lewis酸催化的芳香化合物的烯(炔)丙基化反應(yīng)

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1、分類號(hào)062密級(jí)UDC編號(hào)200418003208123中國(guó)科學(xué)院研究生院博士學(xué)位論文Lewis酸催化的芳香化合物的烯（炔）丙基化反應(yīng)方法學(xué)研究與應(yīng)用劉哲指導(dǎo)教師陳擁軍研究員中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別博士學(xué)位學(xué)科專業(yè)名稱有機(jī)化學(xué)論文提交日期2007年5月論文答辯日期2007年6月培養(yǎng)單位中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所學(xué)位授予單位中國(guó)科學(xué)院研究生院答辯委員會(huì)主席中文摘要Lewis酸催化的芳香化合物的烯（炔）丙基化反應(yīng)方法學(xué)研究與應(yīng)用2002級(jí)碩博連讀生：劉哲導(dǎo)師：陳擁軍研究員摘要芳香化合物的傅克反應(yīng)（Friedel-CraftsReactio

2、n）是一種經(jīng)典且廣泛應(yīng)用的形成新的C-C鍵的有效方法，在新型分子骨架的設(shè)計(jì)與構(gòu)建、重要中間體的制備、復(fù)雜分子體系及天然產(chǎn)物的合成等多個(gè)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。而芳香化合物的傅克烷基化反應(yīng)（Friedel-CraftsAlkylation），特別是烯丙基和炔丙基化反應(yīng)已成為有機(jī)合成化學(xué)中研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。目前芳香化合物的傅克烷基化反應(yīng)多采用過(guò)渡及后過(guò)渡金屬如Pd、Ni、Mo、Co、Ru等作為有效的催化劑，如Tsuji-Trost反應(yīng)、Nicholas反應(yīng)等。這些催化劑的使用一方面有利于擴(kuò)展反應(yīng)方法的適用性，（后）過(guò)渡金屬對(duì)不同官能團(tuán)的活化能

3、力與較強(qiáng)的絡(luò)合能力使多種芳香化合物均能順利地實(shí)現(xiàn)烷基化轉(zhuǎn)化，另一方面在提高反應(yīng)底物活性的同時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)與區(qū)域選擇性卻常常會(huì)降低，得到不同烷基化異構(gòu)體以及多烷基化的混合產(chǎn)物。同時(shí)大多數(shù)（后）過(guò)渡金屬催化劑不僅造價(jià)昂貴，某些金屬配合物的制備需要多步反應(yīng)，其催化活性也受到反應(yīng)條件的制約，往往需要比較苛刻的反應(yīng)條件如高溫、加熱、無(wú)水、無(wú)氧等惰性體系才能進(jìn)行，這使得反應(yīng)的操作過(guò)程變得復(fù)雜、困難。大量金屬的使用不但會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而且會(huì)給人類的生活與健康造成損害。最近，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注Lewis酸催化的Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)。許多

4、常用Lewis酸如金屬鹵化物、金屬三氟甲磺酸鹽甚至許多非金屬Lewis酸和有機(jī)小分子催化劑催化的Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)得到了報(bào)道。與過(guò)渡金屬相比，Lewis酸催化的反應(yīng)大多具有如下特點(diǎn)：（1）很多Lewis酸經(jīng)濟(jì)易得，成本比過(guò)渡金屬iLewis酸催化的芳香化合物的烯（炔）丙基化反應(yīng)方法學(xué)研究與應(yīng)用低廉，其存放和使用也不需要過(guò)于苛刻的條件，反應(yīng)操作比較簡(jiǎn)單；（2）某些Lewis酸對(duì)反應(yīng)的催化能力甚至優(yōu)于過(guò)渡金屬催化劑，反應(yīng)的化學(xué)及區(qū)域選擇性令人滿意，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)的控制；（3）在不對(duì)稱合成方面，各種新型手性Lewis酸的

5、不斷發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用克服了傳統(tǒng)的過(guò)渡金屬與配體的不對(duì)稱催化模式，使得合成方法學(xué)研究朝高效、高選擇性、操作簡(jiǎn)便、環(huán)境友好的方向發(fā)展。因此，當(dāng)前有機(jī)合成化學(xué)許多新觀點(diǎn)、新趨勢(shì)要求我們有必要進(jìn)一步探索Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)方法學(xué)研究，克服以往的不足，提出符合的新觀點(diǎn)、新思路。本文擬對(duì)不同體系中Lewis酸催化的芳香化合物Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)做一闡述，詳細(xì)討論實(shí)驗(yàn)所取得的結(jié)果，為這一方法學(xué)的進(jìn)一步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本論文主要包括以下幾方面工作：1.金屬Lewis酸FeCl3或Hf(OTf)4催化的吲哚類烯丙基化反應(yīng)研究。

6、在室溫、二氯甲烷中，1mol%的FeCl3或Hf(OTf)4催化作用下于較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)高產(chǎn)率的得到C-3烯丙基取代的吲哚類化合物。該反應(yīng)條件溫和，有著良好的底物適用性、化學(xué)和區(qū)域選擇性，沒(méi)有其他異構(gòu)體、多烯丙基取代及重排產(chǎn)物生成，實(shí)驗(yàn)證明該反應(yīng)可能經(jīng)歷了較穩(wěn)定的碳正離子過(guò)渡態(tài)，屬于SN1類型的芳香親核取代反應(yīng)。我們還發(fā)展了FeCl3·6H2O催化的水相可循環(huán)的芳香烯丙基化反應(yīng)。在70℃純水相介質(zhì)中，10mol%FeCl3·6H2O作為催化劑即可高產(chǎn)率、選擇性地得到C-3位取代的吲哚烯丙基化衍生物，同時(shí)催化劑循環(huán)使用4次后，催化效果良好

7、，產(chǎn)率沒(méi)有明顯降低，證明該反應(yīng)是一種較為理想的綠色有機(jī)合成方法。2.金屬Lewis酸InCl3催化的芳香化合物的炔丙基化反應(yīng)研究。在室溫、乙腈溶劑中，10mol%的InCl3可有效地催化吲哚、酚類化合物以及1,3-二羰基化合物、酰胺、富電子芳烴等與炔丙基乙酸酯反應(yīng)，以良好的產(chǎn)率得到炔丙基化產(chǎn)物。進(jìn)一步地，我們以鄰炔丙基苯酚為底物，在當(dāng)量堿的作用下，可順利地實(shí)現(xiàn)選擇性的5-exo型關(guān)環(huán)反應(yīng)得到2-芐基-3-芳基取代的苯并呋喃與萘并呋喃類化合物，且底物適用性良好。我們將這一方ii中文摘要法應(yīng)用于具有生物活性及藥物作用的苯并呋喃類化合物前驅(qū)物

8、的合成研究，實(shí)驗(yàn)證明，該方法簡(jiǎn)單、有效、實(shí)用、可行，高產(chǎn)率地得到了目標(biāo)化合物，從而改進(jìn)了已有文獻(xiàn)報(bào)道的合成路線，合成了一類重要的藥物中間體。3.非金屬Lewis酸催化的烯（炔）丙基化反應(yīng)研究。我們拓展了分子