催化型Wittig反应的最新研究进展
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论文导读:本文主要介绍了Wittig反应的内容、反应机理以及在有机合成上的主要应用,并从Wittig-Homer反应、相转移催化Wittig反应和以水为溶剂的水相Wittig反应三方面来阐述Wittig反应的改进及其发展。
足球比分直播/关键词:Wittig反应,Wittig-Horner反应,相转移催化,水相1953年,德国科学家G.Wittig发现了亚甲基化三苯基膦与二苯酮作用,得到几乎定量的偏二苯乙烯。
这个发现引起了有机化学家的重视,并将其命名为Wittig反应[1]。
由于该反应产率较高,条件温和,具有高度的位置选择性,并且在合成最新系列的高级的不同种类的精细有机化学品,如各种昆虫信息素、绿色除菌及除草农药、乙烷类液晶、新型医药及其中间体、重要的抗生素、有机发光材料和光导体等,都得到了众多的应用,因此越来越受到化学家的重视。
目前,该反应已经成为合成烯烃最重要也最普遍的反应。
1 Wittig反应简介Wittig反应是由叶立德与羰基化合物缩合生成烯烃的反应,是有机化学中最要和最有用的反应之一。
其中R为芳基、烷基、环烷基、杂环基,但以R为苯基的研究最普遍;此外三个R也可以不相同:R1、R2、R3、R4可以是氢、烷基、烯基、炔基、芳基,以及带有各种官能团的烃基和芳基[3]。
1953年Wittig和Geissier[4]将溴化甲基三苯磷在碱(苯基锂)的作用下与二苯酮生成1,1-二苯乙烯的反应标志着Wittig反应的诞生。
Wittig反应的特点是反应产物烯的双键位置就是羰基化合物中羰基所在的部位,即使在能量不利的情况下也是如此,因而在生成物里无其它区域异构体,产物纯净。
正是由于这种不同于其它制备烯类方法(如卤烷去氢化卤,醇脱水以及醋酸酯或季铵碱的热解)的显著优点,该反应被广泛地应用于有机合成。
可以毫不夸张地说,几乎所有重要的含双键的化合物都曾用此反应合成过,尤其是某些天然产物,如不饱和脂肪酸、前列腺素、维生素以及昆虫信息素等,其中维生素A的Wittig反应合成法已应用于工业生产。
学年论文设计(论文)题目:Wittig反应介绍及研究状况学院名称:化学工程学院专业:化学工程与工艺学生姓名:张雅俊学号:*********** ***师:***2011年12月28日一、前言Wittig 反应这是极有价值的合成烯烃的一般方法。
根据中间体叶立德的稳定性可分为不稳定的叶立德的反应和稳定的叶立德的反应。
1.不稳定的叶立德的反应:当RR'CHBr 中,R和R'是氢原子或简单烷基,则烃基三苯基磷盐的α-H酸性较弱,需较强的碱(常用丁基锂或苯基锂)才能生成叶立德,刚生成的叶立德活性很高,是类似格氏试剂那样强的亲核试剂,能迅速地在温和条件下与醛或酮起反应给出加成物,反应不可逆。
加成物可自发分解给出烯烃。
2.稳定的叶立德的反应:当RR'CHBr中,R或R'是一个-M 基团(吸电子基团,如酯基),则烃基三苯基磷盐的去质子化可以在较弱的碱性条件下实现,并且产生的叶立德较稳定,可以分离,其活性相对较弱,一般需与亲电性较强的羰基反应。
本文主要介绍了Wittig反应的内容、反应机理以及在有机合成上的主要应用,并从Wittig-Homer反应、相转移催化Wittig反应和以水为溶剂的水相Wittig反应三方面来阐述Wittig反应的改进及其发展。
二、主题1953年,德国科学家G.Wittig发现了亚甲基化三苯基膦与二苯酮作用,得到几乎定量的偏二苯乙烯。
这个发现引起了有机化学家的重视,并将其命名为Wittig反应[1]。
由于该反应产率较高,条件温和,具有高度的位置选择性,并且在合成最新系列的高级的不同种类的精细有机化学品,如各种昆虫信息素、绿色除菌及除草农药、乙烷类液晶、新型医药及其中间体、重要的抗生素、有机发光材料和光导体等,都得到了众多的应用,因此越来越受到化学家的重视。
目前,该反应已经成为合成烯烃最重要也最普遍的反应。
1 Wittig反应简介Wittig反应是由叶立德与羰基化合物缩合生成烯烃的反应,是有机化学中最要和最有用的反应之一。
Wittig反应在合成前列腺素类似物中的应用研究摘要:Wittig反应是合成烯烃非常普遍的化学反应,该反应条件温和,立体选择性较强,已被广泛用于医药中间体、抗生素、有机材料的制备和生产中。
本文介绍了Wittig反应的内容和反应机理,并简述了Wittig反应的应用和改进。
以多个前列腺素类似物为代表,研究了Wittig反应以及Wittig-Horner反应在合成前列腺素类似物中的具体运用,并通过实验,研究总结了Wittig反应条件,以及立体选择性的控制手段,为Wittig反应以及Wittig-Horner反应在合成前列腺素类似物方面提供科学的数据参考和实验优化方案。
关键词:Wittig反应、Wittig-Horner反应、前列腺素类似物、反应条件、立体选择性一、Wittig反应背景和基本反应机理Wittig反应是由叶立德与羰基化合物缩合生成烯烃的反应,该反应于1953年,由德国科学家Wittig发明,并将此类反应命名为Wittig反应。
Wittig反应在天然产物及其衍生物的合成中得到了广泛运用。
Wittig反应主要由两部分构成:磷叶立德碳负离子亲核试剂和带羰基的醛或酮。
前者对后者进行亲核加成-消除反应,从而得到烯烃,并同时增长了碳链。
图1 Wittig反应机理其反应历程主要是,磷叶立德首先对羰基化合物进行亲核加成,形成内鎓盐,进而闭环形成含氧四元环过渡态,最后含氧四元环过渡态发生顺式消除制备得到烯烃[1]。
反应中用到的羰基化合物醛或酮可以是脂肪的、脂环的或芳香的,醛或者酮中可以含有不饱和键和多种官能团,如羟基、酰胺、硝基等,这些不饱和键和官能团不会受到磷叶立德进攻的干扰,Wittig反应对底物结构的限制少,Wittig反应因此在有机合成方面得到了非常普遍的运用[2、3]。
Wittig-Horner反应,是Wittig反应的改进。
该反应用稳定的膦酸酯碳负离子,代替磷叶立德,与醛、酮反应生成烯烃。
与Wittig反应相比,Wittig-Horner反应具有亲核性更强,获得的产物立体选择性更高等特点[4、5]。
wittig反应在天然产物合成中的应用Sa nysteper ( Wittig)反应指的是有机化学中的一种核转移反应,它可以用来安全而有效地组装含非共价键的分子。
该反应是以活性取代组分和道克醇为催化剂,反应均舍夫形成弗朗兹-萨尼普胺(Wittig烷).Sa nysteper ( Wittig)反应在天然产物合成中具有重要的应用价值。
首先,Sa nysteper(Wittig)反应在合成特定类型的天然产物中起着至关重要的作用,尤其是合成不饱和醇产物。
该反应在多室客醇类化合物和多室戊烯烃类化合物合成中发挥了重要作用。
例如,Sa nysteper ( Wittig)反应应用于连接特定类型的醛与吡啶官能团合成电子富集的伯醇,以及合成不饱和醇产物。
其次,Sa nysteper ( Wittig)反应在天然产物合成中可以安全而有效地引入特定类型的官能团,而且可以通过催化剂可控地进行官能团修饰。
例如,Sa nysteper(Wittig)反应可以应用于将金属离子引入到有机分子中,以及通过不同的炔烷制备五噁烷产物,通过酰基修饰合成炎醇类非共价类化合物。
此外,Sa nysteper(Wittig)反应在合成抗癌药物和药物天然产物等生物活性物质上得到了广泛应用。
例如,Sa nysteper(Wittig)反应被应用于合成抗癌药物佐麦特西汀的核心结构,以及合成抗炎叶酸,氨基乙酰乙酸,乙酰氨基酸和乙酰苯乙酸等药物天然产物的核心结构。
总之,Sa nysteper ( Wittig)反应在天然产物合成中有着十分重要的作用,可以安全而有效地引入特定类型的官能团,而且可以可控地进行官能团修饰,这在合成特定类型的天然产物以及合成抗癌药物等药物天然产物中有着广泛的应用。
wittig反应在有机合成中的应用Wittig 反应是有机化学中一种重要的反应,是由莱布尼茨-维蒂希(Risberg-Wittig)发明的,是可以将烯烃与异烷基氢化物进行反应形成醚和酮的重要方法之一。
该反应在有机合成中得到了广泛的应用,其优势在于反应简单,易于操作,反应活性好,产物可靠,得率高等,因此在有机合成中受到广泛关注。
一、Wittig 反应的原理Witig 反应原理是由Aldehydes经过自由基反应于(alkyliden)phosphorane . 通过Wittig reagent和aldehyde有机反应可以产生一种官能团称之为alkenyl phosphorus自由基。
经过1, 2移动rearrangement,最终形成alkene和phosphorous ylide分子。
二、Wittig反应的反应条件1. 反应温度:一般在100—150摄氏度之间,所选择的温度取决于Wittig反应所生成的最终产物是alkene或者ketone。
对于ketone的形成,越高的反应温度,生成的反应产物得率越高。
2.酸性介质:一般用硫酸或者磷酸作为酸性介质,硫酸更常用于进行Wittig反应。
3.硫酸酐再反应:由于有时候反应所生成的alkylidinphosphoranes中有可能含有硫酸酐原子,因此一般会加入适量的甲醛或甲醇进行硫酸酐再反应。
三、Wittig反应的应用1. 生成烯烃:Wittig反应常常用来生成烯烃,是现代有机合成中最常用的合成方法之一。
通过该反应,可以在阳离子态和阴离子态两种条件下生成很多不同的烯烃。
2. 生成醚:Wittig反应的另一个应用示用来生成以烯烃为基础的醚类化合物,得到的醚在有机合成中也有重要的作用。
3. 生成酮:如果将Witting反应的温度提升至120至150℃,可以生成酮类化合物。
该反应是现代有机合成中大多数合成酮的方法之一。
四、Wittig反应可能合成的化合物1. Wittig反应能够生成烯烃:烯烃是有机合成中很重要的化合物,通过该反应可以得到某些化学连续体中特殊烯烃,如己烯、环戊烯和α-烯烃等。
本科生毕业设计 (论文)题目:催化型Wittig反应的最新研究进展教学单位 _____________________姓名 _____________________学号_____________________年级 _____________________专业化学工程与工艺指导教师 ___职称 ___年月日目录摘要: (1)关键词: (1)引言 (1)1 wittig反应 (2)1.1 wittig反应简介 (2)1.2 wittig反应机理 (2)1.3 Wittig反应的改良 (3)2 相转移催化wittig反应 (4)2.1两相PTC wittig反应 (5)2.2多相PTC wittig反应 (5)2.3碱浓度对PTC wittig反应的影响 (5)2.4 PTC wittig-horner反应 (6)3 催化型wittig反应在合成中的应用 (7)3.1合成烯烃 (7)3.2 aza-Wittig反应合成含氮杂环化合物 (8)结论 (10)参考文献 (11)催化型Wittig反应的最新研究进展摘要:近年来,发展催化有机合成反应成为当代有机化学研究的热点之一,发展具有原子经济、低成本、高效益的催化的有机合成反应更是化学家们追求的目标。
随着具有反应产率比较高,反应条件温和,并具有高度的位置选择性等优点的Wittig反应的发现,从而广泛应用在精细有机化学品的合成中。
本文介绍了wittig 反应以及其发展改进历程,基于经典wittig反应在强碱的条件下进行,反应条件较为苛刻,且反应过程复杂,催化型wittig反应的引入很好的改善了这个问题。
主要论述了催化型wittig反应的研究进展,重点介绍了相转移催化反应,以及催化型wittig反应在有机合成中一些重要的反应的应用。
关键词:wittig反应,相转移催化,Wittig-Horner反应,催化剂Recent progress in the study of catalytic Wittig reactionAbstract:In recent years,the development of organic synthetic reactions catalyzed become one of the hot spots in current organic chemistry research, the development of atom economy, low cost, high efficiency catalytic reaction in organic synthesis is chemists have been pursuing the goal. With the discovery of the Wittig reaction, which has the advantages of high reaction yield, mild reaction condition, high position selectivity, and so on, it is widely used in the synthesis of fine chemicals. Is introduced in this paper Wittig reaction and its development process improvement, based on classic Wittig reaction was carried out under the alkali condition, the reaction conditions are harsh, and the reaction process of complex and catalytic Wittig reaction of introducing good improves the problem. This paper mainly discusses the research progress of the catalytic Wittig reaction, mainly introduces the phase transfer catalysis reaction, as well as the application of the catalytic Wittig reaction in organicsynthesis.Key word: wittig reaction,Phase Transfer Catalysis, Wittig-Horner reaction, catalyst引言德国的科学家G.Wittig在1953年首先发现了亚甲基化三苯基膦与二苯酮反应,得到的差不多是定量的偏二苯乙烯。
这个发现几乎引起了全世界有机相关化学家的重视,并且将这个反应科学家G.Wittig的名字命名,称之为Wittig反应。
该反应具有反应产率比较高,反应条件温和,并具有高度的位置选择性等优点,从而广泛应用在精细有机化学品的合成中。
近年来,发展催化有机合成反应成为当代有机化学研究的热点之一,发展具有原子经济、低成本、高效益的催化的有机合成反应更是化学家们追求的目标。
同时,由于经典的wittig反应一般是在强碱的条件下进行,反应条件较为苛刻,但随着催化型wittig反应的发展,很好的改善了这个问题。
1 wittig反应1.1 wittig反应简介Wittig反应是三苯基膦与卤代烃反应生成季膦盐,然后经过碱的处理,从而得到磷叶立德(ylide),也被称作为Wittig 试剂。
它与醛、酮的羰基反应生成烯烃。
在合成烯烃方面,此反应有独特作用。
其中R往往代表各种基团,比如芳基、烷基、环烷基、杂环基,但在实际应用研究过程中主要是以R为苯基;除此之外,三个R同样也可以代表着不同的基团;R1、R2、R3、R4可以是氢、烷基、烯基、炔基、芳基,以及带有各种官能团的烃基和芳基。
Wittig试剂也就是磷叶立德,是由季膦盐在强碱的作用下脱去一个氢原子而形成。
季膦盐这类化合物其中所含的磷碳键具有很强的极性,故而此类化合物具有内盐的相关性质。
在1953年,Wittig 和Geissler就开始系统研究了磷叶立德与醛酮的反应,并且把它应用在有机合成上,建立了独特的结构和合成方法。
1.2 wittig反应机理有关wittig反应机理的观点很多,也一直没有一个机理能够被化学家们所完全接受。
综述以往文献中有关反应机理的观点,该反应机理为:1.3 Wittig反应的改良由于含三苯基膦的Wittig试剂与烯烃进行合成时,存在一定的局限性,一般情况下只能和醛反应,不能和酮反应。
这就使得研究者不得不对Wittig 反应做进一步的改进。
Horner等研究者在1958年率先发表了用磷酰基稳定的碳负离子合成烯烃的这类反应,在不久之后研究者Emmons对这类反应在有机合成中的应用前景做出了肯定。
(其中,R=Ph,OEt)由磷酰基活化的磷试剂与羰基化合物反应制备烯烃的这类反应有着很多种不同的名称,比如Horner-Wittig反应、Horner-Emmons反应、Wittig-Horner反应、Wadsworth-Emmons-Wittig反应、Wittig-Horner-Emmons反应、磷酰基稳定化负离子的反应、磷酰基活化烯烃化反应等,在这里我们都称为Wittig反应,由磷酰基,P=O,活化的磷试剂则统称为PO试剂。
其与经典的Wittig反应的不同之处在于:后者所用的磷试剂为季磷盐在碱作用下生成的膦叶立德,而前者则是由P=O(或P=S)活化了的碳负离子(或氮负离子),可用下式表示:在改进Wittig反应中所用的磷试剂一般为磷酸酯、次磷酸脂、氧化磷以及磷酰胺。
与经典Wittig反应相比较,除了能准确地引入双键等优点外,并且还具有以下优点:(1)比膦叶立德拥有更强的亲核性,更容易在温和的条件下与更多的羰基化合物反应,且对水分和氧气不是十分敏感;(2)因为反应中生成的次磷酸,磷酸,以及磷酸衍生物溶于水,所以容易与主产物烯烃分离;(3)磷叶立德需要用较贵的磷来制备,但磷酸脂则易从较为便宜的原料亚磷酸酯经Michaelis-Arbuzov反应而制得。
2 相转移催化wittig反应相转移催化( PTC,Phase Transfer Catalysis)反应是在七十年代逐渐发展起来的一种有机化学合成方法。
其在多种类型的反应中都得到了良好的应用,如烷基化反应、缩合反应、取代反应和重氮化反应。
它与其它合成方法相比较,具有操作简便、条件温和、产率高等特点。
经典的wittig反应一般反应是在强碱条件下进行,反应条件苛刻。
于是,人们将相转移催化技术引入这一反应,1973年Markl与Merz首先取得成功,Midura 在1975年得到了满意收率的烯烃,后来Foueaud及villieras对固-液两相条件下催化反应进行了详细地研究。
在催化Wittig反应中引入了相转移催化,让该反应的应用比以前更加方便。
在过去,经典的Wittig反应中所使用的磷叶立德对H2O和O2都比较敏感,标准操作需要彻底干燥过的溶剂且要在惰性气体中进行;烷基锂化钠、氨基钠等作为反应所用的大部分碱,但PTC Witting反应中仅仅只是要用到无机碱的水溶液;另外,二氯甲烷、苯作为PTC Wittig反应中常用的有机溶剂也相对容易去除。
还有在PTC 反应中,一般情况不必另外加入催化剂,因为季磷盐(或磷酸酯)本身在这个体系中不仅是反应试剂,同时也是相转移催化剂。
PTC 在Wittig 反应过程中引入了两相,除了少量的水在反应中扮演重要角色的,而同时也会影响到反应的进行的是水的含量。
目前,PTC 方法在wittig 反应中的应用已从最初的两相反应发展到了多相反应,作为反应物的醛酮和季鏻盐从低分子化合物发展到高聚物,所用的催化剂也从季鏻盐、季铵盐。
冠醚发展到开链的聚氧乙烯化合物。
2.1两相PTC wittig 反应很多烷基三苯基磷盐可与各种芳醛及不饱和醛进行两相PTC wittig 反应 如式:当R 为H 、Ph 取代基时,烯烃的产率一般都大于60%,而R2为CH3、CH=CH 时,由于具有这些基团的鏻盐易于分解,导致烯烃的产率下降,为了提高产率,要求采用过量的鏻盐。
甲醛和乙二醛均已成功地在PTC 条件下进行反应,同时也不必使用无水的甲醛和乙二醛的溶液显然是很方便的。
2.2多相PTC wittig 反应用冠醚作催化剂,可直接用固体的碳酸钾粉末为碱进行三相的PTC wittig 反应:322CO 6/K --183)(r h 32CH CH CH RCH RCHO BuB P P =−−−−→−+-+冠2.3碱浓度对PTC wittig 反应的影响在PTC wittig 反应中,增加碱的浓度可以提高烯烃的收率,但当提高到一定浓度后,在增加碱的浓度反而导致收率的下降,收率最大值与鏻盐正离子和负离子(X -)的性质有关。