合成偕二鹵代烯烴的新方法

李 怡, 鄭 忠, 劉 春, 李 潔, 劉凱婷, 張印紅, 王滿剛

(西北民族大學 化工學院，甘肅 蘭州 730000)

·研究簡報·

合成偕二鹵代烯烴的新方法

李 怡, 鄭 忠, 劉 春, 李 潔, 劉凱婷, 張印紅, 王滿剛

(西北民族大學 化工學院，甘肅 蘭州 730000)

以芳醛為原料，與四鹵化碳和三苯基膦發(fā)生葉立徳反應(yīng)合成系列偕二鹵代烯烴類化合物(2a～2h)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和13C NMR確證。考察了堿、溶劑、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對2產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明：在最優(yōu)條件(三乙胺為堿，二氯甲烷為溶劑，于室溫反應(yīng)15 h)下，2產(chǎn)率高達88%。

苯甲醛; 偕二鹵代烯烴; 偶聯(lián)反應(yīng); 合成

偕二鹵代烯烴類化合物是常見的有機合成片斷，易于制備且活性較高，在有機合成中得到廣泛應(yīng)用。該類化合物是許多天然活性產(chǎn)物及非天然材料合成的關(guān)鍵中間體。與單鹵代烯烴化合物相比，偕二鹵代烯烴是非常重要的二齒親電試劑，在過渡金屬催化的C—C[1-3], C—N[4-5], C—O[6]和C—S[7-8]等偶聯(lián)反應(yīng)中具有廣泛的應(yīng)用。在非金屬參與的反應(yīng)中也是非常重要的中間體[9-10]。偕二鹵代烯烴還用于合成多取代烯烴、烯炔化合物、酰胺以及吲哚、苯并噻吩、苯并呋喃等化合物[11]。

合成偕二鹵代烯烴的方法不多[12],早在1962年，Ramirez小組[13]報道了一種制備1,1-二溴代烯烴類化合物的簡單方法。以苯甲醛為原料，二氯甲烷為溶劑，與四溴化碳(CBr4)和三苯基膦(PPh3)原位生成的葉立德(Ph3P=CBr2)反應(yīng)制得該化合物，但該方法所需PPh3用量較多，環(huán)境污染嚴重。1972年，Corey小組[14]對上述方法進行了改進，加入鋅粉消除副產(chǎn)物PPh3Br2，減少了三苯基膦的用量，提高了產(chǎn)率，但反應(yīng)時間較長，且對于酮類化合物的產(chǎn)率較低。2002年，Shastin等[15]以未取代苯腙為原料，DMSO為溶劑，與四溴化碳反應(yīng)合成一系列偕二溴代烯烴。2008年, Lautens等[16]將PPh3換為P(OPri)3，對于部分酮類化合物，P(OPri)3反應(yīng)活性更強，他們認為反應(yīng)是通過離子反應(yīng)機理進行的。1976年,Savignac等[17]首次報道了利用有機鋰試劑制備偕二溴代烯烴的方法。然而，現(xiàn)有的方法均存在一定的弊端，如反應(yīng)時間長、環(huán)境污染嚴重，反應(yīng)條件苛刻，原料難制備等。

本文以取代苯甲醛(1a～1h)為原料，與四鹵化碳和三苯基膦發(fā)生葉立徳反應(yīng)合成系列偕二鹵代烯烴類化合物(2a～2h)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和13C NMR確證。考察了堿、溶劑、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對2產(chǎn)率的影響。

Scheme 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Bruker Advance Digital DMX 400/500型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標)。

所用試劑均為分析純, 其中二氯甲烷使用前經(jīng)五氧化二磷除水處理。

1.2 合成

(1) 2的合成通法

在反應(yīng)瓶中加入三苯基膦1.3 g(5 mmol)，三乙胺0.5 g(5 mmol)，四溴(氯)化碳5 mmol和二氯甲烷100 mL, 于室溫反應(yīng)12 h;加入1 2.5 mmol，加畢，反應(yīng)3 h。用冷水(2×15 mL)洗滌，旋蒸除溶，殘余液用正己烷(5×15 mL)萃取，合并萃取液，用無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑，殘余物經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：正己烷)純化得2。

1-(2,2-二溴乙烯基)苯(2a)[18]： 淡黃色液體，產(chǎn)率88%；1H NMRδ: 7.51(d,J=6.0 Hz, 2H), 7.46(s, 1H), 7.39～7.28(m, 3H)；13C NMRδ: 136.8, 135.2, 128.5, 128.3, 128.3, 89.5。

1-(2,2-二溴乙烯基)-4-氯苯(2b)[18]： 黃綠色液體，產(chǎn)率91%；1H NMRδ: 7.47(s, 1H), 7.45(d,J=2.3 Hz, 1H), 7.42(s, 1H), 7.35～7.33(m, 1H), 7.33～7.31(m, 1H)；13C NMRδ: 135.6, 134.3, 133.6, 129.6, 128.6, 90.4。

1-(2,2-二溴乙烯基)-4-甲基苯(2c)[19]： 淡黃色液體，產(chǎn)率83%；1H NMRδ: 7.42(d,J=6.9 Hz, 3H), 7.16(d,J=8.0 Hz, 2H), 2.33(s, 3H)。

4-(2,2-二溴乙烯基)苯甲腈(2d)[18]： 白色固體，產(chǎn)率93%， m.p. 79～80 ℃；1H NMRδ: 7.69～7.58(m, 4H), 7.50(s, 1H)；13C NMRδ: 139.5, 135.1, 132.1, 128.9, 118.4, 111.9, 93.4。

1-溴-3-(2,2 -二溴乙烯基)苯(2e)[20]： 無色液體，產(chǎn)率87%；1H NMRδ: 7.67(s, 1H), 7.45(dd,J=12.8 Hz, 7.9 Hz, 2H), 7.41(s, 1H), 7.26～7.22(m, 1H)；13C NMRδ: 134.9, 132.1, 130.7, 129.8, 124.3, 122.1, 82.1, 78.6。

2-(2,2-二溴乙烯基)呋喃(2f)[18]： 淡褐色液體，產(chǎn)率81%；1H NMRδ: 7.43(d,J=1.4 Hz,1H), 7.40(s, 1H), 6.94(d,J=3.4 Hz, 1H), 6.45～6.46(m, 1H)；13C NMRδ: 149.9, 142.5, 126.3, 111.5, 111.4, 87.0。

1-氯-4-(2,2-二氯乙烯基)苯(2g)[21]: 淡黃色液體，產(chǎn)率67%；1H NMRδ: 7.45(d,J=8.5 Hz, 2H), 7.32(d,J=8.5 Hz, 2H), 6.79(s, 1H);13C NMRδ: 134.2, 129.8, 128.6, 131.5, 128.6, 129.8, 127.3, 121.6。

2,4-二氯-1-(2.2-二氯乙烯基)苯(2h)[22]: 白色固體，產(chǎn)率79%， m.p.47～48 ℃；1H NMRδ: 7.59(d,J=8.4 Hz, 1H), 7.49(s, 1H), 7.41(d,J=1.3 Hz, 1H), 7.26(d,J=8.6 Hz, 1H)；13C NMRδ: 134.8, 134.2, 130.7, 130.4, 129.4, 127.0, 124.7, 124.2。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)條件優(yōu)化

為優(yōu)化2的合成條件，以2a為例,考察了溶劑、堿、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對2a產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表1。由表1可見，二氯甲烷為溶劑時，室溫反應(yīng)5 h，產(chǎn)率為61%(Entry 1)。延長反應(yīng)時間至15 h,產(chǎn)率可達88%(Entry 3)，進一步延長反應(yīng)時間，產(chǎn)率并沒有明顯的升高。采用鎂粉代替三乙胺時，沒有得到更優(yōu)的實驗結(jié)果(Entry 5～8)。將反應(yīng)溫度升至50 ℃，產(chǎn)率為81%(Entry 9)；采用其他溶劑代替二氯甲烷，沒有得到更理想的實驗結(jié)果(Entry 10～12)。

因此，最佳反應(yīng)條件為：三乙胺為配體，二氯甲烷為溶劑，于室溫反應(yīng)15 h。

表1 2a的合成條件優(yōu)化aTable 1 Optimization of reaction conditions for synthesizing 2a

a苯甲醛2.5 mmol, CBr45 mmol, PPh35 mmol,堿5 mmol,溶劑100 mL。

2.2 底物拓展

在最佳反應(yīng)條件下進行了底物普適性考察，結(jié)果見Scheme 1。實驗結(jié)果表明，芳環(huán)上吸電子取代基能得到較優(yōu)的產(chǎn)率(2b, 91%; 2d, 93%)，芳環(huán)間位上的吸電子取代基也可以得到很好的實驗結(jié)果(2e, 87%)；此外，該反應(yīng)條件同樣也適用于芳雜環(huán)類化合物(2f, 81%)。采用鎂粉作為路易斯堿，在二氯甲烷中反應(yīng)15 h, 制得兩種偕二氯代烯烴類化合物(2g, 67%; 2h, 79%)。

本研究以取代苯甲醛為原料，探索了制備偕二鹵代烯烴的方法，采用三乙胺代替鋅粉來促進葉立德中間體的生成，大大縮短了反應(yīng)時間(15 h)，產(chǎn)率可提高至88%，三苯基膦的用量降低50%，減少了對環(huán)境的污染，并且實驗操作簡單；對于1,1-二氯代-1-烯烴類化合物，金屬鎂粉的加入可促進反應(yīng)的進行。此類化合物與各種親核試劑的偶聯(lián)反應(yīng)研究正在進行中。

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征 訂 啟 事

《合成化學》(月刊)是由中國科學院成都有機化學有限公司和四川省化學化工學會聯(lián)合主辦的學術(shù)期刊。于1993年創(chuàng)刊,國內(nèi)外公開發(fā)行。主要內(nèi)容包括基本有機合成、高分子合成、生化合成及無機合成等方面的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的中文研究論文、快遞論文、研究簡報、制藥技術(shù)以及關(guān)系合成化學領(lǐng)域各學科的綜合評述。

《合成化學》于2008年入選“中文核心期刊(化學類)”(第五版)， 2011年入選“中文核心期刊(化學類)”(第六版)。2003年以來被連續(xù)收錄為“中國科技論文統(tǒng)計源期刊”(中國科技核心期刊)。2003年度在“CA收錄千種表”中名列第710名(中國入選科技期刊的第39名)。為首批入選“中國學術(shù)期刊”(光盤版)的刊物之一,1999年至今被“中國科學文獻計量評價研究中心”認證為《中國科學引文數(shù)據(jù)庫》來源期刊。

本刊按新修訂的GB/T788-1999《圖書和雜志開本及其幅面尺寸》國家標準(大16開)出版印刷,2017年每期訂價12元,全年144元。郵發(fā)代號62-196，歡迎到各地郵局訂閱。

《合成化學》編輯部

Novel Method for The Synthesis ofGem-dihaloolefins

LI Yi, ZHENG Zhong, LIU Chun, LI Jie,LIU Kai-ting, ZHANG Yin-hong, WANG Man-gang*

(School of Chemical Engineering, Northwest University for Nationalities, Lanzhou 730000, China)

A series ofgem-dihaloolefins(2a～2h) were prepared by Witting reaction using benzaldehydes, carbon tetrahalide and triphenylphosphine as starting materials. The structures were confirmed by1H NMR and13C NMR. The effects of reaction temperature and time, solvents and base on the yield of 2 were investigated. The results indicated that the yield of 2 was up to 88% under the optimum conditions(triethylamine as base in methylene chloride, reaction at room temperature for 15 h).

benzaldehyde;gem-dihaloolefin; coupling reaction; synthesis

2017-02-15

西北民族大學國家級大學生創(chuàng)新訓練項目(201610742060); 國家民委科研項目(14XBZ012); 中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目(31920150022); 甘肅省高等學?？蒲许椖?2014B-009)

李怡(1995-)，男，苗族，重慶彭水人，本科生，主要從事有機合成的研究。 E-mail: 1126712958@qq.com

王滿剛，副教授， E-mail: 332610626@qq.com

O621.3

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10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.06.17025