3.2合成醛或酮Wittig反应的另一个重要应用是用来合成醛或酮。此法采用α-卤代醚制成Wittig试剂后,与醛或酮反应得烯醚化合物,再经水解生成醛[5]。

4 Wittig反应的改进发展4.1 Wittig-Horner反应稳定的叶立德在与羰基化合物反应时,一般只能与醛反应,不能与酮反应,有的甚至不能与最活泼的醛反应,因而这就促使人们考虑进一步改进Wittig反应。1958年Horner等[15]首先报道了用磷酰基稳定的碳负离子合成烯烃的这类反应,之后Emmons[16]报道了它们在有机合成中的应用前景。
(其中,R =Ph,OEt)
这类由磷酰基活化的磷试剂与羰基化合物作用,制备烯烃的反应有各种不同的名称,例如:Horner-Wittig反应,Wittig-Horner反应,Horner-Emmons反应,Wadsworth-Emmons-Wittig反应,Wittig-Horner-Emmons反应,磷酰基稳定化负离子的反应,磷酰基活化烯烃化反应等,在此,我们统称为Wittig反应,由磷酰基,P=O,活化的磷试剂则统称为PO试剂。其不同于经典的Wittig反应之处是:后者所用的磷试剂为季磷盐在碱作用下生成的膦叶立德,而前者则是由P=O(或P=S)活化了的碳负离子(或氮负离子),可用下式表示:

因而,在改进的Wittig反应中所用的磷试剂为磷酸酯,次磷酸脂,氧化磷以及磷酰胺。与经典的Wittig反应相比,除能准确地引入双键外,还有下面的优点:(1)比膦叶立德具有更强的亲核性,因而更易在温和的条件下与更多的羰基化合物反应,并且对水分,氧气不十分敏感;(2)由于反应中生成的次磷酸,磷酸,以及磷酸衍生物溶于水,故易与主产物烯烃分离;(3)磷叶立德需要用较贵的磷来制备,而磷酸脂则易从较便宜的原料亚磷酸酯经Michaelis-Arbuzov反应[17]方便制得。
由PO试剂与羰基化合物反应在一般情况下生成反式异构体。但是产物中的E/Z比例与经典的Wittig反应一样可随反应条件而改变,有的甚至生成单一的Z-式或E-式产物。控制立体化学的因素主要是下列几方面:(1)溶剂效应;(2)反应的可逆性;(3)碱强度的影响;(4)温度。
4.2 相转移催化Wittig反应1971年Stark[18]在研究卤代烷的亲核取代反应中季铵盐(或季磷盐)的催化动力学的基础上提出了“相转移催化(Phase Transfer Catalysis)”,简称PTC。1973年Markl与Merz[19]相转移技术成功地应用于Wittig反应。相转移催化Wittig反应地引入,使得该反应更加方便,因为经典的Wittig反应所使用的磷叶立德对水和氧都很敏感,标准操作手续需要彻底干燥过的溶剂并在惰性气体中进行:经典的Wittig反应所用的碱大都是烷基锂化钠、氨基钠等,而PTC Witting反应只需要无机碱的水溶液;此外,PTC Wittig反应中常用的有机溶剂二氯甲烷、苯也比较容易除去。还有一个有趣的特点是在PTC反应中,一般情况下,不必另外加入催化剂,因为季磷盐(或磷酸酯)本身在这个体系中不仅是反应试剂,同时也是相转移催化剂。PTC在Wittig反应中引进了两相,而少量的水在反应中扮演重要的角色,水的含量会影响到反应的进行。虽然PTC Wittig反应有其自身的优点,但是相转移催化Wittig反应的立体化学没有明显的规律,各种不同的叶立德受各种碱和溶剂的影响在反应中生成不同比例的顺、反异构体产物。同时,碱和溶剂对反应的产率也有显著影响,催化剂的种类对立体化学也产生一定的效应。
4.3 水相中的Wittig反应[6]水相中的Wittig反应虽然较早的被人研究,但是应用还是非常的有限。只限于仅有的一些醛和特别的Ylide,并且之前报道过的水相中的Wittig反应跟反应物的水溶性有很大的关系,这就大大限制了水相中Wittig反应的应用。那么用稳定的水不溶性的Yldie(因为多数的Ylide并不溶于水)和比较活泼的醛在水相中能反应吗?以水作溶剂的有机化学反应有一个基本要求,就是反应物和产物对水都应该是稳定的,我们知道在中性水中醛、酮都是稳定的,而稳定叶立德本身就是在水相中季磷盐与稀碱作用得到的。而且醛与稳定叶立德在有水参与的相转移Wittig反应己有很多研究。李丹课题组[6]在稳定叶立德与醛的水相Wittig反应方面做了研究,得到了很好的结果,因此我们认为在水中进行醛、酮与半稳定叶立德的Wittig反应是非常有可能的。
各种各样的水相中的Wittig反应己经被人们研究、报道。对硝基苯乙烯的合成,对甲酸苯乙烯的合成,维生素A的合成。通过别的方法合成或者改造Ylide,使之可溶于水而发生的Wittig反应的报道。近年来,人们对在水相中的有机合成反应越来越关注,而水相中的Wittig反应就是一个典型的例子。在水相Wittig反应的报道中,人们总是在研究可溶于水的反应原料,比如先是发现了可溶于水的甲醛能在水相中发生Wittig反应;而后来通过改造Ylide,使之成为水溶性原料,发现它还能与除甲醛外的不溶于水的芳香醛发生Wittig反应。在2000年JACS一篇文献[20]中又报道了用机械碾磨固相合成膦Ylide以及首次在无溶剂的条件下发生的Wittig反应。文献指出,通过机械碾磨方法破坏了膦化合物的品晶格,及其无晶体形相的形成。在不同的固相之间,通过微晶体的无机碱,发生了一个膦盐的去质子化过程。而发生的Wittig反应后的结果也和传统的Wittig反应不同。论文格式。如果稳定膦Ylide发生的是E/Z反应,则E式产物占优的;而固相碾磨的Wittig反应得到的结果却是E/Z摩尔比例约等于1,不过这却是一种全新的方法。经典的Wittig反应直到现在也一直被人们研究着并发展着。
5 结语五十多年来,Wittig反应作为合成烯烃最为常用、有效的途径,在有机合成中发挥着举足轻重的作用,应用于许多天然产物的合成,越来越受到化学家们的青睐。然而,Wittig反应也有一定的局限性,比如一般只能与醛反应,与酮反应非常缓慢,甚至不反应,以及在非极性溶剂中反应缓慢等等。
为此,许多化学家正在从事着Wittig反应的改进。目前已有许多关于该反应改进方法的报道[23]。如提高温度或压力、加入添加剂、微波辐射或光照射、声波、使用硅胶或离子溶剂等。另外,在水中或电池中进行Wittig反应的报道也非常多。这样使Wittig反应的最佳使用范围更加宽广,在有机合成中的应用得以更加广泛。
参考文献[1] 李海军, 刘光祥. G.Wittig反应的应用及其前景[J].安庆师范学院学报(自然科学版), 2000, 6(3):89-92.
[2] 王立华, 吴江, 王万林, 史建国, 刘晓莉. 有机合成中WITTING反应的应用研究[J]. 河北北方学院学报(自然科学版), 2007, 23(4): 27-31.
[3] 刑其毅, 徐瑞秋. 基础有机化学(第二版)下册[M]. 北京:高等教育出版社, 1994. 706-708
[4] Wittig G. and Geissler G.. NucleophilicityParameters for Phosphoryl-Stabilized Carbanions and Phosphorus Ylides:Implications for Wittig and Related Olefination Reactions[Z]. J. Am. Chem. Soc,1953, 580, 44-57.
[5] 周峰岩. Wittig反应及其在有机合成中的应用[J]. 枣庄师专学报, 2000, 17(5): 41-43.
[6] 李丹. 非常规条件下Wittig反应的研究[D]. 浙江: 浙江大学, 2005, 1-16.
[7] DeshpandeA.R., ParadkarM.V..Aconvenient Synthesis of Zofuran-3-Carboxyaldehydes[J]. Indian J. Chem., Sect. B,1992,31B(8): 526-528.
[8] 郑可利, 王贵杰. 昆虫信息素共轭二烯的合成进展[J].广州化学, 2003, 28(1): 54-58.
[9] 杜家纬. 昆虫信息素及其应用[M]. 北京:中国林业出版社, 1988, 1-80.
[10] Henrick C A. TheSynthesis of Insect Sex Phermones[J]. Tetrahedron, 1997, (33): 1845-1889.
[11] Schlosser M. Topicsin Stereochemistry[M]. New York: Wiley-Interscience, 1970, 366-390.
[12] 黄文芳. Wittig反应的立体化学和反应机理[J]. 化学通报, 1986, (8): 1-7.
[13] Schlosser M, Yuing H B, Schaub B. TheBetaine-Ylid Route to Trans-alkenols[J]. Tetra hedron Letters, 1985, 26: 311.
[14] 韩兴春, 卓超, 吴达俊. Wittig反应在天然产物合成中的应用[J]. 合成化学, 2001, 9(3): 199-207.
[15] Horner L., Hoffillon,H., Wippel H.G.. Congenital Hereditary Horner's Syndrome[M]. Chem. Ber.,1958, 60(5): 939-940.
[16] Wadsworth Jr. W.S. and Emmons W.D.. Synthesis and Properties of Novel Poly( p-phenylenevinylene)s Containing a Tricarbonyl(arene)chromium Unit in the MainChain[J]. Polymer Bulletin,2003: 39-46.
[17] Michaelis, A.and Gimborn. Investigationof the Structure of Trifolirhizin, an Antifungal Compound from Trifolium PratenseL.[J]. Acta Chem. Scand., 1961. 15(3): 694-696.
[18] Starks, C.M., Owens, R.M.. Recent Developments in EnantioselectivePhase Transfer Catalysis Using Chiral Ammonium Salts[J]. J. Am. Chem. Soc, 2006, 60(5): 266-275.
[19] Marc C. Kimber, Indumathy B. Mahadevan,Stephen F. Lincoln, etal.. The Synthesis and Fluorescent Properties ofAnalogues of the Zinc(II) Specific Fluorophore Zinquin Ester[J]. J. Org. Chem.,2000, 65(24): 8204–8209.
[20] Matthew G. Russell and Stuart Warren. Synthesisof New Water-Soluble Phosphonium Salts and Their Wittig Reactions in Water[M]. J.Chem. Soc., Perkin Trans.1, 2000: 505-513.
[21] 谢建刚, 毛海荣, 张建洲等. Wittig反应的三个机理. 中山大学学报, 2001, 4(2): 88-89.
[22] G.Aksnes, Fayez Y.Khalil, PiotrJ.Majewski. Kinetic Study of Alkoxide Promoted Decomposition of Organic PhosphoniumCompounds Evidence for Hexacovalent Intermediate[J]. Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements,1977, 3(2): 157-161.
[23] 刘海军, 杨金会. Wittig反应研究进展[J]. 山西化工, 2006, 26(5): 24-28.
2/2 首页 上一页 1 2 |