利用芳香族羧酸酐的各种合成方法

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有机化学基础知识点芳香化合物的合成方法

有机化学基础知识点芳香化合物的合成方法

有机化学基础知识点芳香化合物的合成方法芳香化合物是有机化学中重要的一类化合物,具有芳香香气,广泛应用于医药、化妆品、食品和香精等领域。

本文将介绍芳香化合物的合成方法,包括碳氢化合物芳基化反应、烯烃的芳基化反应以及苯环的官能团转化等几个方面。

一、碳氢化合物芳基化反应碳氢化合物芳基化是一种重要的芳香化合物合成方法。

常见的碳氢化合物芳基化反应有酰基化反应、烃基化反应和氨基化反应等。

1. 酰基化反应酰基化反应是利用酰基试剂与芳香化合物反应,将酰基引入芳环上的一种方法。

一般情况下,酰基试剂可为酸酐或酸氯等,通过与芳环中的氢原子发生取代反应,形成酰基化合物。

例如,苯与酰氯反应可得到酰苯化合物。

2. 烃基化反应烃基化反应是利用烷基试剂与芳香化合物反应,将烷基引入芳环上的一种方法。

常用的烷基试剂有碱金属芳基化试剂(比如合成苯、合成萘)、卤代烷(比如溴化亚砜、溴化磷)等。

例如,苯与氯代甲烷反应可得到甲苯化合物。

3. 氨基化反应氨基化反应是利用胺试剂与芳香化合物反应,将氨基引入芳环上的一种方法。

常用的胺试剂有苯胺、N,N-二甲基甲酰胺等。

例如,苯与苯胺反应可得到二苯胺化合物。

二、烯烃的芳基化反应除了碳氢化合物芳基化反应,烯烃的芳基化反应也是一种重要的芳香化合物合成方法。

常见的烯烃的芳基化反应有氢氟酸催化的芳基化反应和偶联反应等。

1. 氢氟酸催化的芳基化反应氢氟酸催化的烯烃芳基化反应是将芳基引入烯烃单键上的一种方法。

一般情况下,烯烃与氢氟酸反应,通过氢氟酸对烯烃的亲核加成,形成碳正离子中间体,再进行芳位的亲电芳香亲核取代反应,最终得到芳基化合物。

2. 偶联反应偶联反应是利用有机金属试剂与烯烃反应,将芳环引入烯烃上的一种方法。

常见的有机金属试剂有有机铜试剂、有机锌试剂等。

例如,烯烃与有机锌试剂反应可得到芳基化合物。

三、苯环的官能团转化苯环的官能团转化是利用不同官能团对苯环进行的化学反应,通过改变苯环上的官能团来合成不同的芳香化合物。

有机化学基础知识点整理酸酐的合成与反应

有机化学基础知识点整理酸酐的合成与反应

有机化学基础知识点整理酸酐的合成与反应一、酸酐的概念及基本结构酸酐是有机化合物中的一类功能团,具有酸性,一般由酸性羧基与醛基之间的缩水反应形成。

其分子结构中含有一个或多个羧酸基团(R-COOH)与一个醛基团(R'-CHO)。

二、酸酐的合成方法1.羧酸酐的酸催化缩合反应羧酸在酸催化下与醛缩合,生成相应的酸酐。

酸催化的缩合反应是最常见的酸酐合成方法之一,常用的酸催化剂有无水铝氯化物(AlCl3)、无水铁(III)氯化物(FeCl3)等。

2.酸催化的酯水解和缩合反应酯类化合物在酸催化下经水解生成相应的羧酸,再与醛缩合形成酸酐。

该方法可通过酯的选择性水解和醛的缩合反应,实现酸酐的高效合成。

3.酮与酸的缩合反应酮类化合物与酸发生缩合反应,形成相应的酸酐。

该反应需要较强的酸催化剂,常用的有聚碳酸脂和吡啶等。

三、酸酐的典型反应1.水解反应酸酐在碱催化下能与水反应,生成相应的羧酸。

水解反应常用于酸酐的定性和定量分析。

2.酸酐的加成反应酸酐可与亲核试剂发生加成反应,生成相应的加成产物。

常见的加成试剂有胺、醇、酚等。

例如,丙酰酸酐与苯胺反应生成苯乙酰胺。

3.酸酐的酯化反应酸酐与醇发生酯化反应,生成相应的酯。

该反应常用于酸酐的改性及酯类的合成。

4.酸酐的氧化反应某些酸酐具有易氧化的特性,可以在氧化剂的作用下发生氧化反应,生成相应的氧化产物。

例如,乙酸酐在醋酸铬(CrO3)的氧化下生成乙酸。

五、酸酐的应用领域1.有机合成中的重要中间体酸酐广泛应用于有机合成中,作为合成重要中间体。

它们可以作为羧酸的衍生物,通过各种反应进一步合成各类有机化合物。

2.食品和医药工业酸酐可以用作食品和医药工业中的添加剂。

例如,乙酸酐用作食品的保存剂,某些酸酐类化合物可以用于医药合成中,如乙酸酐用于合成阿司匹林。

3.涂料工业酸酐可以用作涂料工业中的固化剂和增塑剂。

酸酐与醇反应生成酯,酯类化合物可作为涂料的增塑剂,增加涂料的柔软度和延展性。

koch法合成

koch法合成

Koch法合成简介Koch法合成,又称为Koch反应,是一种有机合成方法,用于合成芳香酮化合物。

该方法以芳香酸酐为原料,通过酸催化下的羧酸酯化反应,将羧酸酐转化为相应的羧酸酯,然后通过还原反应将羧酸酯还原为醛或酮。

Koch法合成具有反应条件温和、反应选择性高、反应产率较高等优点,被广泛应用于有机合成领域。

反应机理Koch法合成的反应机理相对简单明了。

首先,芳香酸酐在酸性条件下与醇发生酯化反应,生成相应的羧酸酯。

酸催化下的酯化反应可以使用多种酸催化剂,如硫酸、磷酸等。

该反应通常在室温或轻度加热条件下进行。

酯化反应的机理如下:1.酸催化:酸催化剂将酸酐中的羧基质子化,生成酸酐的羧阳离子。

2.亲核攻击:醇中的羟基通过亲核反应攻击酸酐的羧阳离子,形成酯中的酰氧阳离子。

3.脱水:酰氧阳离子中的氢氧离子被酸催化剂吸收,生成酯中的酯基。

4.脱离:酯基与酸催化剂分离,生成酯。

然后,通过还原反应将羧酸酯还原为醛或酮。

还原反应的选择性通常取决于还原剂的选择。

常用的还原剂包括金属氢化物(如氢化铝锂、氢化锂铝等)和氢气催化剂(如铂、钯等)。

还原反应通常在较低的温度和压力下进行。

应用Koch法合成在有机合成中有着广泛的应用。

它可以用于合成各种芳香酮化合物,如药物、香料、染料等。

由于该方法反应条件温和,对官能团兼容性较好,因此常被用于有机合成中的关键步骤。

Koch法合成的应用示例:1.药物合成:Koch法合成被广泛应用于合成各种药物。

例如,通过该方法可以合成一些抗癌药物、抗生素等。

该方法可以高效地构建药物分子中的芳香酮结构,提高合成效率和产率。

2.香料合成:Koch法合成也可以用于合成各种香料。

香料中常含有芳香酮结构,通过该方法可以高效合成香料分子中的芳香酮结构,提高合成效率和产率。

3.染料合成:染料合成中,Koch法合成可以用于构建染料分子中的芳香酮结构。

该方法可以高效地合成染料分子中的关键结构,提高合成效率和产率。

优势和局限性Koch法合成具有以下优势:1.反应条件温和:Koch法合成反应条件温和,通常在室温或轻度加热条件下进行,避免了高温条件下可能引发的副反应。

有机化学基础知识芳香化合物的合成和反应

有机化学基础知识芳香化合物的合成和反应

有机化学基础知识芳香化合物的合成和反应有机化学基础知识:芳香化合物的合成和反应有机化学是研究碳元素化合物的学科,其中芳香化合物是有机化学的重要类别之一。

芳香化合物具有独特的结构和性质,广泛应用于医药、材料科学等领域。

本文将介绍芳香化合物的合成和反应。

一、芳香化合物的合成方法1. 阿利尔基化合物的合成:阿利尔基化合物是许多芳香化合物的前体。

常见的合成方法包括以下几种:(1)酚酸羧酸酯缩合反应:酚和酸酐反应生成酯,然后通过酸催化的缩合反应生成阿利尔基化合物。

(2)芳香亲核取代反应:取代芳香化合物中的一个氢原子,如通过用氯代烷烃和氨基芳烃反应生成氯代取代物,再通过碱催化的消除反应生成阿利尔基化合物。

2. 氢化合成法:芳香化合物的氢化合成法是通过还原反应将芳香环上的双键或三键还原成单键。

常用的还原剂有氢气、氢化钠等。

3. 亲电芳香取代反应:亲电芳香取代反应是在芳香环上引入新的官能团或取代基。

常见的取代基有卤素、硝基等。

二、芳香化合物的反应类型1. 取代反应:芳香化合物的取代反应是最常见的一类反应。

常见的取代反应有取代烃基、酰基、氨基等。

2. 加成反应:芳香化合物的加成反应是在芳香环上引入新的原子或官能团。

常见的加成反应有氢化加成、硝化加成等。

3. 消除反应:芳香化合物的消除反应是将芳香环上的两个原子或官能团结合形成双键或三键。

常见的消除反应有酸催化的缩合反应、酯水解反应等。

三、芳香化合物的应用1. 医药领域:许多药物中含有芳香化合物结构,如水杨酸、对乙酰氨基酚等。

芳香化合物的独特性质使其成为药物研究和合成的重要领域之一。

2. 材料科学:芳香化合物在材料科学领域中起到重要作用,如合成多聚芳香酮、芳香族聚酰亚胺等高分子材料。

3. 香料工业:芳香化合物作为香料的重要成分,广泛应用于食品、香水等产品中,如苯甲醇、香兰素等。

结语芳香化合物是有机化学中一类重要的化合物,合成和反应是研究芳香化合物的基础知识。

通过合理选择合成方法和探索反应类型,可以有针对性地合成和改造芳香化合物,为药物研发、材料科学等领域提供有力支持。

羧酸酯类的香料合成及应用

羧酸酯类的香料合成及应用

羧酸酯类的香料合成及应用羧酸酯类的香料是一类常见的化学合成香料,具有广泛的应用领域。

羧酸酯类香料的合成方法主要包括酸酐法和酯交换法。

酸酐法是指通过羧酸和酸酐反应生成羧酸酯。

通常情况下,羧酸通过与无水酸酐反应形成酸酐,再与醇反应生成羧酸酯。

这种方法的优点是反应条件温和,生成物纯度高。

常用的酸酐包括乙酸酐、苯甲酸酐等。

羧酸酯的合成可以通过调整酸酐和醇的种类和摩尔比例,以及反应温度和时间等参数实现对产物结构和性质的调控。

酯交换法是指通过酯与醇之间的酯交换反应来合成羧酸酯。

这种方法的优点是反应条件较宽松,适用于不同类型的酯。

酯交换反应需要在酸催化剂的作用下进行,常用的酸催化剂有硫酸、盐酸等。

反应温度和时间的控制对产物的结构和性质具有重要影响。

羧酸酯类香料具有较高的香气强度和持久性,常用于调制各类香水、香精和化妆品等。

它们可以单独使用,也可以与其他香料类别如酮类、醛类等进行配方使用,以增强香水的复杂度和层次感。

羧酸酯类香料的气味主要表现为果香和花香,常见的羧酸酯类香料包括苹果酸酯、水果酸酯、脂肪酸酯等。

羧酸酯类香料的应用领域广泛,包括个人护理产品、清洁用品、食品调味剂等。

在个人护理产品中,羧酸酯类香料常被用于制作香皂、洗发水、沐浴露等产品,赋予产品丰富的香气。

在清洁用品中,羧酸酯类香料可用于制作洗衣粉、洗涤剂等,带来清新的气味。

在食品调味剂中,羧酸酯类香料可以用于增强食品的香味,通常用于制作糕点、糖果、饮料等。

总的来说,羧酸酯类香料是一类重要的化学合成香料,其合成方法包括酸酐法和酯交换法。

羧酸酯类香料具有丰富的香气特性,广泛应用于个人护理产品、清洁用品、食品调味剂等领域。

通过合理选择和调配羧酸酯类香料,可以实现所需的香气效果。

环氧树脂的合成方法

环氧树脂的合成方法

环氧树脂的合成方法环氧树脂的合成方法一、引言环氧树脂是一种具有广泛用途和很高价值的合成材料,常常被用于制作耐磨、耐腐蚀、绝缘和粘合材料等。

环氧树脂是一种含有环氧基团的聚合物,通常是由环氧化合物和含有酸酐或酸酐类似物的反应物共聚而成。

环氧树脂的分子结构有多种形式,可根据其骨架结构及分子中环氧基团的数量的不同分为不同的类型,如低分子量环氧树脂、中分子量环氧树脂和高分子量环氧树脂等。

环氧树脂的性能是决定其使用价值的重要因素,包括材料的硬度、强度、耐热性、耐化学性等。

在合成环氧树脂时,需要选择合适的原料和配方,并进行合适的反应条件控制。

二、环氧树脂的合成方法1. 环氧化合物与芳香族酸酐类化合物的缩合反应环氧化合物与芳香族酸酐类化合物的缩合反应是目前最常用环氧树脂制备方法之一。

在该反应中,通常使用的环氧化合物有环氧丙烷、环氧苯、环氧二甲苯等,而芳香族酸酐类化合物则包括苯酐、邻苯二酐、萘酐等。

其反应机理如下图所示:该反应是一种酸催化反应,催化剂通常是为酸性的有机化合物,如苯磺酸、草酸、丁二酸等。

由于缩合反应中的分子量较小(通常为数千),因此合成所得的环氧树脂主要是低分子量的。

2. 脂肪族酸异氰酸酯与环氧化合物的加成反应脂肪族酸异氰酸酯与环氧化合物的加成反应是一种常用的高分子量环氧树脂制备方法。

在该反应中,通常使用的脂肪族酸异氰酸酯有双氰酸乙酯、双氰酸辛酯等,而环氧化合物则包括环氧丙烷、环氧苯、环氧二甲苯等。

其反应机理如下图所示:该反应是一种亲电加成反应,其反应速率与环氧基团含量有关。

由于加成反应的分子量较大(通常为几千到几万),因此合成所得的环氧树脂主要是高分子量的。

3. 环氧化合物与羧酸的加成反应环氧化合物与羧酸的加成反应也是一种常用的环氧树脂制备方法。

在该反应中,通常使用的环氧化合物有环氧丙烷、环氧苯、环氧二甲苯等,而羧酸则包括丙酸、马来酸、环己烯-1,2-二酸等。

其反应机理如下图所示:该反应是一种亲电加成反应,由于加成后的环氧基团含量低,其所得环氧树脂主要是低分子量的。

羧酸酐的制备方法[发明专利]

羧酸酐的制备方法[发明专利]
申请人:英国石油化学品有限公司 地址:英国英格兰 国籍:GB 代理机构:中国专利代理(香港)有限公司 代理人:
专利名称:羧酸酐的制备方法 专利类型:发明专利 发明人:R·G·比弗,N·A·格林纳,D·J·古利弗,R·M·索雷尔 申请号:CN9111064 6.4 申请日:19911003 公开号:CN10614 01A 公开日:19920527
摘要:用于在基本无水条件下,烷基酯或烷基醚的铑催 化羰基化以产生羧酸酐的铑催化剂的溶解 性和稳定 性,通过使用选自1,3-二烷基-4-甲基咪唑碘化 物;1,3-二烷基-4-乙基咪唑碘化物; 1,3-二烷基 -4-正丙基咪唑碘化物;1,3-二烷基-4-异丙基咪 唑碘化物;1,3-二烷基-4-正丁基 咪唑碘化物; 1,3-二烷基-4-仲丁基咪唑碘化物;1,3-二烷基 -4-叔丁基咪唑碘化物;1,3二烷基-2,4,5-三甲 基咪唑碘化物;和它们的混合物,其中烷基独立地 是C—C烷基的共助催化剂 得到了改善。

羧酸酐的制造方法和羧酸酯的制造方法[发明专利]

羧酸酐的制造方法和羧酸酯的制造方法[发明专利]

专利名称:羧酸酐的制造方法和羧酸酯的制造方法专利类型:发明专利
发明人:后藤晃宏,加门良启
申请号:CN201580028245.8
申请日:20150604
公开号:CN106458828A
公开日:
20170222
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明提供一种在无溶剂且室温左右的温度的情况下也以高收率由各种羧酸得到对应的羧酸酐和羧酸酯的制造方法。

一种下述式(II)表示的羧酸酐的制造方法,使下述式(I)表示的化合物与羧酸在具有含有氧原子的离子性配体的第2族金属化合物的存在下反应。

一种羧酸酯的制造方法,使通过上述方法制造的羧酸酐与醇反应。

式(I)中,R表示碳原子数1~20的烃基。

式(II)中,R表示碳原子数1~20的烃基。

申请人:三菱丽阳株式会社
地址:日本东京都
国籍:JP
代理机构:北京集佳知识产权代理有限公司
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有机化学中的羧酸与酐的合成

有机化学中的羧酸与酐的合成

有机化学中的羧酸与酐的合成有机化学中,羧酸和酐是两类常见的化合物,它们在药物、材料以及农药等领域具有重要的应用价值。

通过不同的合成方法,我们可以高效地制备羧酸和酐,为有机化学研究和实际应用提供有力支持。

本文将从不同角度介绍有机化学中羧酸与酐的合成方法。

一、羧酸的合成方法1. 醇的氧化反应醇的氧化反应是合成羧酸的重要方法之一。

常用的氧化剂包括过氧化氢、二氧化氯、高锰酸钾等。

以过氧化氢为例,将醇与过氧化氢在酸性条件下反应,就可以得到相应的羧酸产物。

2. 烷烃的氧化反应烷烃的氧化反应也可以得到羧酸。

其中,苯氧化反应是一种重要的方式。

通过将苯与氧气在存在催化剂的条件下进行氧化反应,可以合成苯甲酸等羧酸产物。

3. 二级醇的氧化反应二级醇在氧化反应中通常会形成酮和羧酸。

例如,将异丙醇与氧气在存在催化剂的条件下反应,可以得到异丙酸等产物。

二、酐的合成方法1. 羧酸的缩合反应羧酸的缩合反应是合成酐的常用方法。

在酸性或碱性条件下,羧酸分子中的羧基和羧酸基团发生缩合反应,形成环状酐结构。

例如,乙酸在酸性条件下发生缩合反应,得到醋酐作为产物。

2. 羟基酰氯的反应羟基酰氯与羧酸反应也可以合成酐。

以乙酸为例,当乙酸与三氯化磷反应时,可以得到乙酸酐。

3. 羟酸的缩酸酐化反应羟酸的缩酸酐化反应是另一种合成酐的方法。

例如,乙醛在酸性条件下发生酰化反应,得到醋醐。

综上所述,有机化学中羧酸与酐的合成方法多种多样,可以根据具体实验需求选择合适的合成路径。

这些合成方法不仅在实验室合成中发挥着重要作用,也为有机化学领域的研究和应用提供了重要参考。

希望本文能对读者在有机化学中的羧酸与酐合成方面提供一定的帮助。

茉莉酸合成途径

茉莉酸合成途径

茉莉酸合成途径
1. 简介
茉莉酸是具有芳香味道的一种有机酸,广泛运用于香精、化妆品、医药等领域。

茉莉酸的合成途径有多种方法,其中最常见的是苯甲酸
和醛类的反应和芳香族羧酸的酸酐缩合反应。

2. 苯甲酸和醛类反应
苯甲酸和醛类反应是茉莉酸合成的常用方法。

反应物包括苯甲酸、芳香醛、酸催化剂等。

反应过程主要是醛类与苯甲酸在酸催化下发生
缩合反应,产生茉莉酸。

反应条件包括反应温度、反应时间、催化剂
种类与用量等。

3. 芳香族羧酸的酸酐缩合反应
另一种茉莉酸合成的方法是芳香族羧酸的酸酐缩合反应,反应物
包括芳香族羧酸和酐类。

反应过程是羧酸和酐在酸催化下缩合产生茉
莉酸。

此种方法是茉莉酸工业化生产的主流方法。

4. 其他方法
除了上述两种方法,茉莉酸还可以通过多种方式合成,如从茉莉
醇合成、从苯乙烯合成等。

其中,从苯乙烯合成茉莉酸反应条件较为
简单,适用于实验室合成。

5. 总结
茉莉酸作为一种重要有机酸,其合成途径具有多样性。

其中,苯甲酸和醛类反应和芳香族羧酸的酸酐缩合反应是茉莉酸工业生产中最为常见的方法。

在使用这些方法时,需要根据实际需要选择适宜的反应条件和反应物,确保反应顺利进行。

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利用芳香族羧酸酐的各种合成方法概论脱水缩合试剂,室温下稳定,易处理,且反应性高,遵循这样的结果,人们发现,芳香族羧酸酐可以用作各种功能强大的试剂。

通过使用TFBA或者BTFBA与路易斯酸催化剂反应可以为碳氧键的形成提供一个最有效的支持,使得所需的羧酸酯和内酯的合成有很好的收益率。

此外,碱性条件下,MNBA或者DMNBA与亲核催化剂反应可以方便的制得酸敏感性羧酸酯、内酯和酰胺类。

另外,利用PMBA或苯甲酸酐作为不对称催化剂可以实现外消旋仲醇与外消旋2-芳疾病算的动力学拆分,从而建了一个新的合成光学活性羧酸酯、仲醇、2-芳基丙酸的方法。

1. 介绍有效地人工合成有机物质,就要求开发用于形成(1)碳碳键;(2)碳氢键;(3) 碳氧键;(4)高选择性的碳氮键的简便方法。

随着有机合成二十多年来的飞速发展,多来越多的优秀的化学合成方法被开发出来。

“无环立体控制合成方法”的建立,比如说形成区域选择性和立体选择性碳碳键的烯丙基化反应或者醇醛缩合反应使得近几年来构建分子量超过1000的有机分子碳骨架成为可能。

对于碳氢键的形成,由于不对称氢化反应的不断进步等,易获得光学活性分子的绝对构型控制。

然而,与令人瞩目的(1)与(2)的研究相比较, (3)和(4)新反应形成的发展目前没有大的进展。

在这种情况下,我们试图通过使用“芳香族羧酸酐”作为缩合试剂来开发一系列新的碳-杂元素键的形成反应。

由于这些反应在温和的条件下进行,并且没有有害物质比如重金属等的使用,因此这些方法合成有机分子对环境负担小,并且可以高选择性的在任何的位置形成碳杂元素键。

在本文中,我们介绍一系列这些年中我们从开发到应用覆盖的研究成果。

2.利用“芳香族羧酸酐”的缩合反应的发现在研究甲硅烷基烯醇醚化学性质的同时,我们也研究了羧酸的甲硅烷基酯并关注了其作为酰化试剂的效用。

首先,我们发现了一个新的反应,其中路易斯酸催化剂的存在下,羧酸甲硅酯(亲电子试剂)与烷基甲硅醚(亲核试剂)之间发生一个亲核取代反应得到相应的羧酸酯,产率很高(Scheme 1)。

1)然而,这个反应是一个直接的将羧酸甲硅酯到羧酸酯的酯交换反应,并且需要甲硅烷氧基到烷氧基转换进程中的热量。

在此阶段,我们决定在温和的条件下使用不同的试剂来重新研发衣蛾制备羧酸酯的替代方法。

比如乙酰氯,苯甲酰氯常用于醇的酰化,乙酸酐也可用作适当的酰化试剂。

另一方面,芳香族的羧酸酐反应性特别的差,所以他们很少用于醇的直接苯甲酰化。

因此,我们假定苯甲酸酐作为酰基供体反应活性属性较低,相应的脂肪族羧酸酯可以从羧酸硅烷酯和烷基硅烷醚中选择性的获得(Scheme 2)。

首先,酰基转换反应在脂肪族羧酸硅烷酯和芳香族羧酸酐之间平稳进行。

接着,混合酸酐部分快速的生成歧化为两种类型的对称酸酐,因此,这三种酸酐整体上在反应系统中必须快速的进入平衡混合状态。

由于通常情况下酸酐的反应性在对称芳香族羧酸酐<对称脂肪族羧酸酐<混合酸酐顺序中逐渐增高,所以可以假定最活跃的酸酐与亲核试剂优先反应。

此外,如果混合酸酐中脂肪族酸酐部分的反应性高于芳香族酸酐部分的反应性,烷基甲硅烷基醚,必须优先攻击的脂族酰基部分,得到相应的脂族羧酸酯,同时伴随着芳族羧酸的甲硅烷基酯的消除。

事实上,4-苯基-2-丁醇的三甲基硅烷醚加入预先准备好的混合酸酐中(使用TiCl2 (ClO4)2作为路易斯酸催化剂从乙酸三甲基硅烷酯和苯甲酸酐制得),得到所期望的酯A 90% 产率, 同时苯甲酸酐与三甲基硅烷基醚直接反应得到没有计划的酯 B (1%产率)(Table 1, Entry 1)。

结果显示,第一阶段的反应苯甲酸酐平稳进行转换为混合酸酐,苯甲酸酯的形成速率比脂肪族酸酯慢得多。

当使用其他可用酸酐时,得到同样的实验进程,结果如Entries 2–4所描述。

尽管新戊醇或者三氟乙酸酐在合成肽中适用于制备混合酸酐的有效试剂,但是它们不适合用于缩合反应中。

例如,在反应中使用酸酐,相当数量的不是预期期望的酯B(新戊酯或三氟酯)作为副产物成为意想不到的产物(Entries 2和3)。

另一方面,如Entry 4所示,新戊酸三甲基硅烷基酯使用苯甲酸酐转换得到A,产率很好,结果显示通常情况在这个条件下新戊酸酯会优先于苯甲酸酯形成。

3. 使用4-三氟甲基苯甲酸酐的酯化反应(TFBA)2)开发适合分子内缩合反应的合成方法,要求设计从几乎等量的两种起始原料中合成得到高产率目标产物。

此外,为了提高环化产品的产率,很有必要开发一个新的合成具有完美选择性的酯的方法。

因此,我们尝试在脱水缩合反应中在芳香环上引入多种取代基来增加其产率和选择性(Table 2)。

例如,Entry 1与Entries 4–6相比较显示出在芳香环4-位置处进入一个吸电子基团可以增加化学选择性。

特别是,使用4-三氟甲基酸酐(TFBA)的反应得到选择性极好的预期产品脂肪族酸酯,并且通过NMR监测,几乎没有苯甲酸酯副产物生成。

此外,如Entries 2和3所示,芳香环2-位置处引入氯产生相同或者略微弱些的选择性。

另一方面,在使用具有甲氧基或者甲基基团的取代苯甲酸酐条件下,选择性被逆转,优先得到不需要的苯甲酸酯,而不是预期想要的脂肪羧酸酯(Entries 7–10)。

从这些结果可以发现,在芳香环4-位置处引入一个强吸电子基团十分有效;特别是,具有一个三氟甲基基团的TFBA作为一个缩合试剂功能非常好。

接下来,我们路易斯酸仔细研究了酯化功能的促进,比如Sn(OTf)2和TiCl2(OTf)2。

结果发现,异丁酸、异戊酸、新戊酸和3-苯基丙酸三甲基硅烷酯与烷基三甲基硅烷酯快速反应得到相应并且几乎等量的羧酸酯(Scheme 3)。

此外,在TFBA存在下,酯化反应得到近90%或者更多的目标产物和不到约1 mol% 的路易斯酸。

作为一个酯化方法的应用案例,合成高纯度的共轭酸酯可得以实现。

α,β-不饱和酯,比如巴豆酸、异戊烯酸和当硅酸酯在碱性条件下有进行异构化的可能性,这会造成产生副产物的麻烦。

相反,在酯化反应中通过使用TFBA只有目标产物可以选择性的获得(Scheme 4)。

2b)此外,应当指出,TFBA在合成活性酯中也十分有效,比如硝基苯酚酯和苯硫酚酯2b,3)取代基酰苯胺,4)和芳香酮5)(Scheme 5)。

此外,这个方法也可有效的用于将甲酰基引入吲哚环中以及传统的方法比如Gattermann−Koch(加特曼-科赫反应)反应或者维尔斯迈尔反应中。

因此,我们成功的开发了一个从甲酸直接制备3-甲酰基吲哚的有效方法(Scheme 6)。

6)4.利用TFBA的ω-甲硅氧烷基羧酸硅酸酯内酯化反应7)将缩合方法适用于分子内反应有意想不到的难度。

事实上,虽然有越来越多新和成方法的报道,但是目前有效的内酯合成还是很少。

这是因为在反应设计中低浓度条件下提高分子内反应,以及开发新的试剂可以激活酯的羟基或羧基基团的选择性都很困难。

为解决这些问题以合成天然产物的有效方法如下:(1) Mukaiyama−Corey method (S-pyridylester method);(2) Mukaiyama method(鎓盐法);(3)正宗方法(硫醇酯活化法);(4)Yamaguchi method(2,4,6-三氯苯甲酰氯/Et3N/DMAP方法);(5)Steglich−Keck method(DCC/DMAP·HCl method)。

然而,所有的反应通常都必须在高温该稀释条件下进行,使得分子内反应优于分子间反应。

在这样的条件下,反应过程中使用不稳定的底物可以得到预期的环化产品,产率不好。

我们尝试通过TFBA处理内酯化ω-羟基羧酸硅烷基衍生物与期望的羧酸部分选择性激活,从而导致所生成的混合酸酐快速的闭环。

结果,化学选择性激活得以实现,显示最初由ω-羟基羧酸硅烷基酯和TFBA所得的混合酸酐快速环化得到相应的大型内酯(Scheme 7)。

这个方法使得制备13-元或更大型的内酯成为可能,并伴随有一些小量的相关26-元中型或大型内酯。

此外,路易斯酸催化剂活性按Sn(OTf)2< TiCl2(SbF6)2< TiCl2(OTf)2< TiCl2(ClO4)2顺序依次增强。

5. 游离羧酸和醇通过使用TFBA和其类似物的缩合反应8)在上诉反应中,要求必须预先从羧酸和醇中制备硅烷基衍生物。

为了开发更为便利的方法,我们筛选了各类芳香酸酐作为有效的脱水试剂。

虽然在开始时,有这样的问题,反应过程中一些催化剂失活导致产率差劲,我们最终通过使用比TFBA具有更强吸电子基环的3,5-双(三氟甲基)苯甲酸酐(BTFBA),得到了所需的羧酸酯,产率很好(Scheme 8)。

此外,通过使用3当量的三甲基氯硅烷,游离的羟基羧酸分子内脱水缩合得到所需的大环内酯,收益很好,类似于通过甲硅烷酯方法所得的情况。

8b,9)在优化反应条件下,可使用市售TFBA代替内酯化。

尤其是,12-羟基硬脂酸环化反应平稳进行,即使只有1mol%的路易斯酸条件下,得到产率为83%的13-元内酯(Scheme 9)。

此外,通过使用Group 4金属三氟甲磺酸根, Hf(OTf)4作为路易斯酸,在TFBA的存在下平稳的极性宏酯化反应得到相应的内酯。

另外,值得注意的是,中型环恩子也可以通过该方法得到。

例如,通过采用这个方法Cephalosporolide D的8-元环内酯部分的合成得以成功的实现(Scheme 10)。

10)6. 使用2-甲基-6-硝基苯甲酸酐(MNBA)的酯合成11)上述“取代基苯甲酸酐方法”对制备耐酸性分子非常有效,然而,这在合成多官能团天然产物方面仍然有很多的结构性限制。

因此,我们更为严密的筛选出新型的芳香族羧酸酐,碱性条件下可以通过亲核催化剂如DMAP进行激活(Table 3)。

如Entry 1所示,反应使用无取代苯甲酸酐得到目标脂肪族羧酸酯,中等产率,化学选择性好(A/B=100/1)。

此外,当甲氧基基团引入到芳香环4-位置处时,化学选择性得到改善,然而,目标酯A产率降低,因为反应抑制作用(Entry 2)。

此外,如Entries 3和4所示,芳香环4-位置处通过使用具有吸电子基的取代苯甲酸酐,例如TFBA,反应速率显著提高,然而,反应中也会有2–4% 产率的副产物取代基苯甲酸酯B生成。

考虑查到这样的结果,我们在芳香环2-位置处对取代基效果做了进一步的检测,期望羰基周围的位阻影响可以改进化学选择性。

在Entries 5–7,我们尝试通过使用2-位置或者2-和6-位置具有吸电子基团甲基或者甲氧基的取代基苯甲酸酐合成羧酸酯。

这些反应整体上显示出良好的选择性,将副产物B产率降至1%或者更少。

然而,由于反应性降低,这个条件的结果对内酯化仍然不足。

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