鋅粉促進(jìn)水相“一鍋”合成1-苯基-3-丁烯-1-醇

嚴(yán)文君，王 麗，甘賢雪，李 娜

（宜賓學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，四川 宜賓 644007）

鋅粉促進(jìn)水相“一鍋”合成1-苯基-3-丁烯-1-醇

嚴(yán)文君，王 麗，甘賢雪，李 娜

（宜賓學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，四川 宜賓 644007）

室溫下，在水相中以Zn粉為媒介，苯甲醛和烯丙基溴為底物快速、高效地合成1-苯基-3-丁烯-1-醇。同時，也給出了可能的反應(yīng)機(jī)理。

1-苯基-3-丁烯-1-醇；苯甲醛；烯丙基溴；水相

隨著分子合成從結(jié)構(gòu)研究向功能研究轉(zhuǎn)變,我們必須不斷研究找出有效的方法來獲得各種所需的具有一定功能的分子[1]，1-苯基-3-丁烯-1-醇是重要的有機(jī)化工中間體，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、化妝品等工業(yè)。尤其是在醫(yī)藥方面，以該中間體為原料的醫(yī)藥品種有抗腫瘤藥物、抗艾滋病藥物、中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制藥物和抗增殖藥物以及合成大環(huán)內(nèi)酯、聚羥基類天然產(chǎn)物、聚醚抗生素，等等[2-4]。利用烯丙基有機(jī)金屬試劑對羰基化合物的加成反應(yīng)是制備1-苯基-3-丁烯-1-醇的一個極其重要的反應(yīng)[5,6]，然而它們的反應(yīng)條件極為苛刻，必須在嚴(yán)格的無水無氧條件下進(jìn)行，使用大量的有機(jī)溶劑，而且制備烯丙基的Grignard試劑中常伴隨著大量的烯丙基偶聯(lián)產(chǎn)物，所以用烯丙基的Grignard試劑來合成1-苯基-3-丁烯-1-醇并不理想[7]。學(xué)者們對金屬烯丙基與羰基化合物的反應(yīng)作了很多改進(jìn)。Souppe等[8]報道了用二碘化釤與烯丙基溴(碘)制得三價有機(jī)釤，再與醛、酮反應(yīng)，合成1-苯基-3-丁烯-1-醇。Clayden等[9]研究了烯丙基硼在二碘化釤作用下與醛、酮反應(yīng)，生成相應(yīng)的1-苯基-3-丁烯-1-醇，等等，但這些反應(yīng)無一不是在大量的有毒溶劑下進(jìn)行。近年來國際上崛起的水相金屬有機(jī)化學(xué)研究新領(lǐng)域，突破了傳統(tǒng)的金屬有機(jī)反應(yīng)必須在無水無氧條件下進(jìn)行的禁區(qū)，開發(fā)了一些能在溫和條件下進(jìn)行的水相或水——有機(jī)相金屬有機(jī)反應(yīng)。這些反應(yīng)的特點是：不必處理易燃的無水溶劑，可以免去某些官能團(tuán)的保護(hù)及去保護(hù)的步驟，水溶性化合物，如碳水化合物等能直接進(jìn)行反應(yīng)。另外，水相或水——有機(jī)相金屬有機(jī)反應(yīng)還具有立體選擇性高，反應(yīng)速率快和產(chǎn)率高等優(yōu)點。鋅作為最早被發(fā)現(xiàn)可以參與水相反應(yīng)的金屬，能夠在水相中較穩(wěn)定存在，活潑性也比較強。雖然它參與的反應(yīng)通常有少量副反應(yīng)發(fā)生，但它的價格比較便宜，基本上沒有毒性，是一種較好的烯丙基化反應(yīng)參與試劑。然而在純水相中利用活化的金屬鋅促進(jìn)1-苯基-3-丁烯-1-醇的合成尚未見報道。

本文以苯甲醛和烯丙基溴為原料在Zn粉促進(jìn)下水相中“一鍋”合成出了1-苯基-3-丁烯-1-醇。該反應(yīng)操作簡便、條件溫和、產(chǎn)物易處理、產(chǎn)率高、符合綠色環(huán)保要求，是合成1-苯基-3-丁烯-1-醇的可行方法，具有一定的實用價值。其合成反應(yīng)如圖1所示。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

紅外光譜儀為Alpha Centauri FI-IR型儀器；核磁共振譜用Bruker公司 Mercury-Plus 400MHz型核磁共振儀測定，以氘代氯仿作為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)；質(zhì)譜用QP-1000A GC-MS測定，EI源；熔點測定用顯微熔點測定儀測定，溫度計未校正；實驗中所用苯甲醛、烯丙基溴為Alfa Aesar試劑；鋅粉按文獻(xiàn)[10]方法活化；其他均為國產(chǎn)A.R.級試劑。

圖1

1.2 1-苯基-3-丁烯-1-醇的合成

在三頸瓶中加入5 mL H2O和0.26 g（4 mmol）鋅粉，0.37g（3.5 mmol）苯甲醛，0.54g（4.5 mmol）烯丙基溴，室溫下攪拌8 h，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)瓶中加入飽和的氯化銨溶液，攪拌10分鐘。分出有機(jī)相，水相再用乙醚萃取，合并的有機(jī)相用MgSO4干燥后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得粗產(chǎn)品。將粗產(chǎn)品進(jìn)行柱層析 （硅膠，200目～300目；V石油醚 :V乙酸乙酯＝15:1）分離得到純品。

1.3 產(chǎn)物1-苯基-3-丁烯-1-醇的光譜數(shù)據(jù)

1-Phenylbut-3-en-1-ol:Oil,IR(υ/cm-1):3372,3073,2916,1641,1493,1446,1041,999,916,757,700;1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ=7.36-7.25(m,5H),5.86-5.75(m,1H),5.18-5.12(m,2H),4.73(q,J=5.6 Hz,1H).2.55-2.47(m,2H),2.16(s,1H);13C NMR(100 MHz,CDCl3):δ=143.8,134.4,128.3,127.5,125.7,118.4,73.2,43.8;EIMS(m/z,%):148(M+,0.3),131(3.0),107(100.0),91(2.8),79(88.6),77(54.8),51(22.9),39(43.5).

通過對照產(chǎn)物的IR、1H NMR、13C NMR譜、MS數(shù)據(jù)和譜圖，與1-苯基-3-丁烯-1-醇標(biāo)準(zhǔn)譜圖[11]完全一致。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)條件的選擇

我們考察Zn粉促進(jìn)下，苯甲醛和烯丙基溴在不同的溶劑、不同的金屬、不同的反應(yīng)時間、不同的反應(yīng)溫度、不同的原料配比對“一鍋”合成1-苯基-3-丁烯-1-醇的影響，并對反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，反應(yīng)結(jié)果見表1和表2。

表 1 “一鍋”合成1-苯基-3-丁烯-1-醇條件的優(yōu)化

從表1中可以看出，金屬在該反應(yīng)中起著促進(jìn)作用，對反應(yīng)產(chǎn)物1-苯基-3-丁烯-1-醇產(chǎn)率的影響很大，在該反應(yīng)中，選擇多種常見金屬，實驗發(fā)現(xiàn)鋁粉起不到催化的作用，并且同等反應(yīng)條件下鋅粉的促進(jìn)能力最強，產(chǎn)率最高，其后依次為鉛、鎂、錫。另外，我們也對反應(yīng)時間進(jìn)行了優(yōu)化，在金屬鋅促進(jìn)下，反應(yīng)時間為8 h時，產(chǎn)率最高，反應(yīng)時間再延長，反應(yīng)產(chǎn)率略有降低，發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)物增多。表2列出了苯甲醛和烯丙基溴的用量對產(chǎn)率的影響。在反應(yīng)中，隨著烯丙基溴用量的增大，1-苯基-3-丁烯-1-醇產(chǎn)率提高，但超過一定量后，由于副反應(yīng)發(fā)生，副產(chǎn)物的增加，使得產(chǎn)率降低。實驗表明：n(苯甲醛):n（烯丙基溴）＝1:1.3時，1-苯基-3-丁烯-1-醇的產(chǎn)率為82.3%。

表 2 n(苯甲醛):n（烯丙基溴）對產(chǎn)率的影響

另外，反應(yīng)溫度對該反應(yīng)也有著顯著的影響，在n(苯甲醛):n （烯丙基溴）:n （Zn）=1:1.3:1.2 加熱條件下，反應(yīng)8 h，產(chǎn)物1-苯基-3-丁烯-1-醇產(chǎn)率為 68.5%，室溫攪拌時產(chǎn)率為82.3%，可見當(dāng)反應(yīng)溫度升高時產(chǎn)率反而會降低。

2.2 反應(yīng)機(jī)理

李朝軍[12]曾經(jīng)在 1998年的時候提出了一個單電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)機(jī)理，在金屬鎂的表面上，烯丙基溴芳香醛都轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的自由基負(fù)離子分別與芳香醛以及烯丙基溴反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物。這種金屬插入碳鹵鍵中間的反應(yīng)機(jī)理在水相中只適用于 B，In，Si，Sn，Ge，Pb 等過渡金屬[13]。本實驗中采用金屬Zn作為反應(yīng)底物，基本上也能實現(xiàn)金屬插入反應(yīng)，所以認(rèn)為該機(jī)理適合本反應(yīng)。另外，通過實驗發(fā)現(xiàn)，鋅的活性中等，能夠平穩(wěn)促進(jìn)反應(yīng)，并能夠得到很令人滿意的產(chǎn)率。

圖2

3 結(jié)語

本文從環(huán)境友好的角度出發(fā)，研究了純水做溶劑下鋅粉促進(jìn)高產(chǎn)率“一鍋”合成1-苯基-3-丁烯-1-醇，為有用中間體1-苯基-3-丁烯-1-醇的合成提供了一種有效合成方法。我們的方法反應(yīng)時間短、產(chǎn)率高、條件溫和、不使用有機(jī)溶劑，操作簡單易行，它符合“綠色化學(xué)”的基本要求，為力求從根本上消除溶劑污染、保護(hù)環(huán)境提供了綠色有機(jī)合成的方法。

[1](a)Arya,P．;Chou,D．T．;Beak,M．G．Diversity－Based Organic Synthesis in the Era of Genomics and Proteomics[J]．Angew．Chem．,Int．Ed．2001（40）339～346．(b)Schreiber,S．L．Target－oriented and diversity－oriented organic synthesis in drug discovery[J]．Science 2000（287）：1964～1969．

[2]Nicolaou K C,Ninkovic S,Sarabia F．Total syntheses of epothilonesA and B via a macrolactonization－based strategy[J]．J Am Chem Soc,1997（119）：7974～7991．

[3]Germay O,Kumar N,Thomas E．Total synthesis of pamamycin 607:applications of remote asymmetric induction in organic synthesis[J]．Tetrahedron Lett,2001（42）:4969～4974．

[4]Frissen R W,BlouinM．A simp le and highly efficient synthesis of β－amino－α,β－unsaturated ester via sonochemical Blaise reaction[J]．Tetrahedron Lett,1997（38）:443～446．

[5]Ishino Y,Mihara M,Kageyama M．Metal zinc－promoted gembisallylation of acid chlorides with allyl chlorides in the presence of chlorotrimethylsilane[J]．Tetrahedron Lett．2002 （43）：6601～6604．

[6]Gomes P,Gosmini C,Perichon J．Allylation of Carbonyl Compounds by Allylic Acetates Using a Cobalt Halide as Catalyst[J]．Synthesis 2003（12）：1909～1915．

[7]Gilman H,McGlumphy H．The (independent)preparation of allylmagnesium bromide [J]．Bull．Soc．Chim．Fr．1928（43）：1322～1328．

[8]Grirard P,Namy J L．Mild preparation of SmI2 and YbI2 and their use as reducing or coupling agents[J]．J．Am．Chem．Soc．1980,102(8)：2693～2698．

[9]Clayden J,Julia M．Homoallylic alcohols from samarium diiodide－mediated coupling of allylic sulfones with carbonyl compounds[J]．J．Chem．Soc．,Chem．Commun．1994（19）：2261～2262．

[10]Knochel P,Yeh M C P,Berk S C,et al．Synthesis and reactivity toward acyl chlorides and enones of the new highly functionalized copper reagents RCu(CN)ZnI[J]．J Org Chem,1988（53）:2390～2392．

[11]Jang T－S,Keum G,Kang S B,Chung B Y,Kim Y．Palladium－Catalyzed Allylation of Carbonyl Compounds with Various Allylic Compounds Using In–InCl3 in Aqueous Media[J]．Synthesis 2003（5）:775～779．

[12](a)Anastas P T,Warner J C,Green Chemistry:Theory and Practice;Oxford University Press:New York,1997;(b)Li C J,Chan T H,Organic Reactions in Aqueous Media;John Wiley&Sons:New York,1997．

[13]譚翔暉，趙暉，侯永泉，等．各種金屬參與的水相Barbier－Type 反應(yīng) [J]．有機(jī)化學(xué),2004（24）:987～1003．

One-pot synthesis of 1-phenylbut-3-en-1-ol by Zinc Mediated in aqueous media

YAN WenJun,WANG Li,Gan XianXue,LI Na
(YiBin College of Chemistry and Chemical Engineering,YiBin Sichuan 644007,China)

A rapid and efficient procedure for the preparation of 1-phenylbut-3-en-1-ol have been achieved at room temperature by zinc-mediated in aqueous media.Based on our experimental results this paper proposes the general reaction mechanism.

1-phenylbut-3-en-1-ol;benzyl aldehyde;allyl bromide;aqueous media

O69

A

1674－5787（2010）02－0149－03

2010-03-06

本課題得到宜賓學(xué)院院級青年基金項目（編號：2008QJ33、2008QJ30）支持。

嚴(yán)文君，男，山西朔州人，碩士研究生，助教，主要從事高分子固載催化劑的不對稱合成、金屬有機(jī)合成以及精細(xì)有機(jī)合成方面的研究；王麗，女，四川宜賓人，碩士研究生，講師，主要從事化學(xué)、生物傳感器及有機(jī)合成方面的研究；甘賢雪，男，四川宜賓人，碩士研究生，副教授，主要從事有機(jī)合成、化學(xué)傳感器方面的研究；李娜，女，山西太原人，碩士研究生，講師，主要從事電分析化學(xué)、生物傳感器及有機(jī)合成方面的研究。

責(zé)任編輯 李 燕