12第十二章 有机合成试剂概述

有机磷的特点：
➢ 毒性大，用于农药、除草剂、神经毒剂等
常见的有机磷农药： 敌百虫、敌敌畏、对硫磷、久 效磷、乐果、马拉硫磷、草甘膦、异稻瘟净等
➢ 配位能力强，可用于金属催化剂的配体
Pd(Ph3)3Cl2，Pd(Ph3)4等
➢ 磷酸类衍生物阻燃性能好，用于阻燃剂等
9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂（DOPO），甲基 膦酸二甲酯（DMMP）等
第十二章 有机合成试剂
有机磷、硅、硼和钯试剂
12.1 有机磷试剂
定义：
➢ 含碳－磷键的化合物（称为膦）或含有机基团 的磷酸衍生物，主要包括以下几类：
三配位磷化合物，如三烷基膦和亚磷酸三烷基酯
类似于氮的有机物，但PR3的亲核性和碱性比NR3强，因 为磷较氮体积大，电负性小
四配位磷化合物，如季鏻离子R4P+等 五配位磷化合物，如PPh5等膦烷 六配位磷化合物，如六配位磷阴离子和环状磷酸酯
氧化反应
12.Βιβλιοθήκη Baidu 有机硼试剂
有机硼主要包括硼烷、烃基硼烷及烃基硼 酸/酯等
➢ 硼烷和烃基硼烷都是亲电试剂，硼带有负电性 ➢ 烃基硼酸/酯则主要用于Suzuki反应
有机硼试剂的制备：
➢ 烃基硼烷：
对不饱和烃进行硼氢化反应可制备烷基硼试剂
94%
3
B2H6
B
R
R' +
O
6% R'
R B
水解制备
有机硼试剂的反应： 一、硼烷的反应
➢ 1、氧化反应：
硼原子被羟基取代成醇，如硼氢化－氧化反应：
反应通常使用碱性H2O2作为氧化剂 制备醇时通常使用乙硼烷为原料，遵守反马氏规则
➢ 2、质子分解反应：硼被氢取代还原为烃
反应条件：质子酸中回流，是特殊的还原方式
➢ 3、羰基化反应：烃基硼烷与CO加成得硼酸酯 衍生物，不同处理可得不同产物：
有机合成中的有机磷试剂——膦叶立德：
➢ 叶立德的含义：
叶立德是Ylide的音译，指的是正负电荷在相邻原子 上的内盐，如P+－C-结构
➢ 制备：
三烷基膦与卤代烃制备的季膦盐碱性下脱氢
PPh3+CH3Br [Ph3P+ -CH3]BrPhLi Ph3P=CH2 Ph3P+ -CH2-
其他制备方式：卡宾与膦作用或Ph3PCl2与活性亚甲 基反应
反应机理与Heck反应相似
➢ Suzuki反应的特点：
反应条件相对较温和，不受水的影响 反应后的含硼副产物容易除去，提纯方便 硼试剂对于多数官能团保持稳定，反应选择性高，
空间位阻影响不大
卤代物比较：碘代芳烃>溴代芳烃>氯代芳烃
12.3 有机硅化合物
硅原子的特性：
NaBH4
硼酸酯衍生物
乙二醇－水，加 热后加H2O2
乙二醇，加热 后加H2O2
➢ 4、共轭加成：
氧存在下烃基硼烷与α,β－不饱和羰基化合物发生共 轭加成，加成产物水处理得到烃基化羰基产物：
反应依照自由基加成方式进行，烃基加成在远离羰 基的β－C上，且烃基碳的立体构型保持不变
➢ 5、其他反应：
膦叶立德的反应：
➢ 叶立德结构中的碳是能稳定存在的强亲核试剂
一、与羰基化合物的反应：
➢ 反应生成烯烃，称为Wittig反应 ➢ 从形式上，羰基氧换为Ph3P=CRR’中的碳结构
R1R2C=O
R1R2C=CRR’
➢ 反应优点：
位置专一，任意羰基都能反应 立体专一，稳定叶立德优先生成反式结构 双键不迁移，与α,β－不饱和羰基不发生1，4－加成
R1R2BCH2CH=CH2 (b)
R1B(OR2)2 + R3Li
R1R3B(OR2) + R2OLi
(c)
➢ 硼酸和硼酯：
硼酯常使用硼酸与醇的脱水制备
硼酸三丁酯的制备：
B(OH)3 + n-C4H9OH 加热脱水 B(OC4H9)3 + H2O 烃基硼酸则常使用格氏试剂与硼酸酯或硼烷加成－
Wittig反应的立体选择见p105表5－1
➢ 反应机理：亲核加成－分解过程
O-
O + - CH2-P+ Ph3
CH2-P+ Ph 3
首先加成得内膦盐
O CH2-PPh 3
O=PPh3 +
CH 2
内膦盐经四元环中间体分解为产物
证明：加入HBr和低温状态都能获得关键中间体
➢ Wittig反应的缺点：
酰基膦叶立德
➢ 使用酯或硫代酯代替酰氯可以提高膦叶立德的 利用率
三、偶联反应：
➢ 具有α－H的膦叶立德在氧作用下偶联生成对称 烯烃
Ph3P=CHR + O2
RCH=CHR + PH3PO
偶联反应
➢ 不具有α－H的膦叶立德则在氧作用下生成酮
Ph3P=CRR’ + O2
RR’C=O + PH3PO
➢ 最重要的是用于Suzuki 偶联反应 ➢ Suzuki Coupling反应：
芳基或烯基硼化合物与芳或烯基卤化合物在碱性条 件Pd催化下交叉偶联得到芳-芳单键产物的反应
是钯催化的四个重要人名反应中的一个
反应底物：二烷基亚硼酸或酯、烷基硼烷等，卤代 物为溴或碘化合物
催化剂：Pd的膦配合物，如Pd(OAc)2-PPh3 、 Pd(PPh3)4 、 Pd(PPh3)2Cl2 等
➢ 其他方法：（金属有机法）
无法通过普通法制备的硼烷可通过二烷基硼烷与铜 锂试剂反应 （法a）
格氏试剂与卤代甲硼烷反应制备 （法b） 有机锂试剂与烷氧基有机硼试剂反应制备 （法c）
R1R2BH + R32CuLi
R1R2BR3 + [R3CuH]-Li+
(a)
R1R2BCl + H2C CHCH2MgBr
偶联反应，硼烷偶联得到烃类 异构化反应：重排生成位阻最小的结构 置换反应：烃基硼烷生成另一种烃基的硼烷的反应
➢ 6、与有机金属试剂的反应
硼烷与有机金属试剂（常为锂试剂和格氏试剂）反 应后水解可得烃基硼酸，用于芳香硼酸的合成
为避免硼烷分解，常使用一锅法制备
二、烃基硼酸/酯类化合物的反应：
需要使用强碱，成本高 产物三苯氧磷难分离 顺反产物有时难控制
➢ Wittig反应改进：
亚磷酸酯代替三烷基膦，在醇钠等稍弱的碱中反应， 称为Wittig－Horner反应
二、酰化反应
➢ 带有α－H的膦叶立德可以与酰氯得到酰基膦叶 立德，随后可处理得炔或者酮
Ph3P+CH2RCl-