摘要：N-对甲苯磺酰腙类化合物是有机化学中的常见底物，容易通过羰基化合物与对甲苯磺酰肼的缩合反应制备。它可以作为过渡金属催化的偶联反应中的偶联组分和构建多功能有机化合物的中间体,已在有机合成中应用了数十年。在碱性和过渡金属催化条件下，对甲苯磺酰腙能够原位生成重氮化合物，并进一步进入催化圈形成金属卡宾参与偶联反应。酮酸在过渡金属催化下，可以通过脱去二氧化碳，形成有机过渡金属中间体。本论文探索了对甲苯磺酰腙化合物与酮酸的制备，以及他们的新型偶联反应和不同条件对反应的影响。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
1 引言 1
1.1 N对甲苯磺酰腙参与的偶联反应 1
1.2 羧酸参与的脱羧交叉偶联反应 4
1.3 本文主要研究内容 5
2 实验原理 5
2.1 脱水缩合反应 5
2.2 选择性氧化 5
3 实验部分 5
3.1 仪器、试剂与所用原料 5
3.1.1 仪器 5
3.1.2 试剂 5
3.1.3 原料 6
3.2 实验步骤 6
3.2.1 N对甲苯磺酰腙的制备 6
3.2.2 酮酸的制备 6
3.3 结果与分析 7
3.3.1 制备得到的对甲苯磺酰腙产物 7
3.3.2 酮酸产物 7
3.4 结果讨论 7
4 探索对甲苯磺酰腙与酮酸的反应 7
4.1 反应方程式 8
4.2 实验部分 8
4.2.1 实验操作 8
4.2.2 反应条件的控制 8
4.2.3 反应结果 8
4.3 结果讨论 8
致谢 8
参考文献 9
N对甲苯磺酰腙类化合物的制备及其与酮酸偶联反应探索
引言
1引言
1.1N对甲苯磺酰腙参与的偶联反应
交叉偶联反应是合成复杂化合物的有效方法
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2# 
。过渡金属催化下的偶联反应，是指在过渡金属参与条件下，亲核试剂和亲电试剂的反应。偶联组分常使用有机金属化合物，通常存在着对空气和水敏感、需要多步反应制取、对官能团容忍度差等问题[1]。所以，开发出适合广泛应用偶联反应，就要求找到能够克服这些问题的新型偶联组分。
2001年，VanVranka等[2]首先发现了重氮化合物和卤苯在钯催化下的偶联反应（图1）。通过三甲基硅烷基重氮甲烷和卤苯的反应，可以构建C=C键。重氮化合物的使用，时交叉偶联反应的应用范围得到进一步的扩大。但是重氮化合物毒性较大，并且在α位上不存在吸电子基团时会不稳定。因此，找到合适的偶联组分来取代重氮化合物具有重要意义。


图1 重氮化合物与卤苯的偶联反应
N对甲苯磺酰腙，通式RRC=NNHTs(Ts=ptoluenesulfonyl)，很容易通过羰基化合物和N对甲苯磺酰肼的缩合反应形成，是一种稳定的、容易获取的试剂。这类化合物的反应活性由腙的α位H质子、NH中的H质子的酸度，或者C=N键中C原子的电正性来决定。NH质子很容易与碱反应生成重氮中间体。对甲苯磺酰腙中的酸性α质子也能够被强碱结合，比如与有机锂化合物形成乙烯基锂。这些中间体在有机合成中非常重要。对甲苯磺酰腙中C=N键上碳原子具有电正性，能够与亲核试剂反应。对甲苯磺酰腙的NH键可以被取代。因此，对甲苯磺酰腙化合物可以进行多种类型的反应，从而成为了有机合成的重要底物[3]。
对甲苯磺酰腙能够在碱性条件下形成重氮化合物，因此适合作为其前体直接参与偶联反应。2000年之后报道了许多醛的对甲苯磺酰腙盐在碱和相转移催化剂存在下发生的过渡金属催化反应[47]。在这些反应中，重氮化合物会在原位生成，并进入催化圈形成金属卡宾。
在较早的研究工作中，对甲苯磺酰腙多用在合成烯烃中。比如，Bamford和他的同事所做的前期工作证明了可以先由酮和碱反应生成N对甲苯磺酰腙类化合物，继而合成烯烃，也就是所谓的BamfordStevens反应[8]。反应历程是首先形成重氮中间体。然后，非质子性试剂中单线态碳的形成导致Z烯烃主要通过1,2H转化成卡宾中心。然而，质子性溶剂中会形成碳正离子中间体并最终得到Z式、E式烯烃的混合物（图2）。特别应当注意的是，BamfordStevens反应的区域选择性和立体选择性也会被不转移的基团（也就是旁观基团）和底物多种多样的立体化学特点所影响。经过BamfordStevens机理最终会形成重氮化合物中间体。如果没有被另一种底物尽快消耗掉的话，这些重氮物中间体就会直接发生碳碳之间的偶联反应。然而，不论是将对甲苯磺酰腙化合物置于加热条件或者光照条件下来促进反应，这种反应都是低效的[9]。在大多数的对甲苯磺酰腙化合物的反应中，这种偶联产物都是副产物，因为在原地形成的重氮中间体浓度很低。


图2 BamfordStevens反应
众所周知，Shapiro反应是一种使用对甲苯磺酰腙合成烯烃的常见方法[10]。在这种方法中，像有机锂化合物一类的强碱通常被用来结合腙质子和酸性较弱的αH质子，从而生成重氮基团。形成的乙烯基锂化物迅速与不同的亲电试剂（水、烷基卤化物、醛等）反应，生成取代烯烃。据我们现在所知的，由醛生成的对甲苯磺酰腙化合物并不适用于Shapiro反应，因为它只会发生与C=N双键中的C的加成反应。


图3 Shapiro反应
BarttonKellogg成烯反应，由硫酮和酮反应通过重氮中间体来形成C=C双键[1112]。该类反应所需要的硫酮通常由酮和Lawessen试剂反应制得，重氮化合物可以直接使用或者通过腙的一步氧化而制得。
2007年，Barluenga率先使用碱性条件，使对甲苯磺酰腙与芳基卤化物发生偶联，反应由Pd2（dba）3（XPhos作为配位基）催化（图4）[13]。其中对甲苯酰腙化合物可以是由环酮、芳基酮和烷基醛生成的。芳基氯化物和溴化物可以在最佳反应条件下顺利转化。芳环和芳基卤上的基团对反应都没有影响。因此这种偶联反应提供了一种由对甲苯酰腙化合物合成二取代或三取代烯烃的便捷方法。与钯催化的芳基卤化物和重氮化合物的偶联反应类似，这种反应经过芳基卤化物氧化加成到Pd（0）上而形成Pd（Ⅱ）配合物A。然后N对甲苯酰腙化合物在碱性和加热条件下经过BamfordStevens历程直接生成重氮化合物，再经过分解反应生成Pd卡宾B。Pd卡宾迁移插入到Pd芳基键中就生成了中间体C。这个中间体经过βH消除反应就生成了配合物D和二取代或三取代烯烃（图5）。

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