无水氯化铈在有机合成中的应用

第31卷第5期2010年10月

稀 土ChineseRareEarths

Vol 31,No 5October2010

无水氯化铈在有机合成中的应用

边占喜,郝先库,张瑞祥,刘海旺,王士智,马显东

(1.内蒙古大学化学化工学院,内蒙古 呼和浩特 010021;2.包头市京瑞新材料有限公司,内蒙古 包头 014015)

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摘 要:综述了无水氯化铈促进多种有机反应及其在有机合成和医药中间体合成中的应用,讨论了向格氏试剂或有机锂中添加无水氯化铈可以有效抑制羰基亲核加成副反应的发生,提高产率和选择性,通过这种方法能合成出各种三级醇,利用有机铈还能与腈反应得到叔甲胺产品。无水氯化铈还可以促进一些其他类型的反应顺利进行。

关键词:无水氯化铈;有机合成

中图分类号:O614.33;TQ421.1+2 文献标识码:A 文章编号:1004 0277(2010)05 0076 07

无水氯化铈在有机合成和医药中间体合成中的应用研究正引起人们广泛兴趣。众所周知,格氏试剂或有机锂与羰基的亲核加成反应是有机合成中的

[1]

重要一步,有着非常广泛的应用,但是通常该反应伴随着烯醇化、还原、缩合及 , -不饱和

[4]

醛酮共扼加成等副反应的发生,影响加成产物的产率。添加无水氯化铈后可以有效抑制这些副反

3+

应,提高产率,缩短反应时间。由于Ce具有很强的亲氧性,它比Li或Mg更容易与羰基上的氧原子结合,而且有机铈试剂比有机锂和格氏试剂碱性小,

[5,6]

易与羰基氧配位活化羰基,从而有利于亲核试剂对羰基的加成反应。所以有机铈可以与位阻较大

[7,8]

的醛酮发生亲核加成反应生成对应的醇,通过这种方法能合成出各种三级醇。事实证明,在无水CeCl3存在的条件下,烷基、环烷基、芳基、杂环芳基以及 , -不饱和取代的酰基硅烷都能与乙烯基溴化镁进行加成反应,并且基本上无副反应发生。随着无水氯化铈制备工艺产业化,它在有机合成和医药中间体合应用领域显示出良好的应用前景。

[2]

[3]

1.1.1 有机锂与无水氯化铈反应

有机铈试剂合成采用有机锂与等量的无水氯化铈(CeCl3)反应,无水氯化铈悬浮在THF中,调节温度至-78 ,将有机锂加入到悬浮液中,得到有机铈试剂。

RLi+CeCl3

RCeCl2

(1)

[9]

1.1.2 格氏试剂与无水氯化铈的反应有机铈试剂合成是格氏试剂与等量的无水氯化[10]

铈反应,无水氯化铈悬浮在THF中,在温度为0 下,将格氏试剂加入到悬浮液中,得到有机铈试剂。

Cl2RMgX+CeCl3

1.2 有机铈试剂反应

1.2.1 有机铈与羰基化合物反应

1982年,Imamoto首次报道了有机锂与无水碘化铈反应制备有机铈,然后与羰基化合物发生亲核加成反应得到对应的三级醇,与有机锂相比产率较高。1984年,Imamoto等人用价格相对较低的无水氯化铈代替昂贵的无水碘化铈同有机锂或格氏试剂反应制备有机铈试剂,该试剂与羰基化合物反应,同

[9,11]

样显示了良好的反应活性。

该合成方法具有下列典型的特性

[12,13]

(2)

1 有机铈试剂的合成和反应

1.1 有机铈试剂的合成

收稿日期:2009 11 19

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作者简介:边占喜(1957 ),男,山西山阴人,教授,研究方向:有机化学。

第5期边占喜等:无水氯化铈在有机合成中的应用

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烷基、烯基和炔基有机铈试剂均可以制备;!这些试剂可以和极易发生烯醇化作用的酮,包括 -溴代酮发生加成反应; 对 , -不饱和醛酮有很高的区域选择性,主要发生1,2加成;而有机锂或格氏试剂都伴随着较大程度的1,4加成。

在n-BuCeCl2与对溴苯乙酮反应中,得到产品产率为96%,而n-BuLi与对溴苯乙酮反应,得到产品产率为43%,将n-丁基锂被加入到在-78 THF中再与对溴苯乙酮和CeCl3混合物反应,得到产品产率为55%。实例见反应方程式(3)。

等;R基团可以是伯或仲达到20个碳原子的烷基、或芳基、呋喃基、苯并呋喃基(氧茚基)、噻吩基、或苯并噻吩基被烷基、链烯基、芳基、氟、氯、烷氧基、硫

12

代烷基、或叔氨基取代的物质;R、R可以是相同或不同,饱和腈

[25]

、 , -不饱和腈

[26]

以及芳香腈

[27]

都可以与有机铈反应生成伯胺。三氯化铈促进腈的羟醛缩合反应也有相应的报道,生成了高产率的 -羟基腈

[28]

。

1.2.4 有机铈试剂与亚胺反应

[24]

有机铈试剂与亚胺反应制备叔甲胺,见反应通式(6):

有机铈对 , -不饱和醛酮有很高的区域选择性,主要发生1,2加成;而有机锂或格氏试剂都伴随着较大程度的1,4加成;CH3CeCl2与1,3-二苯基-2-丙烯-1-酮发生1,2加成反应,产品产率为98%;不添加无水氯化铈的格氏试剂与1,3-二苯基-2-丙烯-1-酮反应,主要得到1,4加成反应产品收率为60%,得到1,2加成反应产品产率为38%;不添加无水氯化铈的有机锂与1,3-二苯基-2-丙烯-1-酮反应,得到1,4加成反应产品收率为17%,得到1,2加成反应产品产率为65%。

通过氯化铈促进羰基加成反应,研究用于自然产品中间产物的合成,下面一些物质通过常规方法很难得到,用有机铈试剂就可以得到。显示了这种方法在千变万化的有机合成中具有很高的应用价值。

1.2.2 有机铈与羧酸及其衍生物的反应有机铈同样可以与羧酸及其衍生物进行反应。控制反应条件,有机铈可以与羧酸(反应式4)[20][21,22][23]

酰氯、酸酐、烯酮反应生成酮。

[19][12]

R、R为烷基、链烯基、环烷基、环醚、环硫醚、

3

N-烷基哌啶、芳基、杂环基等;R基团可以是伯或仲达到20个碳原子的烷基、或芳基、呋喃基、苯并呋喃基(氧茚基)、噻吩基、或苯并噻吩基被烷基、链烯基、芳基、氟、氯、烷氧基、硫代烷基、或叔氨基取代的物质;R、R、R可以相同或不同。

1.2.5 有机铈试剂与肟、腙等反应

有机铈试剂直接与亚胺以及肟、腙等的亲核加成反应可以合成胺,由于碳氮双键与碳氧双键相比亲电性更弱,有机锂、格氏试剂以及其它金属试剂很难加成到碳氮双键上,使得合成应用受到限制。

[29]

1986年,lipshutz等人将有机铈加成到酰基亚胺上合成双酰胺。

易烯醇化的、芳香性的以及 , -不饱和腙与

[30~32]

有机铈反应可以得到高产率的1,2加成产物,与 , -不饱和醛酮的加成特点相同,大多数有机铈与 , -不饱和腙发生1,2加成反应。

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12

、

2 格氏试剂-无水氯化铈体系与有机

化合物反应

2.1 格氏试剂-无水CeCl3体系与酰基硅烷的加成反应

无水CeCl3与乙烯基溴化镁形成的烯基铈可以

1.2.3 有机铈与腈反应有机铈试剂与腈反应得到叔甲胺式(5)。

[24]

见反应通与酰基硅烷发生加成反应。2000年,Ricci等人研究结果表明,在无水CeCl3存在的条件下,烷基、环

烷基、芳基、杂环芳基以及 , -不饱和取代的酰基硅烷都能与乙烯基溴化镁进行加成反应,并且基本无副反应发生。当底物是手性物质时,反应还有

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[33,34]

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稀 土第31卷

2.2 格氏试剂-无水CeCl3体系与羰基化合物反应

在所有的有机化学合成中,用格氏试剂与羰基化合物生产醇是合成醇重要的基础通用反应,但在反应过程中常常发生副反应,有时副反应胜过主反应,结果希望的产品收率较低。如在该反应中加入一定量的无水CeCl3有效地抑制副反应的发 …… 此处隐藏：14303字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……