robinson 增环反应

Robinson增环反应

摘要：Robinson增环反应是构建六元环的经典反应，该反应在有机合成特别是萜类的合成中具有很重要的应用。本文对Robinson增环反应进行了详细的介绍，同时介绍了该反应的机理、发展、改进，以及其在天然产物、药物合成中的应用。

关键词：增环反应Michael加成Aldol缩合

Robinson增环反应是一种重要的构筑六元环的反应，环酮与α,β-不饱和酮在碱性条件下(常用的碱如氨基钠，乙醇钠，叔丁醇钾等)缩合、环化生成二环α,β-不饱和酮。该反应由英国著名化学家Sir Robert Robinson于1935年发现[1-2]：

O

R +

O O

R=烷基，C6H5，COOC2H5，OOCCH3等

该反应最大的特点就是在一环上形成了一个新的六元环，形成二环结构。除此特点之外，该反应还可以在两个环相稠合的碳原子上引入角甲基，角甲基是指两个环共用碳上的甲基，这个甲基很难用其它方法引入，很多药物如睾丸酮激素（下图）等有角甲基结构，可通过此法引入。

Robinson增环反应的机理：从现代有机合成的观点来看，Robinson增环反应实际上是一种串联反应，它是由一个Michael加成反应和分子内Aldol缩合反应串联而成。在反应开始时，由一个环己酮及其衍生物在碱的作用下生成烯醇盐，烯醇盐亲核进攻一个α,β-不饱和酮，发生Michael加成，得到的Michael加成产物不经分离通过异构化随即进行分子内Aldol缩合，脱去一分子水，最终得到

Robinson增环产物。

一、Robinson增环反应的发展与改进

自从1935年Sir Robert Robinson发现Robinson增环反应以后，该反应受到科研人员的密切关注，研究发现原始的Robinson增环反应过程意义深远，但是它在应用过程中受到一些限制[3]：（1）α,β-不饱和酮（最常用的是甲基乙烯基酮）作为Michael加成反应的亲电试剂在反应过程中容易发生自聚；（2）烷基化反应通常会发生在高活性的α-碳上；（3）反应过程中会发生双烷基化。针对这些选择性差，出现副反应的问题，研究人员尝试克服这些限制。

事实上，最初所有的尝试都集中在合成Michael加成产物上，主要是寻找其功能化取代物，或者通过采取一些方式在温和的条件下增加收率，减少副产。这些不同的方法，归纳起来可分为两类：（a）Michael加成反应受体与亲核试剂的反应；（b）亲核试剂与卤代烷反应，但无论是哪种类型，都包含着羰基或者潜在的羰基官能团。为了防止烷基化或双烷基化通常的做法就是在环己酮及其衍生物的邻位引入保护基，当选用合适的保护基时，这类基团不仅可以起到防止烷基化的作用，而且还可以作为活化基团。而后期的发展中，Robinson增环反应逐渐应用到不对称合成中，并且取得了非常可观的成果。所以，Robinson增环反应的发展与改进主要是解决选择性差和提高立体选择性这方面的问题：

（1）Robinson最初使用一系列的取代型α,β-不饱和酮作为亲电试剂实现增环过程（见表1）[1-2]：

表1：Robinson 增环反应

序号 亲和试剂 亲电试剂 产物

收率%

1

O

O

H

H C 6H 5

O

43

2

O

O

H

H

O

34

3

O

CH 3

H

O

H

C 6H 5

CH 3

O

46

4

H 3CO

O

O

H 3CO

O

H

H

H

42

5

(H 2C)n

O

H

CH 3

O

N

(H 2C)n

CH 3

O

25-40

6

O

O

O

N

O

H

CH 3

H

O

H CH 3

60

但是对于甲基乙烯基酮却没有成功得到成环产物。在后期研究过程中Robinson 和其他研究人员发现[4-5]，当有曼尼希碱在原位形成甲基乙烯基酮时，才可实现此成环过程。在此过程中首先是曼尼希碱发生热消除原位生成α,β-不饱和酮，然

后和环酮发生Michael 加成，紧接着再发生分子内的Aldol 缩合，形成新的六元环。

（2）为了改进甲基乙烯基酮的自聚现象，1948年，Wichterle [6-7]用1,3-二氯-cis-2-丁烯代替甲基乙烯基酮，实现增环过程得到成环产物，同时人们也称其为Wichterle 反应。

O

R

+Cl

Cl

R

O

（3）1971年，Healthcock 等[8]发现，当在温和的酸催化剂如硫酸存在下可以高产率的得到单萜酮类，收率达49%，但研究发现如果使用碱性催化剂，此过程不能够实现。

O

H

CH 3

+

O

(4)同时，研究人员发现当Michael 受体的α位引入硅基团时，可以提高生成的碳负离子的稳定性的同时，抑制了烯基酮的自聚合，从而提高Robinson 环化反应的产率。

+

（5）近些年随着研究的深入，研究人员将Robinson 增环反应逐渐应用到不对称合成当中,1974年，Weichert,Hajos 等[9-10]以甲基乙烯酮，2-甲基环戊二酮为原料，

NR 3L

O

碱

O

O

R

，碱

O

在（S ）-（-）-脯氨酸催化下实现不对称的Robinson 增环反应，ee 值达到93.4%。这类反应也叫做Hajos- Weichert 反应或者不对称Robinson 增环反应。

O

+

O

O

CH 3CN

反应机理：首先环戊二酮的烯醇盐与甲基乙烯酮发生Michael 加成，Michael 加成反应产物与（S ）-（-）-脯氨酸反应生成烯胺，然后发生不对称的烯胺Aldol 反应，经亚胺盐水解，分子内脱水，最终获得不对称产物。

B

Robinson 增环反应自从发现至今，经过后期的不断修正和改进，已经成为一种广泛应用的有机合成工具。

二、Robinson 增环反应在药物和天然产物合成中的应用

Robinson 成环反应在萜类化合物的人工合成中有很重要的意义，最有代表性的应用就是合成维兰德-米歇尔酮（Wieland –Miescher ketone ）。这类反应是在脯氨酸的催化作用下、可以大量制备具有光学活性的维兰德-米歇尔酮。

O +

O

O

49% yield 76% ee

维兰德-米歇尔酮是甾体，类萜类天然产物合成的及其重要的起始物，具有广泛的应用。如：Elias James Corey采用逆合成分析原理合成长叶烯就是以维兰德-米歇尔酮为起始原料。1996年，Samuel J.Danishefsky[11]也以维兰德-米歇尔酮为起始原料合成抗癌药物紫杉醇。

2005年，Heedong等[12]以三甲基（3-异丙基-2-甲基-环戊烯-1-氧基）硅烷为原料，以Robinson增环反应为模型，提出合成天然产物Guanacastepene A的新思路。

Guanacastepene A是一种天然产物，是三环骨架构成的二萜类分子，该分子有一个醛，酮和两个不饱和双键构成的超共轭体系，以及两个手性季碳，且五元环上有三个连续的手性中心。该类化合物最初是由康奈尔大学的Clardy教授于2000年从澳大利亚Costa Rican的真菌（CR115）中分离得到。Guanacastepene A 表现出具有抑制耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA) 和耐万古霉素肠球菌(VRE) 的活性。但该分子干扰血红蛋白的功能影响该类化合物直接作为药物。

在Heedong提出的Guanacastepene A的合成路线中，他以三甲基（3-异丙基-2-甲基-环戊烯-1-氧基）硅烷为起始原料，在酸催化下与丁烯酮发生Miclael加成反应得到产物1，然后进行经典的Aldol反应得到增环产物2，正是此过程运用了Robinson增环反应。然后通过环丙烷化，氧化开环，脱卤化氢反应，使用Wilkinson催化剂进行催化加氢等反应历程，最终获得目标产物[13-14]。

三、结论

Robinson 增环反应由于其独特的特点，经过几十年的发展与改进，已经成为一种广泛应用的构筑六元环的经典反应。近些年来手性药物和不对称合成的发展受到人们的广泛关注，将会使Robinson 增环反应的应用与发展拥有更广泛的空间。

参考文献

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[10]Hajos Z G,Parrish D https://www.wendangku.net/doc/576202946.html,.Chem.,1974,39,1615-1621.

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手性Lewis酸催化硝酮与烯烃的1_3_偶极环加成反应

2005年第25卷有机化学V ol. 25, 2005 第1期, 1～7 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 1, 1～7 图1硝酮与烯烃的1,3-偶极环加成反应 Figure 1 1,3-Dipolar cycloadditions between nitrones and al- kenes * E-mail: xfstone81@https://www.wendangku.net/doc/576202946.html, Received December 29, 2003; revised and accepted May 13, 2004. 天津市自然科学重点基金(No. 033802011)资助项目.

2 有 机 化 学 V ol. 25, 2005 所取得进展. 1 硝酮与缺电子烯烃的1,3-偶极环加成反应 在硝酮与缺电子烯烃的1,3-偶极环加成反应的研究中, 常用的亲偶极体为3-(3-取代丙烯酰)-噁唑烷-2-酮(1 ). Kobayashi 等[10]选用手性Yb(III)催化剂5, 进行烯酮1与硝酮2的1,3-偶极环加成反应(反应式1), 得到光学纯度高的异噁唑烷衍生物. Yb(OTf)3, (S )-1,1'-联二(2-萘酚)[(S )-BINOL]和三乙胺(Et 3N)络合形成手性Yb(III)催化剂5a , 催化N -苄基-N -苯亚甲基氧化胺(2, R 2 ＝Ph, R 3＝Bn)和3-(2-丁烯酰)-1,3-噁唑烷2-酮(1, R 1＝CH 3)的1,3-偶极环加成反应, 收率为65%, 有高的非对映选择性(endo /exo ＝99/1), 且反应对映选择性适中(63% ee ). 然而, 手性胺的应用明显地影响了反应的立体选择性. 手性配体中含有手性胺的新型Yb(III)催化剂5d ～5g , 包含了两个独立的手性结构, 因此称为异手性的Yb(III)催化剂. 1,3-偶极环加成反应中的手性环境不仅受(S )-BINOL 的影响, 同时也受到了手性胺的影响. 其中, 5f 的催化性能最好, 同时具有高的非对映选择性和对映选择性, 且产物的收率很高(80%～90%), 主产物(endo -3)的光学纯度几乎都在80%以上, 最高可达 96%. Furukawa 等[11]从多种手性膦配体6～11与Pd(II), Ru(II)的络合物中筛选出对反应(1)有较高对映选择性的(S )-TolBINAP-Pd(II)腈络合物12作为手性Lewis 酸催化 剂催化硝酮2与缺电子烯烃1的1,3-偶极环加成反应, 取得了理想的效果. 其中, 12催化N -甲基-N -苯亚甲基氧化胺、N -苄基-N -苯亚甲基氧化胺和3-(2-丁烯酰)-1,3-噁唑烷2-酮的反应, 产物的收率达到90%左右, 而非对映异构体的光学纯度最高可达 93%. Faita 等[12]利用二噁唑啉化合物(R )-13和Mg(Cl- O 4)2, Mg(OTf)2, Zn(ClO 4)2的络合物催化二苯基硝酮(2, R 2＝R 3＝Ph)与丙烯酰噁唑烷酮(1, R 1＝H)的1,3-偶极环加成反应. 其中, Mg(ClO 4)2, Mg(OTf)2与(R )-13络合的催化剂明显地提高了反应的对映选择性(可达到80%～86% ee ). 但是, Zn(ClO 4)2与(R )-13的络合物的催化效果不佳 . Ohta 等[13]合成了由BINOL (14)衍生的一系列手性配体BINOL-Box (14a ～14f ), 并使之与镧系元素的三氟甲基磺酸盐(Sc(OTf)3, Y(OTf)3, La(OTf)3, Pr(OTf)3, Yb(OTf)3以及Lu(OTf)3)络合形成手性Lewis 酸催化剂催化N -苄基-N -苯亚甲基氧化胺(2, R 2＝Ph, R 3＝Bn)与3-(E -2-丁烯酰)-1,3-噁唑烷-2-酮(1, R 1＝CH 3)的1,3-偶极环加成反应. Sc(OTf)3与(S ,R )-14d 的络合物为催化剂, 反应的对映选择性为83% ee . 而其它镧系Lewis 酸与(S ,R )-14d 的络合物对反应无明显的对映选择性. Sc(OTf)3与14a ～14f 的络合物中, (S ,R )-14d -Sc(OTf)3催化性能最为理想, 反应收率为86%, 高的非对映选择性 (endo /exo ＝92/8), 主产物(endo )的光学纯度为83%. Kanemasa 等[14]利用手性配体2,2'-二噁唑啉二苯并呋喃(DBFOX)与Ni(ClO 4)2?6H 2O 的含水络合物15, 催化3-(E -2-丁烯酰)-1,3-噁唑烷-2-酮(1, R 1＝CH 3)与硝酮2的1,3-偶极环加成反应. 反应收率可达100%, 内型产

第十七章 周环反应练习

第十七章 周环反应 1. 推测下列化合物的电环时产物的方法。 (1) (2) H H H 3C CH 3 H H H 3C CH 3 (3) (4) (5) C 3H H C 3H H 答案： (2) H H CH 3CH 3 (3) H H CH 3CH 3 对旋 hv (4) (5) CH 3 H CH 3 H 3 3 3 2.推测下列化合物的环加成时产物的结构： (1) + O O (2) R + X (3) +O (4) N C + N -Pb Ph + C C Ph Ph H H

答案： + O O (1) O O (2) R + X R X + (3) + O (主)( 次) O (4) N C + N -Ph Ph + Ph Ph N N Ph Ph Ph Ph 3.马来酸酐和环庚三烯反应的产物如下，请说明这个产物的合理性。 + O O O O O O H H H H 答案： O O O H H

4.说明下列反应过程所需的条件： (1) H H H (2) 答案： H H H H (2) 5.说明下列反应从反应物到产物的过程： R H D D ? D H D R 答案：

D H D R 1,3 H D D R 1,3 6.自选原料通过环加成反应合成下列化合物。 O (1) O CHO (2) 答案： O O (1) O CHO (2) + O O O + O 7.加热下列化合物会发生什么样的变化？ R (2) 答案：

R (2) 8.下面的反应按光化学进行时，反应产物可得到哪一种（Ⅰ或Ⅱ）? (1) hv 或 (2) hv 或 II I I I 答案： (1) hv (2) hv I I I 对旋 9.通过怎样的过程和条件，下列反应能得到给出的结果。 Ph Ph 答案：

有机化学反应类型总结

有机化学反应类型总结 1、取代反应 定义：有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应称为取代反应。 （1）能发生取代反应的官能团有：醇羟基（－OH）、卤原子（－X）、羧基（－COOH）、酯基（－COO－）、肽键（－CONH－）等。 （2）能发生取代反应的有机物种类如下图所示： 2、加成反应 定义：有机物分子里不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合，生成别的物质的反应，叫加成反应。分子结构中含有双键或三键的化合物，一般能与H2、X2（X为Cl、Br、I）、HX、H2O、HCN等小分子物质起加成反应。 1．能发生加成反应的官能团：双键、三键、苯环、羰基（醛、酮）等。 2．加成反应有两个特点： ①反应发生在不饱和的键上，不饱和键中不稳定的共价键断裂，然后不饱和原子与其它原子或原子团以共价键结合。 ②加成反应后生成物只有一种（不同于取代反应）。 说明： 1．羧基和酯基中的碳氧双键不能发生加成反应。 2．醛、酮的羰基只能与H2发生加成反应。 3．共轭二烯有两种不同的加成形式。 3、消去反应 定义：有机化合物在适当条件下，从一个分子相邻两个碳原子上脱去一个小分子（如H2O、HX等）而生成不饱和（双键或三键）化合物的反应称为消去反应。发生消去反应的化合物需具备以下两个条件： （1）是连有—OH（或—X）的碳原子有相邻的碳原子。 （2）是该相邻的碳原子上还必须连有H原子。

（1）能发生消去反应的物质：醇、卤代烃；能发生消去反应的官能团有：醇羟基、卤素原子。 （2）反应机理：相邻消去 发生消去反应，必须是与羟基或卤素原子直接相连的碳原子的邻位碳上必须有氢原子，否则不能发生消去反应。如CH3OH，没有邻位碳原子，不能发生消去反应。 4、聚合反应 定义：有许多单个分子互相结合生成高分子化合物的反应叫聚合反应。 聚合反应有两个基本类型：加聚反应和缩聚反应 （1）加聚反应： 由许多单个分子互相加成，又不缩掉其它小分子的聚合反应称为加成聚合反应。烯烃、二烯烃及含C=C的物质均能发生加聚反应。 烯烃加聚的基本规律： （2）缩聚反应： 单体间相互结合生成高分子化合物的同时，还生成小分子物质的聚合反应，称为缩合聚合反应。 酚和醛、氨基酸（形成多肽）、葡萄糖（形成多糖）、二元醇与二元酸、羟基羟酸等均能发生缩聚反应。 （1）二元羧酸和二元醇的缩聚，如合成聚酯纤维： （2）醇酸的酯化缩聚： （3）氨基与羧基的缩聚 （1）氨基酸的缩聚，如合成聚酰胺6： （2）二元羧酸和二元胺的缩聚： nHOOC-(CH2)4-COOH+nNH2(CH2)6NH2 =[CO(CH2)4CONH(CH2)6NH]n+2nH2O 5、氧化反应与还原反应 1．氧化反应就是有机物分子里“加氧”或“去氢”的反应。 能发生氧化反应的物质和官能团：烯（碳碳双键）、醇、酚、苯的同系物、含醛基的物质等。

有机化学反应总结

一、烷、烯、炔 一、烷烃、烯烃、炔烃的结构特征 1、烷烃包括开链烷烃和环状烷烃，通式分别为C n H2n+2和C n H2n。C-C和C-H都是单键。 2、烯烃的结构，烯烃具有一个不饱和度，与单环烷烃是同分异构体。 3、炔烃的结构，炔烃具有两个不饱和度。 二、烷烃、烯烃、炔烃的重要反应 1、烷烃：自由基反应机理的卤化取代反应：链的引发、链的增长和链的终止。 注意：a、反应活性：F2、Cl2、Br2、I2，选择性：Br2、Cl2。b、自由基的稳定性三级、二级、一级、甲基。所以卤化反应有选择性。选择性顺序为：叔氢、仲氢、伯氢。 2、烯烃 反应 类型 反应试剂反应特点 亲电加成 HX +HX H X 活性HI、HBr、HCl、， 以反式加成产物为主， 产物符合马氏加成规 则，反应经碳正离子中 间体，容易发生碳正离 子重排。 X2+X 2 X X活性Cl2、Br2、I2，反 应经环状翁离子中间 体，生成反式加成产 物。 X2-H2O+HOX OH X反式加成，产物符合马 氏加成规则。也是经历 翁离子历程。 H3O+ +H2O OH H+ 反应在酸催化下进行， 经碳正离子中间体，产 物符合马氏加成规则， 容易发生碳正离子重 排。 羟汞化脱汞 反应 Hg（OAc） 2 /B2H6 区域选择性：马氏加成 规则；立体选择性：反 式加成；合成醇H2SO4 +H2SO4 OSO2OH 经历碳正离子中间体， 产物符合马氏加成规 则，容易发生碳正离子 重排。

硼氢 化反应B2H6 OH H B2H6 H2O2,OH- 经四元环状过渡态进 行的协同反应，生成顺 式加成产物，产物不符 合马氏加成规则。是由 于空间效应的影响。 氧化反应 过酸 O CF3COOH 合成环氧烷的方法，在 碱性条件下进而得到 反式的邻二醇。 稀、冷KMnO4 或OsO4/H2O2 OH OH 反应经相应的环状酯 进行，得到顺式加成产 物。 KMnO4/OH- 或O3/还原 被氧化成酮和酸。而经 臭氧化还原后烯烃被 氧化成醛和酮。还原剂 通常为锌粉和水，或铂 氢。 自由基加成 溴化氢 在过氧化物 作用下H 过氧化物 Br 反应按自由基机理进 行，产物为反马规则。 催化加氢 Pt，Pb，Raney Ni 顺式加成，通过在催化 剂表面吸附的机理进 行，加氢与双键上取代 基的多少有关。 卡 宾 加 成C Cl Cl 与卡宾起顺式加成 3、炔烃 类 型 试剂反应式特点 亲电加成HX和X2 H X 等物质的量的反应时得 到反式加成产物。产物 符合马氏规则。 HgSO4/H+ O Hg2+/H+ 等物质的量的加成，遵 循马氏规则，经不稳定 的烯醇，互变为羰基化 合物。链端炔烃得到甲

第十七章周环反应

第十七章 周环反应 我们学过了离子型反应、游离基反应。这些反应过程是分步进行的，首先形成正离子、负·或游离基。然后再完成反应。但在某些情况下，反应并不是按照这种机理进行的，如下面的例子： 例1. 33175℃ CH 3 H CH 3 H 顺－3，4－二甲基环丁烯在加热时生成（Z ，E ）－2，4－已二烯，纯度达99.995%，立体取向极高。按照常理，（E ，E ）式应该更加稳定，此反应中为什么不形成更稳定的（E ，E ）产物？ 例2 △ C 6H 5 H C 6H 5 H 6H 5H 5 用较大的苯基取代了原来的甲基，但产物的立体选择性仍高达99%，也不生成更稳定的（E ，E ）产物，这什么？ 例3. 2CH 32CH 3 CO 2CH 3 H CO 2CH 3 H 120℃10min 该例中，取代基的电性发生了改变，为什么也不生成更稳定的（E ，E ）产物？ 上述问题通过取代基的立体效应都不能说明。1965年，伍德沃德和霍夫曼提出协同反应中轨道对称性守恒原则，并根据这一原则预测协同反应能否进行及其立体化学特征，即在有些反应中起关键作用的是轨道的对称性。伍德沃德和霍夫曼和工作是近代有机化学中的重大成果之一。此后，日本科学家福井谦一提出了前线轨道理论，为此霍夫曼和福井谦一共同获得了1981年诺贝尔化学奖。 有机反应可归纳为两大类： 一类是通过活泼中间体，如碳正离子、负离子、游离基进行的反应； 另一类是通过一个环状过渡态完成的，反应过程中键 的形成和断裂是协同进行的，称为周环反应。 周环反应包括三种类型：电环化反应，环加成反应和σ迁移反应。 周环反应有以下重要特征： ⑴反应在加热或光照条件下进行，很少受溶剂极性、酸碱催化剂、游离基引发剂 的影响。 ⑵ 反应过程中旧键的断裂和新键的形成是同时进行的，即反应是按协同方式进行的，形成了一个环状过渡态。所以在反应的过程中，没有离子或游离基形成。

1,3-偶极环加成

1,3-偶极环加成 分子中含有或偶极结构的分子，称为1,3-偶极分子。这类分子都能与烯烃衍生物发生环加成反应。常见的1,3-偶极分子如下： 1,3-偶极分子与烯烃或其它不饱和化合物发生环加成反应，生成含五员环的杂环化合物： 1,3-偶极分子基本上是三原子体系，其分子轨道与烯丙基负离子型结构相似，π体系中含有4个电子，存在一个离域的4π电子体系。 1,3-偶极化合物可以用偶极共振的极限式来进行描述，下表列出了臭氧，重氮甲烷和叠氮化合物的偶极共振极限式。 名称分子式电子结构偶极共振的极限式 臭氧 重氮甲烷 叠氮化物

从表中可以看出，1,3-偶极化合物具有一个三原子四电子的π体系，它与烯丙基负离子具有类似的分子轨道，它的HOMO 的对称性和普通的双烯相同，因此1,3-偶极环加成反应和Diels-Alder 反应十分类似。如果用前线轨道理论来处理1,3-偶极环加成反应，基态时它具有以下的过渡态，是分子轨道对称守恒原理所允许的。 1,3-偶极环加成的过渡状态(点击图片将有动画表示） 1,3-偶极体 1,3-偶极体的种类很多，例如下面这些都是1,3-偶极环加成反应中常用的化合物。 腈叶立德腈亚铵 氧化腈甲亚铵叶立德 甲亚铵亚铵氧化甲亚铵 羰基叶立德 亲偶极体也可以是多种含碳、氮、氧、硫的重键化合物，如： 烯烃亚硝基化合物 炔烃二硫化碳 醛 因此1,3-偶极环加成反应提供了一些极有价值的五元杂环的新合成法。 悉尼酮是首次在悉尼（Sydney）发现的，因此得名。它是一个偶极分子，具有以下结构，代表一类化合物：

不过这个偶极成为环的一部分。它也可以和亲1,3-偶极分子发生加成作用，例如和苯乙烯加成，然后再失去二氧化碳，就得到稳定的五元二唑化合物。 1,3-偶极环加成反应逆向反应 1,3-偶极环加成反应，和双烯合成相似，也可以发生逆向反应。上面悉尼酮的加成物，失去二氧化碳，就可以看作是这样的一个逆向反应。有几个1,3-偶极分子就是利用杂环化合物的逆向分解来制备的。 分解出来的1,3-偶极分子可以再和其它的亲1,3-偶极分子反应，而得到新的五元杂环体系。 与其它环加成反应一样，1,3-偶极环加成反应也是立体专一性的。

高考有机化学的几种反应

高考有机化学的几种反应 烃的重要反应 反应试剂反应条件反应类型 1 Br 2 光取代 2 H2 Ni，加热加成 3 Br2水加成 4 HBr 加成 5 H2O 加热、加压、催化剂加成 6 乙烯催化剂加聚 7 乙醇浓硫酸，170℃消去 8 H2 Ni，加热加成 9 Br2水加成 10 HCl 催化剂，加热加成 11 催化剂加聚 12 H2O 催化剂加成 13 催化剂聚合 14 H2O（饱和食盐水）水解 序号反应试剂反应条件反应类型 1 NaOH/H2O 加热水解 2 NaOH/醇加热消去 3 Na 置换 4 HBr 加热取代 5 浓硫酸，170℃消去 6 浓硫酸，140℃取代 7 O2 Cu或Ag，加热氧化 8 H2 Ni，加热加成 9 ，OH- 新制Cu(OH)2 O2 溴水或KMnO4/H+ 水浴加热 加热 催化剂，加热 氧化 10 乙醇或乙酸浓硫酸，加热酯化 11 H2O/H+ H2O/OH- 水浴加热水解 （3）芳香族化合物的重要性质 序号反应试剂反应条件反应类型 1 H 2 Ni，加热加成 2 浓硝酸浓硫酸，55～60℃取代

3 液溴Fe 取代 4 NaOH/H2O 催化剂，加热取代 5 NaOH 中和 6 CO2＋H2O 复分解 7 溴水取代 8 FeCl3 显色 9 KMnO4/H+ 氧化 10 浓硝酸浓硫酸，加热取代 11 (CH3CO)2O 取代 12 H2O H+或OH- 水解 （4）有机反应类型 反应类型特点常见形式实例 取代有机分子中某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。酯化羧 酸与醇；酚与酸酐；无机含氧酸与醇 水解卤代烃；酯；二糖与多糖；多肽与蛋白质 卤代烷烃；芳香烃 硝化苯及其同系物；苯酚 缩聚酚与醛；多元羧酸与多元醇；氨基酸 分子间脱水醇分子之间脱水形成醚 磺化苯与浓硫酸 加成不饱和碳原子跟其它原子或原子团直接结合。加氢烯烃；炔烃；苯环；醛与酮的羰基；油脂 加卤素单质烯烃；炔烃； 加卤化氢烯烃；炔烃；醛与酮的羰基 加水烯烃；炔烃 加聚烯烃；炔烃 消去从一个分子脱去一个小分子（如水、HX）等而生成不饱和化合物。醇的消去 卤代烃消去 氧化加氧催化氧化；使酸性KMnO4褪色；银镜反应等不饱和有机物；苯的同系物；醇，苯酚，含醛基有机物（醛，甲酸，甲酸某酯，葡萄糖，麦芽糖） 还原加氢不饱和有机物，醛或酮，含苯环有机物 显色苯酚与氯化铁：紫色；淀粉与碘水：蓝色 蛋白质与浓硝酸：黄色 （5）有机物的重要性质 试剂Na NaOH Na2CO3 NaHCO3 Br2水（Br2）KMnO4/H+ （6）其它变化 官能团的变化； “碳架” 的变化（碳原子数增多、减少，成环、破环）。 8.深刻理解醇的催化氧化，卤代烃及醇的消去反应，酯化反应等重要反应类型的实质。 能够举一反三、触类旁通、联想发散。 ⑴由乙醇的催化氧化，可推测：

有机化学反应机理(整理版)

1.Arndt-Eister 反应 酰氯与重氮甲烷反应，然后在氧化银催化下与水共热得到酸。 重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮（1），（1）在氧化银催化下与水共热，得到酰基卡宾（2），（2）发生重排得烯酮（3），（3）与水反应生成酸，若与醇或氨（胺）反应，则得酯或酰胺。 2.Baeyer----Villiger 反应 过酸先与羰基进行亲核加成，然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上，同时发生O-O键异裂。因此，这是一个重排反应

具有光学活性的3---苯基丁酮和过酸反应，重排产物手性碳原子的枸型保持不变，说明反应属于分子内重排： 不对称的酮氧化时，在重排步骤中，两个基团均可迁移，但是还是有一定的选择性，按迁移能力其顺序为： 醛氧化的机理与此相似，但迁移的是氢负离子，得到羧酸。

酮类化合物用过酸如过氧乙酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸或三氟过氧乙酸等氧化，可在羰基旁边插入一个氧原子生成相应的酯，其中三氟过氧乙酸是最好的氧化剂。这类氧化剂的特点是反应速率快，反应温度一般在10~40℃之间，产率高。 重排 肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排，生成相应的取代酰胺，如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺： 在酸作用下，肟首先发生质子化，然后脱去一分子水，同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上，所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。

迁移基团如果是手性碳原子，则在迁移前后其构型不变，例如： 例 还原 芳香化合物用碱金属（钠、钾或锂）在液氨与醇（乙醇、异丙醇或仲丁醇）的混合液中还原，苯环可被还原成非共轭的1，4-环己二烯化合物。

有机化学反应机理17

80、Bischler-Napieralski 合成法 苯乙胺羧酸或酰氯反应形成酰胺,然后在脱水剂如五氧化二磷、三氯氧磷、五氯化磷等作用下，脱水关环，再脱氢得1-取代异喹啉化合物。本合成法是合成1-取代异喹啉化合物最常用的方法。 关环是芳环的亲电取代反应，芳环上有活化基团存在时反容易进行，如活化基团在间位，关环发生在活化基团的对位，得6-取代异喹啉。芳环上如有钝化基团，则反应不易进行。 反应机理 反应实例

81、Schiemann,G. 反应 希门等发明一种芳香核上导入氟原子的间接方法。反应分成二步：先将芳伯胺制成不溶性氟硼酸重氮盐，然后将后者干燥后适当条件下加热分解，而生成芳香族的氟化物。 反应机理 关于氟硼酸重氮盐的分解机构，尚不十分明确，不同有三种不同的解释： （1）正碳离子学说： （2）游基学说： （3）分子重排

反应实例 （1）氯苯制备： 82、Schmidin，J.乙烯酮合成 RCH=C=O型气态烯酮类系高度不饱和的化合物反应性能很活泼，其中以=C=O乙烯酮为最简单。其合成方法如下： CH 2 此方法不宜制备高级烯酮。 反应机理 反应实例

83、Tiffeneau-Demjanov 重排 1-氨甲基环烷醇与亚硝酸反应，得到扩大一个碳原子的环酮，产率比Demjanov重排反应要好。 本反应适合于制备5-9个碳原子的环酮，尤其是5-7个碳原子的环酮。 反应机理 反应实例 本反应用于环扩大反应，可由环酮制备高一级的环酮： 84、Tischenko,V.反应 二分子的纯粹无水醛类（不论有无α氢的脂肪族或芳香族醛类）在少量纯钠（醇铝最有效）类催化剂存在下室温放置，即起分子间氧化-还原反应（类似卡尼查罗反应），其主要产物为酯类。

第十七章 周环反应

第十七章周环反应1.完成下列反应： 3 3 H H CH3 CH3 hv ? (1) (2) (3) hv ? C C H3C H 3 2 (4) (5)+O O O 室温 ?150℃? C O O C ? H3C ? Δ (6)? Δ O CH2CH2CHCH3 (7) CH2+ C C CO 2 CH3 CO2CH3 Δ ? ? (8) 2.用前线轨道理论解释下列反应在加热条件下（1）是可以发生的，（2）是不能发生的。 Δ CH2+ C C CO2CH3 CO2CH3 (1) CO2CH3 CO2CH3 + C C CO2CH3 CO2CH3 (2)CH2 3.乙烯与丁二烯在175℃及高压下反应，得到以下产物：环己烯（85%），4-乙烯基-1-环己烯（12%）及乙烯基环丁烷（0.02%）。写出反应式，并指出为何乙烯基环丁烷产率极低。 4.为何双环庚二烯在光照和加热条件下的产物不同？

+ HC CH 5.下列重排得到产物（A ）和（B ），它们是如何产生的？画出分子轨道的变化。 + 3 33 C 2H H 3C 2H (A)(B) 6.解释下列的重排反应： * O *OH 7. 解释下列反应机理： Δ C C NC CN + 8.2，3-二甲基-1，3-丁二烯和乙炔二羧酸加热后，得到一个产物，其分子式为C 16H 20O 3（A ）， 含有两个双键。（A ）在丙酮中经光照加热后得出一个（A ）的异构体（B ），但不含双键，探讨（A ）及（B ）的结构。 hv Δ C C HOOC +H 2C CH 3CH 2CH 3C 16H 20O 3 C 16H 20O 3 (A) (B)

cjoc 铱催化环加成反应的研究进展----

2010年第30卷有机化学V ol. 30, 2010第4期, 506～514 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 4, 506～514 * E-mail: yangdq@https://www.wendangku.net/doc/576202946.html, Received March 30, 2009; revised June 27, 2009; accepted September 14, 2009. 国家自然科学基金(No. 20772036)、广东省自然科学基金重点(No. 8251063101000002)及广东省自然科学基金(No. 7005804)资助项目.

No. 4 边红旭等：铱催化环加成反应的研究进展 507 1 [2＋2＋1]环加成反应 过渡金属催化羰基化反应, 即 Pauson-Khand 型反应是一种合成含羰基的五元碳环化合物的重要方法, 烯-炔可以通过 Pauson-Khand 型反应合成一系列的环戊烯酮, 这一反应已经得到广泛研究及应用[7]. 1.1 烯-炔的[2＋2＋1]环加成反应 2000年, Shibata 等[8]用铱手性二膦配合物高对映选择性地催化烯-炔分子内、分子外Pauson-Khand 型反应, 得到了一系列高对映选择性的手性环戊烯酮化合物(表1). 手性铱配合物催化不对称合成可能的反应机理如Scheme 1所示, 反应依次经历了生成铱环戊烯4和铱环己烯酮5两个阶段. 表1 烯-炔对映选择性的羰基化反应a Table 1 Catalytic enantioselective carbonylation coupling of compound 1 Entry L* Time/h Yield/% ee /% (config.)1 (S )-BINAP 12 64 86 (S ) 2 (R )-BINAP 12 62 88 (R ) 3 (S )-Tol-BINAP 18 83 93 (S ) 4 (S )-Tol-BINAP 24 75 91 (S ) a COD: 1,5-cyclooctadiene; BINAP: 2,2'-bis(diphenylphosphino)-1,1'-bi- naphthyl; Tol-BINAP: 2,2'-bis(di-p -tolylphosphino)-1,1'-binaphthyl. 该文同时介绍了烯、炔分子间[2＋2＋1]环加成反应. 在相同条件下, 降冰片二烯(8)与1-苯基丙炔(7)反应得到较高立体选择性和较高对映选择性的产物9a 和9b (Eq. 1), 但是产率较低(32%). 2005年, Shibata 等[9]又报道了用肉桂醛代替CO 进行该反应(Eq. 2), 虽然产率稍有降低, 但仍具有较高对映选择性(ee ＞90%). 1.2 二炔的[2＋2＋1]环加成反应 环戊二烯酮是一种重要的高效合成中间体[10], 而过渡金属催化炔-炔-CO 反应就是一种直接有效的制备环戊二烯酮的方法. Shibata 等[11]报道了铱配合物催化二炔的[2＋2＋1]环加成反应, 得到了高产率的环戊二烯酮衍生物11 (Eq. 3), 反应机理与烯-炔羰基化反应机理 (Scheme 1)相似. 仅少量的铱配合物在较低的温度下催化1,8-双(三苯硅基乙炔基)萘(12)就可得到高产率的环戊二烯酮产物13 (Eq. 4). Scheme 1

有机化学 成环反应

1. 研究发现，烯烃在合适催化剂作用下可双键断裂，两端基团重新组合为新的烯烃。若 CH2=C(CH3)CH2CH3与CH2=CHCH2CH3的混合物发生该类反应，则新生成的烯烃有几种（）A．2种B．3种C．4种D．5种 2. 描述CH3－CH=CH－C≡C－CF3分子结构的下列叙述正确的是() A.6个碳原子有可能都在一条直线上 B.6个碳原子不可能在一条直线上 C.6个碳原子有可能都在同一平面上 D.6个碳原子不可能都在同一平面上 3. 环己烯可以通过丁二烯与乙烯发生狄-阿反应得到： 4．下列说法错误的是： A.一定条件下，环己烯可以发生氯代，加成反应，且能使酸性高锰酸钾褪色 B. 狄-阿反应属于加成反应 C 两分子的1,3-丁二烯发生环加成反应可得到 D.两分子2-甲基-1,3-丁二烯发生狄-阿反应生成的不同有机物有2种 5. 三位科学家因在烯烃复分解反应研究中的杰出贡献而荣获2005年度诺贝尔化学奖，烯烃复分解反应可示意如下： 6．下列化合物中，经过烯烃复分解反应可以生成的是（） A ． B ． C ． D ． A.6个碳原子有可能都在一条直线上 B.6个碳原子不可能在一条直线上 C.6个碳原子有可能都在同一平面上 D.6个碳原子不可能都在同一平面上 7．已知两个羟基同时连在同一碳原子上的结构是不稳定的，它会发生脱水反应： 同一个碳原子连接有三个羟基，同样因为以上的原因，脱去一分子水形成羧酸： R R | | HO-C-OH → O = C -OH + H2O | OH (1)写出丙炔与HBr按1:2加成的产物（氢原子加在含氢较多的碳上也叫马氏加成规则）完全水解后产物的结构简式：________________________ (2)写出三氯甲烷完全水解后的产物的结构简式 已知甲醛可以发生三聚反应，生成如下结构的三聚甲醛: O

丁三烯、环丙烷与双键的[3+2]环加成反应方法学研究

丁三烯、环丙烷与双键的[3+2]环加成反应方法学研究 本文主要研究了丁三烯与双键的[3+2]环加成反应、DA(donor-acceptor)-环丙烷与羰基的交叉[3+2]环加成串联反应、以及DA-环丙烷与异氰酸酯的活性碳氮键的平行[3+2]环加成串联反应。同时也对麦角类生物碱的不对称全合成进行了探索,全文共分为五章:第一章综述了[3+2]环加成反应的研究进展,对1,3-偶极[3+2]环加成反应,过渡金属催化的[3+2]环加成反应,丙二烯的[3+2]环加成反应,以及DA-环丙烷的开环[3+2]环加成反应进行了全面总结。 第二章在总结累积烯烃与芳香醛的反应进展以及丁三烯参与的反应类型基础上,发展了 PBu3催化的丁三烯分别与芳香醛或α,β不饱和羰基化合物之间 的两类区域选择性[3+2]环加成反应,构筑了一系列多取代2,5-二氢呋喃衍生物或含有季碳中心的环戊烯类衍生物。两类反应表现出不同的区域选择性:前者是由丁三烯的α位首先进攻芳香醛的羰基进而关环,生成多取代2,5-二氢呋喃衍 生物,而后者是通过丁三烯的γ位首先进攻α,β-不饱和羰基化合物的双键进而关环,生成含有季碳中心的环戊烯类衍生物。 机理研究证明不同的区域选择性主要是受底物分子之间空间位阻的控制。第三章基于对构筑含有桥氧复杂结构方法的总结,发展了一类全新的Lewis acid 催化的环氧重排/DA-环丙烷与醛酮的分子内交叉[3+2]环加成串联反应,该反应在温和条件下可一步构筑一系列含有复杂并环或螺环结构的桥氧-[n.2.1]骨架。 其中与DA-环丙烷发生交叉[3+2]环加成反应所需的羰基是通过环氧重排反应原位生成,用普通方法不易制备。该串联反应普适性强,对脂肪族和芳香族环氧底物都适应。 通过机理研究证明反应表现出单一的非对映选择性是受Lewis acid与底物

第九章周环反应习题答案

第九章周环反应习题答案 9-1写出下列反应的反应产物。 解 主要产物位阻太大，不易生成 9-2写出下列反应的反应条件及产物的名称。 解（ⅰ）加热（Z）-二环〔4．2．0〕辛-7-烯 （ⅱ）①光照②加热（E,E）-辛-3，5-二烯

9-3完成下列反应。 解 9-4比较下列化合物与1，3-丁二烯发生D-A反应的活性大小顺序。 解（ⅰ）＞（ⅱ）＞（ⅳ）＞（ⅲ） 9-5比较下列化合物与环己烯发生D-A反应的活性大小顺序。 解（ⅳ）＞（ⅱ）＞（ⅰ）＞（ⅲ）

9-6写出下面反应的反应产物，用前线轨道理论予以解释。 解反应产物： 反应物是取代的单烯烃，光照下发生〔2+2〕环加成反应。激发态下的前线轨道： 激发态时的HOMO 基态时的LUMO 对称性相合，可生成三种产物。 9-7写出下面反应的反应产物，用前线轨道理论予以解释为什么得此产物。 解反应产物： 戊二烯基正离子的π分子轨道和在基态时的电子排布如下：

9-8用前线轨道理论分析下列反应是在加热下还是光照下发生。 解（ⅰ）反应须在光照下进行。 基态电子的排布丁二烯的π分子轨道丁二烯的π分子轨道激发态电子的排布根据前线轨道理论，环加成反应在光照下进行，必须是一分子的激发态的HOMO与另一分子的基态的LUMO相作用，由上图可以看出它们的对称性是相合的。 （ⅱ）反应须在加热下进行。

基态电子的排布丁二烯的π分子轨道烯丙基正离子π分子轨道基态电子的排布 根据前线轨道理论，环加成反应在加热下进行，必须是一分子的基态的HOMO与另一分子的基态的LUMO相作用，由上图可以看出它们的对称性是相合的。 9-9完成下列反应。 解

第八章 周环反应 习题答案

第八章周环反应习题答案 8-1写出下列反应的反应产物。 解 主要产物位阻太大，不易生成 8-2写出下列反应的反应条件及产物的名称。 解（ⅰ）加热（Z）-二环〔4．2．0〕辛-7-烯 （ⅱ）①光照②加热（E,E）-辛-3，5-二烯

8-3完成下列反应。 解 8-4比较下列化合物与1，3-丁二烯发生D-A反应的活性大小顺序。 解（ⅰ）＞（ⅱ）＞（ⅳ）＞（ⅲ） 8-5比较下列化合物与环己烯发生D-A反应的活性大小顺序。 解（ⅳ）＞（ⅱ）＞（ⅰ）＞（ⅲ）

8-6写出下面反应的反应产物，用前线轨道理论予以解释。 解反应产物： 反应物是取代的单烯烃，光照下发生〔2+2〕环加成反应。激发态下的前线轨道： 激发态时的HOMO 基态时的LUMO 对称性相合，可生成三种产物。 8-7写出下面反应的反应产物，用前线轨道理论予以解释为什么得此产物。 解反应产物： 戊二烯基正离子的π分子轨道和在基态时的电子排布如下：

8-8用前线轨道理论分析下列反应是在加热下还是光照下发生。 解（ⅰ）反应须在光照下进行。 基态电子的排布丁二烯的π分子轨道丁二烯的π分子轨道激发态电子的排布根据前线轨道理论，环加成反应在光照下进行，必须是一分子的激发态的HOMO与另一分子的基态的LUMO相作用，由上图可以看出它们的对称性是相合的。 （ⅱ）反应须在加热下进行。

基态电子的排布丁二烯的π分子轨道烯丙基正离子π分子轨道基态电子的排布 根据前线轨道理论，环加成反应在加热下进行，必须是一分子的基态的HOMO与另一分子的基态的LUMO相作用，由上图可以看出它们的对称性是相合的。 8-9完成下列反应。 解

有机反应总结增减成环

常用的增长碳链的反应有以下几个: 1.金属有机化合物的反应: 在做题目上,这个反应用的最多的是格氏试剂,有时也用有机锂试剂,包括如与卤化物的偶联反应: 与羰基,氰基的加成反应: 和环氧化合物的开环反应: 这些反应应用很广泛而且相当方便,我个人的感觉是,如果一个合成题能用格氏试剂, 那这个题目一定非常好做. 2.各类缩合反应,这是碳链增长一个很重要的方法,不过也最难掌握,因为反应种类实在太多了,而且应用是技巧性很强,重要的缩合反应有羟醛缩合: 克莱森缩合: 还有各种缩合比如曼尼希反应,麦克尔加成,瑞福马斯基反应等. 3.炔烃,芳环,酮,酯,β-二羰基化合物,β-羰基腈的烷基化和酰基化.在题目上很多 时候这些反应通常和上面的缩合反应共同使用以构建复杂的碳架.如: 当然也可以单独用,比如付氏反应: 炔化物的烃化: 4.环加成反应. 考试中如果用这个反应的话一般也只涉及这个反应,或者和它的逆反应一起出,所以也比较简单. 5.加HCN. 这个反应只加一个碳原子,不过有时没有它是真是无路可走. 与碳链的增长反应相比,常用的缩短碳链的反应就少了些,题目中应用也不及碳链的增长广泛,常用的缩短碳链的反应有以下几个: 1.脱羧反应.我觉得做题目中碰得最多的就是它. 2.烯,炔,芳环侧链,α-二醇,α-羟基醛,酮的氧化断裂反应. 3.环加成逆反应. 4.甲基酮的卤仿反应. 5.酰胺的霍夫曼降解反应 6.β-二羰基化合物的分解. 7.酯,黄原酸酯和四级铵盐的热裂. 由上面可以看到,碳架的建造虽然是一件高度技巧性的工作,但也有规律可循,以上就是总结的一些常用的方式,当然,还要反复练习,认真总结,才能把这些方法融会贯通,这也是有机化学学习中一条必备的准则.

周环反应

周环反应 主要内容 一、引言 二、周环反应的分类及理论解释 分类： 1.电环化反应(electrocyclic reactions) 2.环加成反应(cycloaddition reactions) 3.σ-键迁移反应(sigmatropic rearrangement) 理论解释： 1.前线轨道理论 2.分子轨道对称性守恒 3.芳香过渡态理论 三、总结 引言 在本科学习过两类反应： 离子反应：通过键的异裂而产生的C +、C -为中间体 自由基反应：通过键的均裂而产生的C ．为中间体 但是，有没有其它类型的反应呢？ 1912年 Claisen 重排等 1928年 Diels-Alder 反应，研究相当深入，应用广泛 + O OH

但这类反应没有检测到反应中间体，不服从上述两种反应机理，不受溶剂极性影响，不被酸碱催化，也不受自由基引发剂或淬灭剂的影响,是一类很特殊的有机反应，一度认为是没有机理的反应，困惑化学界50多年（从1912年Claisen 反应起）。 1958年Vogel 报道了一个有趣的反应： 而得不到更稳定的： 或者不稳定的： 1961年荷兰Leiden 大学Prof.Haringa 研究己三烯关环时，得到的是CH 3—、H —反式的关环产物。 该校Oosterhoff 教授认为，加热和光照所引起的化学反应的立体化学不同可能是由于受到其他因素（如共轭己三烯的轨道对称性）的影响，并进一步提出是受最高占据轨道和节点数控制的。这一见解Haringa 作为脚注发表在四面体上。这已经接近了分子轨道对称性守恒大门，可以说已经踏入了一只脚。 CO 2Me 2Me trans-tran H CO 2Me H CO 2Me △120℃ CO 2Me CO 2Me cis-trans

有机膦及金属催化的原位生成的两性离子与1,3-偶极子的环加成反应

有机膦及金属催化的原位生成的两性离子与1,3-偶极子的环加 成反应 含氮杂环化合物在农药、医药、材料以及其他精细化工领域中占有重要地位。探索绿色、经济、高效的合成方法,用以构建含氮杂环化合物显得尤为重要。 1,3-偶极环加成反应作为构建杂环化合物的重要手段之一,也因此受到了越来越多的关注。本文发展了有机膦及金属催化的原位生成的两性离子与1,3-偶极子的环加成反应,构建了一系列多元含氮杂环化合物,以期望筛选出农药新品种。 本文发展了有机膦催化的酞嗪衍生的甲亚胺叶立德与联烯酸酯的新型[3+2]环加成反应,在温和的条件下,以91%-99%的产率构建了一系列酞嗪并四氢吡咯 类衍生物,此外还分别以88%产率得到异喹啉并四氢吡咯以及79%产率得到哒嗪并二氢吡咯类化合物,当反应扩大至克级规模时,仍然可以保持98%产率。此反应丰富了有机膦催化领域的[3+2]环加成反应,为合成新型吡咯类杂环化合物提供借鉴参考。 本文发展了首例手性膦催化的不对称[4+3]环加成反应。在Kwon手性膦催化下,联烯酸酯与喹唑啉衍生的偶氮次甲基亚胺发生不对称[4+3]环加成反应,可以高达98%产率,33:1 dr的非对映选择性以及96%ee的对映选择性得到喹唑啉并四氢二氮杂卓类化合物,此外,[4+3]环加成产物经氧化开环,可在保持手性的情况下,以高产率得到了系列单环的四氢二氮杂卓类化合物。 本文发展了铜催化1,3-偶极子对1,3-偶极子的不对称[3+3]环加成反应。在四氟化硼(四乙腈)铜与手性二茂铁配体催化下,酞嗪衍生的甲亚胺叶立德与亚胺乙酸酯衍生的甲亚胺叶立德可以高达99%产率,>20:1 dr的非对映选择性以及

环加成反应简介

环加成反应 摘要：环加成反应在有机合成中有非常重要的应用，其基础理论前线轨道理论也是有机化学中非常重要的理论。本文主要简介环加成反应和前线轨道理论，并对前线轨道在环加成反应中的应用做简要介绍。 关键词：环加成反应前线轨道理论 Diels-Alder反应 环加成反应(Cycloaddition Reaction)是两个共轭体系结合成环状分子的一种双分子反应, 它是由两个或多个不饱和化合物(或同一化合物的不同部分)结合生成环状加合物，并伴随有系统总键级数减少的化学反应。这类反应是合成单环及多环化合物的一种重要方法。有关环加成反应最早是德国化学家Diels与其学生Alder等在1928年通过环戊二烯与顺丁烯二酸酐发生[4＋2]环加成实现的。常见的环加成反应类型除[4＋2]外，还包括[3＋2], [2＋2＋2], [3＋2＋2], [4＋2＋2]等。环加成反应的主要特点是可以将不饱和链状化合物直接转变成环状化合物，包括三元、四元到九元、十元环等,且原子利用率高。在天然产物的全合成、药物化学等领域有着广泛的应用。 1、前线轨道理论简介 前线轨道是由日本理论化学家福井谦一提出的，他指出化合物分子的许多性质主要出最高占据分子轨道相最低未占分子轨道所决定的。凡是处于前线轨道的电子，可优先配对。这对选择有机合成反应路线起决定性作用。鉴于前线轨道理论对于有机化学发展的重要性，他获得了1981年的诺贝尔化学奖。 1.1 前线轨道的几个基本概念 分子周围的电子云，根据能量的不同，可以分为不同的能级轨道，根据能量最低原理，电子优先排入能量低的轨道。前线轨道理论中，将 用HOMO表示；未占有电子的能量最低的轨道称之 为最低占有轨道，用LUMO表示（如图1-1）。有的 共轭轨道中含有奇数个电子，它的最高已占有轨道 只有一个电子，这种单电子占有的轨道称之为单占 轨道，用SOMO表示。在分子中，HOMO轨道对于电 子的束缚最为薄弱，LUMO轨道对电子的吸引力最 强，因而前线轨道认为，分子加发生化学反应，本 质上就是HOMO轨道与LUMO轨道的相互作用，形成 新的化学键的过程。特别的，SOMO在前线轨道理 论中即可作为HOMO处理，也可作为LUMO处理。我 们将HOMO轨道和LUMO轨道统称为前线轨道，用 FOMO表示，前线轨道上的电子称为前线电子。所 以，在分子间化学反应过程中，最先作用的轨道是 前线轨道，起关键作用的电子为前线电子。图1-1 丁二烯前线轨道示意图