wittig反应介绍

Wittig反应介绍

李曼琳

中国药科大学

目录

1 前言 (2)

2 Wittig试剂的制备 (3)

3 Wittig反应机理[5] (4)

4 Wittig反应的立体选择性 (6)

5 Wittig反应在有机合成中的应用[4] (8)

6 Wittig反应的改进 (11)

7 总结 (14)

参考文献 (16)

Wittig反应介绍

李曼琳

摘要：Wittig反应是合成烯烃最为普遍的反应，该反应产率较高，条件温和，具有高度的位置选择性。本文就Wittig反应的机理、Wittig试剂的制备，反应立体选择性、反应的应用及改进作了介绍。

关键词：Wittig反应，Wittig-Horner反应，氮杂Wittig反应，机理，立体选择，应用

1 前言

1953年德国科学家Wittig发现二苯甲酮和亚甲基三苯基膦作用得到接近定量产率的1,1-二苯基乙烯和三苯氧磷[1]，这个发现引起了有机合成化学工作者的高度重视，并把它称之为Wittig反应。

本反应是很重要的制备烯烃方法，Wittig也因此在1979年获得诺贝尔化学奖。在Wittig 等人不断地实践中，人们认识到多种亚甲基化三苯膦都可以同多种醛、酮发生反应得到烯。近年来发现许多具有d空轨道的杂原子亦能与它相连的碳负离子发生p-n共扼而趋于稳定[1]，这类具有新型结构的化合物被称为叶立德(Ylid)。典型的反应是有Wittig反应是有亚甲基化

三苯基膦与醛或酮的反应[2]：

根据R的不同，可将磷叶立德分为三类：当R为强吸电子基时(如一COOCH3, -CN等)，为稳定的叶立德；当R为烷基时，为活泼的叶立德；当R为烯基或芳基时，为中等活度的

叶立德。制备不同活度的叶立德所用碱的强度不同，活泼的叶立德必须用强碱(如苯基锂，丁基锂)，而稳定的叶立德，由于季磷盐α-H酸性较大，故用C2H5OH甚至NaOH即可。

叶立德本身就是稳定的碳负离子化合物，这些碳负离子与羰基化合物的亲核加成反应，都是合成C-C键的重要方法。此外亚甲基化膦还可以同C=N-、-N=O等双键进行反应[1]。如：PhCH=PPh3 + PhCH = N-Ph PhCH=CHPh + Ph3P=NPh

与一般烯类化合物的合成方法比较，Wittig反应具有下列特点[3]：1.合成的双键，能处

在能量不利位置(如在环外)；2.反应条件一般温和，得率较好；3.能控制反应条件，合成立

体专一性产物(如顺或反式)；4.改变Wittig试剂的类型，可以制备通常很难合成的烯类化合物；5.利用对α,β-不饱和酮或酸一般不及生1,4-加成的特性，来合成共轭多烯化合物（如叶

红素）等。

2 Wittig试剂的制备

2.1 盐法[4]

该方法是一种由磷盐制取磷叶立德的方法,经过膦的制备, 季膦盐的制备和磷叶立德制备等3 个步骤。

第一步: 在无水有机溶剂中制备。

第二步: 利用膦较强的亲核性, 与卤代烃进行亲核取代反应, 形成季膦盐。

第三步: 季膦盐在强碱作用下脱去一个氢制备磷叶立德。

关于此方法几点说明:

1) 反应中的叔膦( R3P )，通常是三苯基膦；

2) 季膦盐中与磷相连的烷基至少要有一个H，因此不能用叔卤代烃来制备；

3) 所用碱的强弱是非常关键的，这主要取决于R '来决定, 如果R '是吸电子基团，会使内膦盐的酸性增强, 选择较弱的碱就可脱去HX，否则需强碱。（常用的碱主要有: 丁基锂, 苯基锂，甲基亚磺酰碳负离子，氨基钠，二异丙氨基锂，碳酸钠，氢氧化钠,乙醇钠，叔丁醇钾和氢化钠等）；

4) 磷叶立德对水等质子性溶剂非常敏感, 加热也易分解。因此, 制备时必须防潮, 一般要在非质子溶剂如THF, DMF, DMSO及醚等中进行反应, 且不能加热。

2.2 其他方法[4]

三苯基膦与卡宾作用生成Wittig试剂

苯炔与二苯基甲基膦作用生成Wittig试剂

由活性大的膦叶立德也可合成较稳定的Wittig试剂

此外，

上述制备方法中，由于“盐法”步骤简单，条件易控制，因此为最通用的制备方法。

3 Wittig反应机理[5]

3.1 形成“内鏻盐”（Betaine）结构的机理

中间还包括一个四元环过渡态：

此机理的反应物称为内鏻盐（Betaine），可被捕获而证明其存在

上述两种产物都可结晶出来，测定结构。

3.2 假旋转理论

（a）中R2（来自磷叶立德）若为吸电子能力强的基团，碳负离子稳定，存在时间长，有利于C-C旋转，则产物烯以E型为主；若R2推电子能力强，产物烯以Z型为主。

3.3 磷、砷叶立德对缺电子炔化物反应中的1,3-H迁移与1,3-酰基迁移历程

研究发现缺电子炔化物中炔键的亲电性比羰基强。它们与亚烷基部分带—个吸电子基的磷、砷叶立德极易反应。同时发现叶立德的亚烷基上所带基团为酰基C6H5CO时，有时要经过1,3-酰基迁移的历程。

4 Wittig反应的立体选择性

一般地，稳定的磷叶立德其立体选择性高，具有E型选择性，即产物烯烃中反式占优势；活泼的磷叶立德具有Z型选择性，产物烯烃中以顺式为主；中等活度的磷叶立德一般情况下选择性不好，所以产物是顺式与反式的混合烯烃。

顺式氧鏻杂四元环经折叠型顺式“早”过渡态生成，反式氧鏻杂四元环经平面型反式“迟”过渡态生成。在四元环过渡态中，取代基之间的1,2和1,3 相互作用决定哪种构型的氧鏻杂四元环占优势，从而决定产物烯烃的立体构型。在折叠型顺式异构体中，由于1,2相互作用比相应的反式异构体小，故折叠型过渡态中1,3相互作用决定着产物烯烃的立体构型。而在平面型反式四元环过渡态中，由于磷原子构型趋于三角双锥，使得1,3相互作用减小，因此1,2相互作用决定着烯烃的立体选择性。稳定的叶立德Wittig反应产物反式占优，而活泼的叶立德则顺式占优。

影响烯烃顺反比例的因素包括温度、溶剂、叶立德和醛或酮的类型以及添加剂（离子效应）等。

4.1 温度

温度对烯烃立体选择性的影响很小，甚至没有影响。1996年，Giuseppe等人进行了溴化三苯基磷叶立德与苯甲醛、对苯甲醛、对三氟甲烷苯甲醛的Wittig反应，实验结果表明产物烯烃的顺反比例随着温度的下降而“适当”下降。

4.2 溶剂

溶剂对烯烃立体选择性的影响，化学家们的观点都比较一致。Joon等人从事了Garner' s 醛与不稳定叶立德的Wittig反应研究，认为MeOH是获得反式烯烃的最佳溶剂。一般认为极性溶剂(如CHCl3和CH2Cl2等)比非极性溶剂(如n-C6H14,C6H6和CCl4)产物烯烃中顺式更占优