lewis酸催化的芳香化合物的烯(炔)丙基化反应

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1、分类号062密级UDC编号200418003208123中国科学院研究生院博士学位论文Lewis酸催化的芳香化合物的烯（炔）丙基化反应方法学研究与应用刘哲指导教师陈拥军研究员中国科学院化学研究所申请学位级别博士学位学科专业名称有机化学论文提交日期2007年5月论文答辩日期2007年6月培养单位中国科学院化学研究所学位授予单位中国科学院研究生院答辩委员会主席中文摘要Lewis酸催化的芳香化合物的烯（炔）丙基化反应方法学研究与应用2002级硕博连读生：刘哲导师：陈拥军研究员摘要芳香化合物的傅克反应（Friedel-CraftsReaction）是一种经典且广泛应用的形成新的C-C键

2、的有效方法，在新型分子骨架的设计与构建、重要中间体的制备、复杂分子体系及天然产物的合成等多个方面具有广泛的应用前景。而芳香化合物的傅克烷基化反应（Friedel-CraftsAlkylation），特别是烯丙基和炔丙基化反应已成为有机合成化学中研究的热点问题。目前芳香化合物的傅克烷基化反应多采用过渡及后过渡金属如Pd、Ni、Mo、Co、Ru等作为有效的催化剂，如Tsuji-Trost反应、Nicholas反应等。这些催化剂的使用一方面有利于扩展反应方法的适用性，（后）过渡金属对不同官能团的活化能力与较强的络合能力使多种芳香化合物均能顺利地实现烷基化转化，另一方面在提高反应底物活

3、性的同时，反应的化学与区域选择性却常常会降低，得到不同烷基化异构体以及多烷基化的混合产物。同时大多数（后）过渡金属催化剂不仅造价昂贵，某些金属配合物的制备需要多步反应，其催化活性也受到反应条件的制约，往往需要比较苛刻的反应条件如高温、加热、无水、无氧等惰性体系才能进行，这使得反应的操作过程变得复杂、困难。大量金属的使用不但会对环境造成污染，而且会给人类的生活与健康造成损害。最近，人们越来越关注Lewis酸催化的Friedel-Crafts烷基化反应。许多常用Lewis酸如金属卤化物、金属三氟甲磺酸盐甚至许多非金属Lewis酸和有机小分子催化剂催化的Friedel-Crafts烷

4、基化反应得到了报道。与过渡金属相比，Lewis酸催化的反应大多具有如下特点：（1）很多Lewis酸经济易得，成本比过渡金属iLewis酸催化的芳香化合物的烯（炔）丙基化反应方法学研究与应用低廉，其存放和使用也不需要过于苛刻的条件，反应操作比较简单；（2）某些Lewis酸对反应的催化能力甚至优于过渡金属催化剂，反应的化学及区域选择性令人满意，有利于实现对反应的控制；（3）在不对称合成方面，各种新型手性Lewis酸的不断发现和应用克服了传统的过渡金属与配体的不对称催化模式，使得合成方法学研究朝高效、高选择性、操作简便、环境友好的方向发展。因此，当前有机合成化学许多新观点、新趋势要求

5、我们有必要进一步探索Friedel-Crafts烷基化反应方法学研究，克服以往的不足，提出符合的新观点、新思路。本文拟对不同体系中Lewis酸催化的芳香化合物Friedel-Crafts烷基化反应做一阐述，详细讨论实验所取得的结果，为这一方法学的进一步应用奠定基础。本论文主要包括以下几方面工作：1.金属Lewis酸FeCl3或Hf(OTf)4催化的吲哚类烯丙基化反应研究。在室温、二氯甲烷中，1mol%的FeCl3或Hf(OTf)4催化作用下于较短的反应时间内高产率的得到C-3烯丙基取代的吲哚类化合物。该反应条件温和，有着良好的底物适用性、化学和区域选择性，没有其他异构体、多烯丙

6、基取代及重排产物生成，实验证明该反应可能经历了较稳定的碳正离子过渡态，属于SN1类型的芳香亲核取代反应。我们还发展了FeCl3·6H2O催化的水相可循环的芳香烯丙基化反应。在70℃纯水相介质中，10mol%FeCl3·6H2O作为催化剂即可高产率、选择性地得到C-3位取代的吲哚烯丙基化衍生物，同时催化剂循环使用4次后，催化效果良好，产率没有明显降低，证明该反应是一种较为理想的绿色有机合成方法。2.金属Lewis酸InCl3催化的芳香化合物的炔丙基化反应研究。在室温、乙腈溶剂中，10mol%的InCl3可有效地催化吲哚、酚类化合物以及1,3-二羰基化合物、酰胺、富电子芳烃等与炔丙

7、基乙酸酯反应，以良好的产率得到炔丙基化产物。进一步地，我们以邻炔丙基苯酚为底物，在当量碱的作用下，可顺利地实现选择性的5-exo型关环反应得到2-苄基-3-芳基取代的苯并呋喃与萘并呋喃类化合物，且底物适用性良好。我们将这一方ii中文摘要法应用于具有生物活性及药物作用的苯并呋喃类化合物前驱物的合成研究，实验证明，该方法简单、有效、实用、可行，高产率地得到了目标化合物，从而改进了已有文献报道的合成路线，合成了一类重要的药物中间体。3.非金属Lewis酸催化的烯（炔）丙基化反应研究。我们拓展了分子