 IIA 族有机金属化合物 有机锂、钠及镁衍生物已广泛用于合成。从结构上看，这类化合 物因分子中存在C-金属键而十分活泼。其中，碳原子上带有高度
第五章 有机合成试剂
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★ Grignard试剂和α,β-不饱和酸酯作用,为1,4-加成产物。
2. Grignard试剂与环氧化合物的反应（自学）
第五章 有机合成试剂 17
3. Grignard试剂与卤代烃的偶联反应
Grinard试剂与卤代烃的反应，是增长碳链的方法之一，如：
使用烯丙基卤代烃做底物，可得到收率不错的末端烯烃：
与羰基化合物的加成 R2CuLi的反应 与环氧化合物的反应 与R'X 的反应 第五章 有机合成试剂
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1. 与羰基的加成反应 有机铜锂反应活性不如Grignard试剂和有机锂，但选择性高。 ★ 与α ,β-不饱和酮的共轭加成反应
如：
第五章 有机合成试剂
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说明： （1）有机锂试剂中的烃基可以是烷基，烯基烯丙基和苄基、 芳基等； （2）反应底物分子结构中含>C=O, -OH, -COOR,-CONR2等 基团，不受影响； （3）共轭加成是立体定向的。 例 1：
第五章 有机合成试剂
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2. 与环氧化合物的反应
进攻空间位阻 小的位置。
第五章 有机合成试剂
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3. 与卤代烃反应
R2CuLi
+
R'X
R R'
当L为卤素，反应可停留在酮
O R'MgX R C Cl
OMgX R C R' Cl
H2O
O R C R'
第五章 有机合成试剂
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（3）与不饱和醛酮作用
★ α,β-不饱和醛与RMgX反应,以对羰基的亲核加成为主。
★ α,β-不饱和酮与 RMgX反应，产物与反应物的空间结构有关，
空阻小的地方易发生反应。
5.2.1 有机锂的制备
例：
第五章 有机合成试剂
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金属化反应（氢-金属交换反应）常出现在新生成的有机金属化合
物能被共轭体系稳定的情形中。
+ n-BuLi S S Li CH3 + n-BuLi N
N
CH2Li
TMEDA: N,N,N’N,-四甲基乙二胺
OMe + n-BuLi OMe Li +
第五章 有机合成试剂
获2005年诺贝尔化学奖
第五章 有机合成试剂 3
2010年，美国科学家理查德· 赫克、日本科学家根岸荣一和铃木 章因在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究而
获奖。这一成果广泛应用于制药、电子工业和先进材料等领域， 可以使人类造出复杂的有机分子。 4 第五章 有机合成试剂
20世纪70年代初，美国科学家理查德· 赫克 ：
C CO2CH3
例2:
MgBr + CH2 CH2 O dry Et2O CH2CH2OMgBr H2O
CH2CH2OH
CH3CH2CH CH2 O
1) CH3MgBr CH3CH2CH CH2CH3 2) H2O OH
第五章 有机合成试剂
格氏试剂总是进攻含取代基最少的碳原子。
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5.2 有机锂试剂
合成末端烯烃的另一种方法是Grinard试剂与卤仿偶联 机理见P91 可用磺酸酯代替卤代烃进行偶联反应：
PhCH2MgCl + n-BuOTs
PhCH2Bu n 50~59% 第五章 有机合成试剂
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例1:
BrMg O C CO2CH3 OH CH3Br C C / Et2O OH CH3 N OH OH C C O O O O N CH3 BrCH3 格隆溴铵 N CH3
第五章 有机合成试剂
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★有机锂化合物和CO2, 羧酸的反应 有机锂化合物和CO2,及羧酸的反应产物为酮！
比 较
Me2CHMgBr + O C O
dry ether
Me2CH C
O OMgBr
H2O
Me2CH C
O OH
由于RCOOMgBr中>C=O不够活泼，无法再与RMgBr反应， 产物为酸。RLi与羧酸反应也得酮，用于制备特殊结构酮
卤代烃
卤代烷的反应活性： RI＞RBr＞RCl 第五章 有机合成试剂
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1．常用的F-C酰（烃）基化反应试剂有那些？请举例说明。 2．有机合成反应选择性包括几个方面？请举例说明。 3．用酸或碱都可以催化醛、酮的羟醛缩合反应，写出酸、碱催
化机理，并说明酸、碱的作用。
4．什么是Mannich反应？写出反应机理并举例说明该反应在有 机合成中的应用。
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例：
★有机锂化合物和二取代酰胺的反应
第五章 有机合成试剂
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有机锂与有机镁试剂实用性比较： PGF2α中间体的制备
O HO2C (1) 2% O3-O2/AcOEt H (2) H2CrO4/H2SO4(18%) HO2C H (1)KMnO4/EtOH/H2O(28%) (2)KIO4/Et2O/H2O(97%) OHC H OHC H H (1)MeMgI/Et2O (2) CrO3/H2SO4(50%) H CH3 MeLi/THF/Et2O 48% CH3 C O H C H
Li OMe
(主)
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5.2.2 有机锂化合物的特征反应
C
δ
-
Li
δ
+
与羰基化合物发生加成。 烃基锂的主要反应 与卤代烃发生偶连反应；
1. 有机锂化合物和羰基化合物的反应 与Grignard试剂相比，有机锂化合物的亲核性更大，反应不 易受试剂及底物空间效应影响。
第五章 有机合成试剂
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★ 与饱和醛酮的反应
第五章 有机合成试剂
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3. 有机锂化合物的其它反应 ★ 有机锂化合物和金属卤化物的反应
产物为相应的有机金属化合物，用于有机合成中。重要的是 R2CuLi。 ★ 有机锂化合物与吡啶的反应
加成物
第五章 有机合成试剂 30
5.3 有机铜试剂
有机铜锂 R2CuLi溶解度好，活性高，选择性好，为本节重点。 5.3.1 有机铜锂试剂的制备 方便地制备烯基酮锂 和芳基酮锂 与Grignard试剂类似，有机铜锂在乙醚中以二聚形式存在。 5.3.2 有机铜锂试剂的反应
反应物：卤代芳烃（溴，碘）与含α-吸电子基的烯烃 反应，生成芳香取代烯烃。 催化剂：Pd(0); Pd(II)或Pd配合物（含膦）
Heck反应作为芳香卤代烃和含有α-吸电子基的烯烃
的偶联反应是当今有机合成中构成C-C键的重要反应之 一。但由于Pd催化剂昂贵且有毒，同时有机磷化合物 剧毒且不能重复使用，在工业上未获得广泛应用。 第五章 有机合成试剂
过渡金属配合物： Salen-Mn(III) 配合物； [Ti(OPri)4]/酒石酸二酯（Sharpless）
H N
Mn
H N O O Cl
第五章 有机合成试剂 (R,R)-salen-Mn(III) 配合物
2
在含镥催化剂（Grybbs benzylidene catalyst）存在下，链烯 的复分解反应（Ring-Closing Metathesis, RCM）用于5~7元 含磷杂环的合成
TBDMSO O R' O T 5.8mol% O O P O O O
N O NH O MeSN Cl Cl Pcy3 Ru NMeS Ph
O
T
O O P O
O
O
N
NH O
CH2Cl2
O
R'' O O O
O R'' 47%
(P.Borsting, et. al, Synthesis, 2002,6,797~801 )
5．写出在 2-甲基环己酮的6位上引入一个乙基的反应，并说明 乙基进入6位的理由。
6．具有α-H的酯在强碱条件下易发生自身缩合反应，若要进行 α-H的烃基化，应采取什么措施？举例说明。 7. Grignard试剂与α,β-不饱和醛酮及羧酸酯的反应有何不同，举
例说明。
第五章 有机合成试剂 9
8. 举例说明烯醇硅醚的在有机合成上的应用 9. NaBH4和LiAlH4都是常用还原剂，它们的反应活性和选择性 有什么差别？使用这两种还原剂时应注意哪些问题？ 10. 酯还原成醇的常用试剂有哪些？举两例说明？若分子中同时 具有酮羰基和酯基，要还原酮羰基成羟基而不还原酯基，应 选择哪种还原剂？
用有机锂：
Me2CHLi + (MeCH)2C O dry ether (Me2CH)3C O Li (Me2CH)3C OH
23 第五章 有机合成试剂
位阻特大的醛、酮与格氏试剂不反应。 可以发生烯醇化反应或还原反应。例如：
O (CH3)2CH-C-CH(CH 3)2 OMgX (CH3)2C=C-CH(CH3)2 + RH 烯醇化反应 RMgX OH (CH3)2C=C-CH(CH3)2 RMgX
实验室方法：臭氧和甲基锂加成两步反应；
工业方法： 高锰酸钾氧化、过碘酸氧化断裂、格氏反应和 铬酸氧化等四步反应。
第五章 有机合成试剂 28
2. 有机锂化合物的偶联反应
▲ 用炔基锂为试剂与卤代烃制备炔烃：
▲ 用乙炔单锂盐与乙二胺形成的配合物进行烃化反应,可的较
好收率的末端炔烃:
▲ 炔基锂与有机硼反应产物用I2处理，可制备高支链炔烃：
5
1977年，日本根岸英一用锌原子将碳原子运送到钯
原子上，实现“根岸反应”。两年后，日本科学家铃 木章用硼元素取代锌，实现类似的效果，且毒性更低， 适宜规模化生产， “铃木反应”。
典型应用实例：
Heck反应: 抗癌药物紫杉醇和抗炎药物萘普生合成；
铃木反应：水螅毒素，万古霉素。
第五章 有机合成试剂
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O (CH3)2CH-C-CH(CH 3)2 H-
(CH3)3CMgX MgBr CH2-C-CH3 H CH3
OMgX (CH3)2CH-C-CH(CH 3)2 H 还原反应
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+ CH2=C(CH3)2
第五章 有机合成试剂
又如：
★ 与不饱和酮的反应 有机锂试剂与α ,β-不饱和酮反应产物主要为对羰基加成产物