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开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字） 一、 拟研究的问题 本实验室长期对各种产物的化学合成途径进行方法学可行性研究。基于本实验室的前期研究以及已有文献报道，决定进行某合成途径中中间产物alpha;-甲基芳基乙烯合成的合成研究，拟使用不同取代基的原料如对甲氧基，邻甲基等等进行wittig反应合成alpha;-甲基芳基乙烯及其溴代产物的合成。通过文献调研本试验重新选择了一部分不同取代基的原料进行合成研究，进而验证alpha;-甲基芳基乙烯现有合成方法的可行性以及探究新的合成路线，因此基于本实验室设计的合成路线上另行设计了一项合成方法学实验。
二、 采用的研究手段 本合成方法学研究中所采用的研究手段包括文献调研、有机合成、试验条件优化、纯化分离、数据分析，通过对方法学研究中合成路线不同反应条件的优化，验证最佳合成条件与合成产率。
三、 文献综述 1、 烯烃 烯烃是指含有烯烃是指含有C=C键（碳-碳双键）（烯键）的碳氢化合物。为不饱和烃。一根键为较为稳定的sigma;键而另一根为能量较高的Pi;键，不稳定，容易断裂，发生加成反应。 单链烯烃分子通式为CnH2n，常温下C2C4为气体，是非极性分子，不溶或微溶于水。具有反应活性，可发生氢化、卤化、水合、卤氢化、次卤酸化、硫酸酯化、环氧化、聚合等加成反应，还可氧化发生双键的断裂，生成醛、羧酸等。 烯烃可由卤代烷与氢氧化钠醇溶液反应制得，也可由醇失水或由邻二卤代烷与锌反应制得。小分子烯烃主要来自石油裂解气。 烯烃的化学性质比较稳定，但比烷烃活泼。考虑到烯烃中的碳-碳双键比烷烃中的碳-碳单键强，所以大部分烯烃的反应都有双键的断开并形成两个新的单键。 烯烃的特征反应都发生在官能团C=C 和 C-H 上。 2、 Wittig反应 由于C=C键应用十分广泛，可以进行诸如加成等十分有价值的反应，在化学合成的过程中，很多情况下都需要在原料中引入C=C键。而直接引入C=C键比较困难，此时若原料中有羰基即可使用wittig反应将其反应为C=C键。 Wittig反应又称为叶立德反应或维蒂希反应，此反应是由仲烃基溴(较典型)与三苯磷作用生成叶立德(Ylides，分子内两性离子)，后者与醛或酮反应(Wittig 反应)，给出烯烃和氧化三苯磷[1]。
图一.wittig反应机理 由于在反应过程中中间体叶立德的稳定性差异，可将反应分为不稳定的叶立德反应和稳定的叶立德的反应。 当 RRCHBr 中，R 和R 是氢原子或简单烷基，则烃基三苯基磷盐的alpha;-H 酸性较弱，需较强的碱（常用叔丁基锂或苯基锂）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。 产物如有立体异构，则一般得到 E 和 Z 的混合物. 如用苯基锂制备叶立德，并且使反应在较低温度下进行，则产物以 E 异构体为主。 当 RRCHBr 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。当产物有主体异构存在时，E- 异构体通常占优。 Wittig反应主要可以用于合成各种需要有烯键的化合物。例如环外烯键化合物的合成，制备醛和酮。 3、 alpha;-甲基芳基乙烯 alpha;-甲基芳基乙烯是一种重要的化工原料，在受热或有催化剂作用下进行加聚反应得到低聚物，作为合成树脂和塑料的原料。同时也可以作为许多化合物的合成原料[2]。 未活化烯烃的异二官能团化一直是在产生致密官能化有机分子广泛使用的策略。烯烃的亲电卤素诱导反应非常有效，因此烯烃的异二官能团化得以顺利进行[3]。虽然这些反应有很大的挑战性，但过去几年这一领域取得了很大的进步。例如催化不对称卤代内酯化[4]，卤代氨基化[5]。卤代醚化[6]，和烯烃的其他卤代官能化反应。其中Denmark and Burk等人对催化不对称卤代环化反应进行了广泛的研究[7]，同样的路易斯碱化作用，也被Yeung等人提出作为关键。用于氨基硫代氨基甲酸酯衍生物催化的溴环化反应。 Chandra和Santanu等人报道了一种用于beta;，gamma;-不饱和肟的高度对映选择性碘醚化的催化方法，通过该方法可以直接得到含有四元立体异构中心的对映体富集的D2-异恶唑啉，而不是没有选择性的立体异构混合产物[8]。
图二. D2-异恶唑啉合成途径 在他们的反应中，使用beta;，gamma;-不饱和肟与N-碘代琥珀酰亚胺在催化剂的作用下生成具有溴代的D2-异恶唑啉。而作为反应原料的beta;，gamma;-不饱和肟则需要另外的合成途径将其合成出来。其途径如下图： 1. 使用苯乙酮衍生物进行wittig反应得到alpha;-甲基芳基乙烯 2. alpha;-甲基芳基乙烯与N-溴代琥珀酰亚胺反应将alpha;-甲基芳基乙烯溴代 3. 溴代过后即与苯甲酮衍生物进行反应生成反应产物3 4. 然后将羟基氧化为酮 5. 最后使用羟胺反应生成肟。
图三. beta;，gamma;-不饱和肟合成途径 可以发现在制备beta;，gamma;-不饱和肟的过程中，中间产物有alpha;-甲基芳基乙烯以及溴代物，因此本课题的目标就是寻找更好的方法合成alpha;-甲基芳基乙烯以及溴代物，作为后续其他合成的反应的原料。 4、 alpha;-甲基芳基乙烯的合成以及溴代 通过查阅文献，alpha;-甲基芳基乙烯的合成使用苯乙酮衍生物反应通过wittig反应进行反应相对产率较高且较为经济。使用的溶剂一般为四氢呋喃[9-11]。 Wittig反应完成后，可以使用NBS在四氢呋喃作为溶剂的环境中进行溴代反应。 5、 参考文献 [1] 谢建刚．wittig 反应的三个机理[J]．中州大学学报（2）：88-89． [2] 王文涛，李健秀，王建刚．alpha;-甲基苯乙烯系列低聚物的合成[J]．应用化学，2006（09）：1063-1065． [3] CABRE A, GIUSEPPE S, GREGORI U, et al. Iridium-Catalyzed isomerization of N-Sulfonyl aziridines to allyl amines[J]. Organic Letters, 2018, 20(18): 5747-5751. [4] Y.A.Cheng, T.Chen, C.K.Tan, J.J.Heng, Y.-Y.Yeung, J.Am.Chem.Soc. 2012, 134, 16492-16495 [5] L. Zhou, D. W. Tay, J. Chen, G. Y. C. Leung, Y.-Y. Yeung, Chem. Commun. 2013, 49, 44124414; [6] S. E. Denmark, M. T. Burk, Org. Lett. 2012, 14, 256259 [7] For an excellent review on Lewis base catalysis, see: S. E. Denmark, G. L. Beutner, Angew. Chem. 2008, 120, 15841663; Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 15601638. [8] Chandra Bhushan Tripathi, Santanu Mukherjee, Catalytic Enantioselective Iodoetherification of Oximes [J]. Angewandte CHEMIE-INTERNATIONAL Edition, 2013, 52(32): 8450-8453. [9] Felix Scheidt, Jessica Neufeld, Michael Schafer, Christian Thieho, and Ryan Gilmour, Catalytic Geminal Diuorination of Styrenes for the Construction of Fluorine-rich Bioisosteres[J]. Organic letters, 2018, 20, 80738076 [10] Alejandro Parra, Laura Amenos, Manuel Guisan-Ceinos, Aurora Lopez, Jose Luis Garca Ruano, and Mariola Tortosa, Copper-Catalyzed Diastereo- and Enantioselective Desymmetrization of Cyclopropenes: Synthesis of Cyclopropylboronates, Journal of the American chemical society, 2014, 45, 15833-15836 [11] Anon. Copper-Catalyzed Diastereo- and enantioselective desymmetrization of cyclopropenes: synthesis of cyclopropylboronates[J]. Journal of the American Chemical Society, 136(45): 15833-15836. 还要 |
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