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【今日化學(xué)前沿】變廢為好,副產(chǎn)物也能催化好反應(yīng)

來源:化學(xué)加(20160325)      2016-03-31
導(dǎo)讀:眾所周知,有機反應(yīng)中常常伴隨著一些副產(chǎn)物的生成,這不僅對反應(yīng)的分離純化造成了一定的困難,也降低了合成的效率,不符合原子經(jīng)濟(jì)性的要求。因此,如何減少副產(chǎn)物,或者利用好副產(chǎn)物則是化學(xué)家們長期關(guān)注的問題。

近期,蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的許鵬飛課題組就在J. Org. Chem上發(fā)表文章(DOI: 10.1021/acs.joc.5b02618),報道了一個非常有意義的變廢為好,利用反應(yīng)的副產(chǎn)物原位催化好反應(yīng)的成功案例。作者利用Wittig反應(yīng)的副產(chǎn)物三苯氧磷原位催化,實現(xiàn)了生成的雙鍵的溴化反應(yīng),一鍋法以較高的產(chǎn)率和選擇性高效實現(xiàn)了重要的合成子——雙溴代或者多溴代酯的合成。

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Wittig反應(yīng)是一類很重要的將醛酮化合物的羰基轉(zhuǎn)化為雙鍵的反應(yīng),在有機合成中具有重要的應(yīng)用價值,曾獲得1979年的諾貝爾化學(xué)獎。但Wittig反應(yīng)中也產(chǎn)生了當(dāng)量的三苯氧磷,既不利于分離純化,也不符合原子經(jīng)濟(jì)性,三苯氧磷也因此不受化學(xué)家們的待見。

這次,許鵬飛教授團(tuán)隊則是希望在Wittig反應(yīng)之后,不分離,原位加入草酰溴,和三苯氧磷一起作用,對生成的雙鍵進(jìn)行溴化,達(dá)到了變廢為好的目的。首先,作者對反應(yīng)條件進(jìn)行了篩選,第一步Wittig反應(yīng)在DCE作溶劑,室溫下反應(yīng)就能以較高產(chǎn)率得到E式烯烴為主的產(chǎn)物,E,Z選擇性大于19:1。緊接著,原位加入草酰溴,40 ℃下反應(yīng),就能得到1,2-二溴代產(chǎn)物,dr值大于19:1,而其它溶劑都不如DCE效果好。

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有了最佳反應(yīng)條件,作者也對反應(yīng)底物進(jìn)行了擴(kuò)展,無論是脂肪醛還是芳香醛,都能以較好的產(chǎn)率和大于19:1的dr選擇性得到溴代酯。更值得一提的是,α,β-不飽和的芳香醛也能在升高溫度的條件下發(fā)生相同的反應(yīng),生成α,β,γ,δ-四溴代的酯。

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作者也提出了反應(yīng)可能的機理,首先,Wittig反應(yīng),由于是較穩(wěn)定的Ylide,主要生成E式雙鍵,副產(chǎn)物三苯氧磷和加入的草酰溴反應(yīng),釋放出二氧化碳和一氧化碳,生成了溴試劑,進(jìn)而對雙鍵進(jìn)行親電加成,生成三元環(huán)溴鎓中間體,溴負(fù)離子再進(jìn)攻溴鎓中間體就生成了1,2-二溴代的產(chǎn)物。

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總之,許鵬飛教授課題組在前期研究的基礎(chǔ)上,通過仔細(xì)觀察和大膽設(shè)想,使得常規(guī)的Wittig反應(yīng)的副產(chǎn)物三苯氧磷變廢為好,原位催化了后續(xù)的溴代反應(yīng),不僅使副產(chǎn)物得到了很好地利用,也一定程度上提高了合成效率。事實上,三苯氧磷是很多有機反應(yīng)的副產(chǎn)物,因此,三苯氧磷也有可能被用于許多這樣的一鍋法串聯(lián)反應(yīng)中,相信有機化學(xué)家們還會有更多的這樣變廢為好的案例涌現(xiàn),讓我們拭目期待。

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