2高选择性有机合成试剂

R
H
C R'
C(CH3)2
O
O
Al
(OPr-i)2
R
H
C R'
40
6. 过氧化酮（Dioxirane）
J. Org. Chem., Vol. 43, No. 12, 1978
41
42
7
三、还原试剂
• 活泼金属（包括合金） • 金属氢化物 • 醇铝 • 硼烷 • 硅烷 • 。。。
43
44
• 碱金属氨溶液
还原剂：Li、Na、K的液氨溶液——Birch还原剂 产物：二氢化、四氢化、全氢化（芳环上取代基）
7. 三聚氯氰（TCT）
Cl
R OH +
NN
R'
Cl N Cl
DMF CH2Cl2, rt
R Cl
R'
伯、仲、叔醇均可反应 加入KBr，可得到溴化产物
14
8. N-氯代二异丙胺
HO
H2SO4, H2O
+
N Cl
hv
HO
Cl
选择性好、操作简单
15
溴化试剂
1. N-溴代丁二酰亚胺（NBS）
NBS, CH3CN
37
2. 间氯过氧苯甲酸（m-CPBA）
酮的Baeyer-Villiger氧化、烯烃的环氧化、胺和硫化物的氧化
O F3C
m -C PBA OMe
F3C O O
OMe
O
m -C PBA
R
R
m -C PBA O
38
3. 2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧化物(TEMPO)
T EM PO O
MeCN, H2O
51
O NaBH4, cat. InCl3
O
Ph
Ph
MeCN, rt
Ph
Ph
91%
CHO +
O NaBH4, EtSH
OH CH2OH
+
93%
14%
NH2 R * OH
NH2 R * OH
O
LiAlH4
NaBH4 / I2 NaBH4 / H2SO4
52
• 醇铝
Meerwein-Ponndorf-Verley还原 在醇铝催化剂，异丙醇等醇类化合物能将醛、酮还原成醇 只能还原羰基成醇，选择性好 醇钠、醇镁、膦胺钌配合物。。。
Cl
Cl
Cl
Cl
仲胺
O R'
R Cl
O
H
R+
1.0eq
O
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
1.2 eq
5 mol% Cat*
acetone, -30oC
O Me N Me
N Me Ph H . TFA
O R
H Cl
80-95% ee
J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4108-411039
Zn, EtOH, KOH
Zn, EtOH, NaOH
NN O NN
H N NH
46
• 二碘化钐(SmI2)
醛、酮的还原，卤代烃脱卤 选择性好
金属氢化物还原
H HBH
H
R
+
CO
R'
R BH3 + CHO
R'
R CHO BH3
R'
MeOH
R
CHOH + H3B OMe R'
47
48
8
• 氢化铝锂
广谱性还原剂 醛、酮、酰氯、内酯、环氧化物、羧酸、酯、酰胺、腈、硝基 稀酸或稀碱分解产物 氢被烷氧基逐步取代后，活性下降，选择性提高
NH4SCN, I2
CH3 N
MeOH, rt
H
SCN
CH3 N H
Ar-Br NaCN, CuI, KI Ar-CN
剧毒
Br
K4[Fe(CN)6]
CN
R
0.1 mol% Pd(OAc)2 R
无毒
O RH
T MSCN Cat*
TMS
O
H+
R * CN
OH R * CN
硅氰化反应
27
二、氧化试剂
• 无机氧化剂：氧气（空气）、过氧化氢、臭 氧、含高价原子的无机化合物
OO
O NO Bn
4 eq. Red-Al toluene, 110oC, 2h
OO
N Bn 93%
50
• 硼氢化钠
硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化钡、硼氢化锌 还原酰氯、羰基化合物，速度较快 还原酯，速度很慢 不还原羧基、酰胺、硝基、烯烃、炔烃 不还原脱卤、脱硫 在碘、三氯化铟、三氯化铝、氯化镍、氯化钴、三氟化硼、醋酸 等催化下，活性提高 分子中氢被其他基团逐步取代后，活性增强
3
几类重要试剂
• 取代试剂 • 氧化试剂
官能团转换
• 还原试剂
• 偶联试剂、烷基化试剂
• 元素有机试剂
增加碳链
4
一、高选择性取代试剂
• 卤化 • 硝化 • 磺化 • 胺化 • 其他
5
氯化试剂
1. N-氯代丁二酰亚胺（NCS）
H
NCS
Cl
hv
烯丙基或苄基
N
NCS
R
S
CH3CN R
N
Cl
S
羰基化合物(醛、酮、酰氯、酯)的a-氢，仲胺催化
• 次氯酸钠
卤仿反应：氧化甲基酮
•碘
在TEMPO催化下，能将烯丙醇、苄醇以及仲醇氧化 为芳甲醛或酮
36
6
1. 过氧叔丁醇（TBHP）
HO
O Ph
O
O
TBHP. BiCl3 M eCN HO
O 烯丙位氧化
TBHP, La(OPri)3 Ph 4A MS, THF, rt
O O
Ph
Ph
环氧化
Sharpless双羟化
BTMABr3 三溴化苄基三甲基铵 PTPBBr3 三溴化苄基三苯基鏻
18
3
6. 四溴环酮（TBCO）
OH TBCO
Br
CCl4 CHCl3 AcOH CH3CN
芳胺、酚
OH +
87% 86% 11%
4%
OH
Br 13% 14% 89% 96%
O
Br
Br
Br Br
19
硝化试剂
• 常用硝化剂：浓硝酸和浓硫酸或三氟甲磺酸等 强酸的混酸。
高选择性有机合成试剂
1
反应选择性的种类
• 化学选择性
不同官能团或不同化学环境中的相同官能团
• 区域选择性
不对称的官能团
• 立体选择性
对映选择性、非对映选择性
2
化学反应中的选择性
1
2
8
化学选择性（1+1、1+2）、区域选择性（2->7或8）、 非对映选择性（8）、对映选择性（7、syn和anti-8）
CH3
Br
O CH 3
CH3 O CH 3
NBS, CH3CN hv
CH2 Br O CH 3
OO
NBS
OO Br
R
R'' Mg(ClO4)2
R
R''
R'
R'
16
4. 溴 / 三苯基膦（Br2 / PPh3）
OH Br2, PPh3
Br
HO
Br
92%
OH Br2, PPh3 CH3CN
Br 70-78%
适用于对酸敏感的底物
OH O MOM O MOM
OH
MsCl, LiCl Et3N, DMF, toluene
Cl OMOM OMOM
Cl
M sC l
OMs OMOM OMOM
OMs
LiCl
M OM = CH2OCH3
12
2
6. 2,3,4,5,6,6-六氯-5,6-二氢苯醌
O R
R' +
O
Cl
Cl
RCH(OMe)2
RCO2Me
O R
R R3B
(RO)3B
O xo ne
R3P R3P=O
RSR R
RSO2R R
RCO2H
34
Shi Asymmetric Epoxidation
O
O
O
O
O
O
O O
O NR
O
O
O
Epoxone
RN
O
O
O
O
O
O
35
• 四醋酸铅
将邻二醇裂解为两个羰基化合物
• 高碘酸钠
氧化裂解邻二醇、a-二羰基化合物、a-羟基羰基化合 物等的C-C键
OH
Cl
90%
C7H15 OH
C7H15 Cl 0%
benzil = 1,2-二苯基乙二酮
9
10
4. 四氯化碳 / 三苯基膦（CCl4 / PPh3）
OH (C8H17)3P CCl4, rt
(C8H17)3P
OH
CBr4, rt
Cl 100%
Br 97%
11
5. 甲磺酰氯 / 氯化锂（MsCl / LiCl）
• 锌汞齐/盐酸
将羰基还原成亚甲基——Clemmensen还原
• 锡或氯化亚锡/盐酸
将硝基还原为氨基
• 铁或硫酸亚铁
还原硝基为氨基
45
•锌
不同介质中，可还原硝基、亚硝基、氰基、羰基、C=C、C-X、C-S等。 不同介质中，还原产物不同。
NHOH Zn, H2O, NH4Cl
NH2
Zn, HOAc
Zn, EtOH, NH3 NO2
4. 二醋酸碘苯[PhI(OAc)2]
OH R R'
PhI(OAc)2
O R R'
OH
PhIO, TsOH
R'
R
MeCN, heat, 1.5h
O R'
R OTs 39
5. 二甲亚砜（DMSO）
OH N FMoc
DMSO, TCT, TEA THF, -30oC, 30min
O N FMoc
Swern氧化：DMSO/(COCl)2 ，Et3N TCT：三聚氯氰
CHO
O
LiAlH(OR)2
+
THF, -78oC
CH 2O H
OH
+
R = t-Bu
R = Et2(Me)C R = Et3C
73 : 27 88 : 12 97.7 : 2.3
49
• 双(2-甲氧乙氧基)氢化铝钠（Red-Al） NaAlH2(OCH2CH2OMe)2
溶解性好、反应速度快、易操作等优点，可替代LiAlH4
R'
L-Proline
O
R'
R''
Pd-C / H2
N RO2C NHCO2R
O R''
R' NH2
4. 氯胺-T、溴胺-T
溴胺-T, 超声波 MeCN, Rh2(OAc)4, 20min
氯胺-T, I2 PTC, H2O, rt, 1h
NHTs
NTs
烯丙位or苄位H
氮杂环丙烷化2反6 应
其它取代试剂
CO2H
R1
KMnO4 / OH-
R1 R2
R2
HO OH
syn-diol
31
4. 三氧化铬及铬酸衍生物
Alk CrO3
CO2H
OH CrO3, H2SO4
O
acetone, H2O
HO O
PDC
Py
O
O
PDC: Pyridinium dichromate
PCC: Pyridinium chlorochromate
32
5. 二氧化硒（SeO2）
SeO2
O
H2O
将羰基邻位、烯丙位、苄位及共轭体系中的 活性甲基或亚甲基氧化成相应的羰基化合物
6. 四氧化锇（OsO4）
OsO4 Py
将烯烃氧化成顺式二醇
HO OH
Sharpless双羟化33
7. 过硫酸氢钾（KHSO5，Oxone）
R 3N+-O -
R3N
RCO2H RCHO
8
Cl NO2, O3 沸石, -10oC O2N
Cl +
NO2
48
:
NO 2 Cl
NO2 1
NO, CCl4 沸石, 75oC
NO2 21
磺化试剂
• 硫酸、浓硫酸、发烟硫酸、硫酸钠（钾）、 三氧化硫及其复合物、氯磺酸等
• 反应的选择性不强 • 反应温度、稀释剂等调节
22
C酸的合成：
苯的反应活性较甲苯差，需要用发烟硫酸。
23
胺化试剂
• 氨基化合物获得途径：硝基化合物、重氮化合 物、腈、酰胺的还原，卤代烃氨解，不饱和烃 的氨基加成，烃的氨基取代
• 胺化试剂：氨基钠、羟胺、偶氮二甲酸酯、氯
（溴）胺-T
TsNClNa
1. 氨基钠
24
4
2. 羟胺
碱性条件下，羟胺可作为喹啉、吡啶、硝基苯等的氨基化试剂。 其衍生物酰羟胺、磷酰羟胺、磺酰羟胺、烷（酚）氧基胺、N-氯 代胺等可作为氨基化试剂取代羰基或腈类化合物的活性a-氢。
• 优点：普适性强。 • 缺点：酸性太强、腐蚀性强、操作危险、后处
理困难、选择性差。 • 改进：以氮氧化物、稀硝酸或硝酸盐替代浓硝
酸，或者以催化剂来替代浓硫酸。
20
OH 60mg/g HNO3, TBAB
OH
X
X
NO2
CH3 NO2, O2
HZSM-5 沸石
CH3
+
NO 2 100 :
CH3 NO2
NO2 N N 3-nitrocinnoline
H 2NO H KOH, MeOH
NO2 NO2
N N 3,4-dinitrocinnoline
EtO2C
CH3
CO2Et N H
H2NCl NaH or t -BuOK
EtO2C
CH3
CO2Et N NH2 25
3. 偶氮二甲酸酯
O
R''
RO2CN=NCO2R
O
OH
Al(OPri)3
IPA
O
0.005 mol% [Ru]
OH
R R' IPA, NaOH, reflux R R'
TON = 106
53
R CO
R'
OH + CH3CHCH3
Al[OCH(CH3)2]3
R
H3C
CHOH + C O
R'
H3C
R C+
R' O
H C(CH3)2
O Al
(OPr-i)2
17
5. 过溴型季铵盐（R4 N+ Br3-）
NEt3 TBABr3,CHCl3
20oC, 2 min
Br
NEt3 99%
O TBABr3,CH2Cl2, MeOH rt, 1h
O Br
78%
O
O
NH2 BTMABr3
NH Br
NaOH
wk.baidu.comCl
Cl
86%
TBABr3 三溴化四丁基铵 PTMABr3 三溴化苯基三甲基铵
• 有机氧化剂：硝基苯、有机过氧化物、二甲 亚砜（DMSO）等
28
1. 氧气（空气）
2. 过氧化氢（H2O2）
H2O2 / H+
OH OH
R1 R3
H2O2
R2 R4 Cl3CCHO
R1 R3 R2 O R4
O H2O2, 甲基三氧化铑
Et2O, 2h
O O
29
30
5
3. 高锰酸钾
Alk KMnO4
O
Ph
H N
NCS
+
O Cl
*
Ph
N H
CH2Cl2
6
97% ee
1
2. 氯化亚砜（SOCl2）
R-OH SOCl2 CH2Cl2
R-Cl
O R OH
SOCl2
O R Cl
7
3. 氯硅烷
TMSCl / DMSO
J. Org. Chem. 1995, 60, 28638
反应机理
HSiMe2Cl / benzil / cat.InCl3