有机合成5

O2或硝基苯
N Ph 80%
CH3(CH2)9CHO 60%
H3CO
Li OCH3 + HCONMe2
CH2=CHX + n-C4H9Li
N2, 无水Et2O
CH2=CH Li + n-C4H9X
PhX + n-C4H9Li
N2, 无水Et2O
PhLi + n-C4H9X
X: Br, I, 不包括Cl
3．金属化反应（夺氢反应）
由烃和n-C4H9Li作用，也可以制备有机锂化合物，烃中的 氢原子被金属锂取代，这叫金属化反应 。
第 5 章 有机合成试剂
有机合成试剂包括元素有机试剂、金属有机试剂、过 渡金属有机试剂以及稀土金属有机试剂等。它们具有许 多特殊的反应性能，对它们的研究、开发和利用是当代 有机合成的一个重要特征。它们改变了传统的有机合成 面貌，促进了有机合成化学理论和实践的发展，也正是 它们开发了有机合成化学的一些新反应和新方法。它们 在有机合成中占有重要地位。有机合成试剂包含的范围 广泛，内容丰富，决非本章所能叙述得了的。这里只介 绍镁、锂、铜、硼、磷、硅等几种元素的原子和碳原子 直接相连所形成的有机化合物，其中以有机镁化合物应 用较为普遍。
Cl + Mg 无水四氢呋喃
MgCl
用四氢呋喃作溶剂可避免歧化反应和偶联反应的发生， 因为四氢呋喃可与生成的Grignard试剂结合使得过渡状态的 生成受到抑制：
CH2=CH-MgBr
H
X
CC
R
H
过渡状态
S
CH2=CH-MgBr S
溶剂与格氏试剂结合
2. 用金属化法制Grignard试剂
当采用链状单取代末端炔烃或含有活泼氢的其他化合物时， 用金属化法制备Grignard试剂。
H2
+ PhH N CH2Li
+ PhLi THF
C H H
+ PhH
C H
Li
5.2.2 有机锂化合物的特征反应
有机锂试剂常以聚集体形式存在，有明显的碳-锂共 价键特征。有机锂化合物中Cδ_ - Liδ+，碳上具有部分负电 荷，作为亲核试剂与Grignard试剂类似，可以与极性 双键、卤代烃及活泼金属化合物进行反应。许多有机锂 试剂参与的反应在乙醚溶液中进行。为避免碱性的有机 锂试剂夺取溶剂乙醚中的氢，反应通常在低温（-78C） 下进行。
OMgBr HCOC2H5 (CH2)3CH3
- Mg(Br)OC2H5
H
O C
(CH2)3CH3
①CH3(CH2)3MgBr ②H3O
OH CH3(CH2)3CH(CH2)3CH3
85%
O
乙醚
2C6H5MgBr + CH3COC2H5
OMgBr CH3 C C6H5 H3O
C6H5
OH CH3 C C6H5
5.1.1 Grignard试剂的制备和结构
1. 用卤代烃制Grignard试剂
RX + Mg
无水Et2O 或四氢呋喃 RMgX
当R为烷基、卤代活泼芳烃时，用无水乙醚作溶剂。
Br
BrMg
Cl + Mg Et2O
Cl
当R为CH2=CH-,CH2=CH-CH2-和卤代不活泼芳烃时，不 用无水乙醚作溶剂而是用四氢呋喃作溶剂，因为：
RH + R'MgX Et2O
RMgX + R'H（电负性：R＞ R′ )
RC CH + C2H5MgX
+ C2H5MgX
Et2O
Et2O
RC CMgX + C2H6
+ C2H6 HC MgX
N
+ CH3MgX Et2O
H
N + CH4 MgX
ROH + R'MgX Et2O
ROMgX + R'H
n-C4H9C CH
n-C4H9Li HMPT/C6H12
n-C4H9C CLi
(CH3)3CC CH
n-C4H9Li
(CH3)3CC CLi
H
Li
TMEDA
+ n-C4H9Li
THF
H2 CH
+ n-C4H9Li
N(Me)2 (CH2)2 N(Me)2
92%
THF
CH2Li + n-C4H10
+ PhLi THF N CH
HC CH + CH2=CH2
无水Et2O
歧化反应
CH=CHBr + Mg 无水THF
HH CH2=CHMgBr
CH=CHMgBr
CH2=CH-CH2-CH2-CH=CH2 无水Et2O CH2=CH-CH2Br + Mg
偶合反应
CH2=CH-CH2MgBr 无水THF
CH2=CH-CH2MgBr
无水 Et2O
1,2 - 加成41%
O
① 干醚
C6H5CH=CHCC(CH3)3 + C2H5MgBr ② H3O
O
C6H5CH CH2CC(CH3)3 C2H5
1,4-加成 100%
Grignard试剂与α,β-不饱和酸酯作用主要生成1，4-加成产物。
① 干醚
C6H5MgBr + C6H5CH=CH COC2H5 O
2. Grignard试剂与环氧化合物的反应
Grignard试剂与环氧乙烷作用生成伯醇，碳链增加两个碳原子。
干醚
C6H5MgBr + H2C CH2
O
C6H5CH2CH2OMgBr
H3O
C4H9MgBr + H2C
干醚
CH2
O
C6H5CH2CH2OH
C4H9CH2CH2OMgBr
H3O
CH3(CH2)4CH2OH 60%
C2H5Li
Et OH
O 83%
OH
C2H5MgX
OMe
OMe
O
H
H
① n-C5H11Li
O
② H2O
H
H
CHO OH
OH
OH
PhCH=CHCOPh
PhMgX
1,4-
Ph2CHCH2COPh
PhLi
1,2-
PhCH=CHCPh2
OH
2. 有机锂化合物和CO2、羧酸的反应
RLi + O C O
O Li RC
CH2
研究表明，该偶联反应可能是按卡宾历程进行的
RCH2MgBr + CHBr3
:CHBr + RCH2Br + MgBr2
RCH2MgBr + :CHBr RCH2CH:
RCH2CH: + MgBr2 RCH=CH2
EtO
RMgX +
CH OEt
EtO
RCH(OEt)2
H2O/H -2EtOH
RCHO
RLi
O
稳定的羧基阴离子
O Li R2C
O Li
H /H2O R2C=O + 2LiOH
O
R'Li+ RC
-R'H
Fra Baidu bibliotekOH
O Li RC
O
R'Li R
O Li
C
R' O Li
H2O/H
R CO
R'
R‘：饱和烃基或不饱和烃基 R：脂肪基、脂环基、芳香基、,-不饱和烃基
CO2H
MeLi THF, 0 oC
CO2Li
O (CH3)3C COMgCl H2O
O (CH3)3C C OH
69%~70%
Grignard试剂与腈作用也生成酮
R'MgX
RCN
R' R C NMgX
H2O _ Mg(OH)X
R'
R C NH 酰亚胺
H2O HX
O R C R' + NH4X
CH3MgX +
N C
H2O HX
COCH3 52%~59%
54%
C6H5MgBr + (C6H5)2C O Et2O
(C6H5)3C OMgBr H3O (C6H5)3C OH 91%
Grignard试剂与α,β-不饱和醛作用一般主要生成1, 2-加成产物。
C2H5MgBr + CH3CH=CHCHO
① 干醚 ② H3O
CH3CH=CHCHC2H5 OH
1. 有机锂化合物与羰基化合物反应
Me2CHMgBr + (Me2CH)2C=O
无水Et2O
O (Me2CH)2CHOH + Me2CHCCHMe2
(Me2CH)3C OH
65%
35%
Me2CHLi + (Me2CH)2C=O 无水Et2O (Me2CH)3C O Li H/H2O (Me2CH)3C OH
5.2.1 有机锂化合物的制备
1．卤代烷与金属锂反应
C4H9Cl + 2Li
无水乙醚或己烷 N2
C4H9Li + LiCl
Br + 2Li 无水乙醚 , N2
Li + LiBr
CH3Br + 2Li 干冰, N2, Et2O
CH3Li + LiBr
2．卤化物和正丁基锂交换反应
芳基卤、乙烯基卤化物与金属锂反应较难，因此，通常采用 卤化物交换法来制备相应的锂有机化合物，产率很好。
RLi + CuI
N2
RCu + LiI
2RLi + HgCl2
N2
2RLi + (PEt3)2PtBr2
R2Hg + 2LiCl
N2
(PEt3)2PtR2 + 2LiBr
4. 有机锂化合物与吡啶和三级酰胺的反应
PhLi(RLi)
Et2O , 0 oC
N
Ph NH Li
CH3(CH2)9Li + HCONMe2
② H2O
O (C6H5)2CHCH2C OC2H5
在催化量的铜盐存在下，Grignard试剂与α,β-不饱和酮或 酯反应，以良好的收率生成1，4-加成产物。
O
O
MgCl
CuCl, (CH3)2S
COOCH3
CH3MgI 乙醚，Cu2I2
COOCH3
Grignard试剂与羧酸衍生物作用生成醇
O CH3(CH2)3MgBr + H C OC2H5 Et2O
MgX
+ CH(OEt)3
CHO
5. 2 有机锂试剂
有机锂试剂广泛应用于有机合成，多用作碱和亲 核试剂。有机锂试剂能和大多数亲电试剂反应，反应 是发生夺氢反应还是对亲电试剂亲核进攻取决于有机 锂试剂本身、亲电试剂及反应条件。由于有机锂试剂 非常容易作为碱参与反应，所以在有机合成中的应用 受到限制。有机锂试剂通常写为R-Li。
RMgX + CH3 HC CH2
O
CH3CHCH2 + CH3CHCH2
OR
RO
(1)
(2)
RMgX +
干醚
RCH2CH2CH2OMgX
H3O
O
RCH2CH2CH2OH
3. Grignard试剂与卤代烃的偶联反应
Grignard试剂与卤代烃作用是合成烃的重要方法，也是增 长碳链的方法。Grignard试剂与饱和一卤代烃作用制得的烃产 率较低，但与烯丙基卤化物偶联在室温下即可得到较高产率的 末端烯烃。
C6H5 75%
3C2H5MgBr
OC2H5
+C O
OC2H5
C2H5
H3O
C2H5 C C2H5
OMgBr
(C2H5)3C OH
88%
与酰卤作用可使反应停留在生成酮的一步
RCOCl + R'MgX
OMgX
H2O
R C Cl
R'
O
R C R'
Grignard试剂与二氧化碳作用生成羧酸
(CH3)3CMgCl + O C O 干冰
70%
Grignard试剂与α,β-不饱和酮作用可能生成1, 2-加成和1, 4-加 成的混合物，也可能主要生成1，4-加成产物。
O
① 干醚
C2H5MgBr + CH3CH2=CHCCH3 ②H3O
O
C2H5
CH3CHCH2 C CH3 + CH3CH=CHCCH3
C2H5
OH
1,4 -加成 38%
关于Grignard试剂的结构，一直有许多争论。目前认为 在乙醚溶液中，可能以几种组分的某种平衡体系而存在。
RX + Mg Et2O
R
Mg R
OEt2 OEt2
X Mg
X
OEt2 OEt2
R Mg
R
OEt2 X
+
Mg
OEt2 X
OEt2 OEt2
5.1.2 Grignard试剂的反应
1. Grignard试剂与羰基化合物的加成反应
① MeLi ② Me3SiCl ③ H3O+
O Me
3. 有机锂化合物和金属卤化物的反应
由于锂是电正性很高的金属，因此，有机锂试剂可同某些 电正性较低的金属卤化物在无水惰性溶剂里反应，以制备该金 属的有机金属化合物。
4RLi + SnCl4
N2
2RLi + CuI
N2
R4Sn + 4LiCl R2CuLi + LiI
在合成上，Grignard试剂主要用于同羰基化合物反应以制 备醇。Grignard试剂同醛或酮的反应称为格氏反应。甲醛得伯 醇，其他醛得仲醇，酮得叔醇。
MgCl O
+ H C H Et2O
CH2OMgCl
H3O
CH2OH 69%
O
OMgBr
OH
(CH3)2CHMgBr+ CH3C H Et2O (CH3)2CHCHCH3 H3O (CH3)2CHCHCH3
5.1 有机镁试剂
有机镁化合物是金属有机化合物中最重要的一类化 合物，在有机合成上是非常重要的一类试剂。在Grignard 试剂分子中，镁原子以共价键同碳原子相连。由于成键 电子对移向电负性较大的碳原子，所以Grignard试剂中的 烃基是一种高活性的亲核试剂，能发生加成、偶合和取 代等反应。由于Grignard试剂在合成中的重要作用，试剂 的发明者格林尼亚（Grignard）获1912年的诺贝尔化学奖。
MgBr + CH2=CH CH2Br
Et2O 室温
CH2CH=CH2 70.5%
CH2=CHCH2MgBr + CH2=CHCH2Br
CH2=CHCH2CH2CH=CH2 73%
n-C6H13MgBr + BrCH=CH2
FeCl3 THF, 0 oC
n-C6H13CH=CH2 83%
MgBr + CHBr3