关于 PCC 作用下氧化碳正离子成环反应条件的探究

天津大学化工学院应用化学系（精细化工） 关于PCC作用下氧化碳正离子成环反应条件的探究汇报人：李雷 2010年11月11日

contents 一、背景简介二、问题的提出三、问题的拟解决方案四、提出问题后的几点思考

背景简介 PCC试剂： 20世纪70年代，美国著名化学家，1990年诺贝尔化学奖得主，哈佛大学教授E.J.Corey（1928年—至今）报道了氯铬酸合吡啶配合物（Pyridinium Chlorochromate）的合成方法及其在醇羟基氧化反应中的应用。该试剂通常在二氯甲烷溶剂中使用，具有制备、使用、后处理安全和方便的优点。在简单添加剂的存在下，可以几乎应用于所有类型的醇羟基的氧化反应，伯醇被高度选择性的氧化为相应的醛。 0 ℃ Ref: E.J.Corey, Suggs,J.W. Tetrahedron Lett. 1975,2647.

背景简介 氧化碳正离子成环反应： 1975年，E.J.Corey提出“氧化碳正离子成环反应”的概念。在以香茅醇为反应底物时，PCC本身的酸性和氧化性可以“一锅法”完成胡薄荷酮的合成。(2.5eq PCC，rt，36h，70%yield) 具体过程为伯醇氧化为醛，碳正离子成环和仲醇被氧化成α，β-不饱和环酮的三步串联反应。E.J.Corey给这个反应起名为“氧化碳正离子成环反应”。 Ref: E.J.Corey, Suggs,J.W. Tetrahedron Lett. 1975,2647.

背景简介 进一步的研究发现，氧化碳正离子成环反应具有广泛的适应性。该反应成环条件温和，产物的收率一般在中等至中等偏上水平。 6-exo-trig 6-endo-trig 6-endo-trig Ref:E.J.Corey, Ensley,H.E, Suggs,J.W. Org.Chem.1976,41,380 E.J.Corey, Boger,Dale L. Tetrahedon.Lett. 1978,2461

问题的提出 对于该类PCC引发的氧化碳正离子成环反应，有两个非常严格的局限性，即为：（1）反应底物必须是2,2-二取代的烯烃，以生成β，β-二取代不饱和环己酮。（2）该反应只能用于六元环化合物的制备，不能合成五元及七元环化合物。烯烃为2，2-二取代类型产物为六元环体系 Ref: 胡跃飞,《现代有机反应》第一卷氧化反应P68页

问题的拟解决方案 Baldwin’s rules: C*与Y基团间：单键-sp3杂化轨道：Tet；双键-sp2杂化轨道：Trig；三键-sp杂化轨道：Dig。单键：3 to 7-exo-tet favoured 5 to 6-endo-tet disfavoured 双键：3 to 7-exo-trig favoured 3 to 5-endo-trig disfavoured 6 to 7-endo-trig favoured 三键：3 to 4-exo-dig disfavoured 5 to 7-exo-dig favoured 3 to 7-endo-dig favoured Ref: Jack E. Baldwin, J.C.S. CHEM. COMM., 1976,734 Jack E. Baldwin, Richard C. Thomas,la Lawrence I. Kruse,lb and Lee Silberman, J. Org. Chem., 1977,42(24):3846-3852

问题的拟解决方案 Baldwin’s rules: Ref: Jack E. Baldwin, J.C.S. CHEM. COMM., 1976,734

问题的拟解决方案 控制变量法： 1.形成六元环体系不变，改变烯烃上取代基的数目（一取代或零取代）。 2.烯烃上取代基的数目不变，改变成环的大小（形成五元环或七元环）。 3.烯烃上的取代基数目和成环的大小同时改变（一取代、五元环）。

问题的拟解决方案 方案一：形成六元环体系不变，改变烯烃上取代基的数目（一取代或零取代）。烯烃上取代基的主要作用是稳定反应中生产的碳正离子a，因此，为了减小因取代基数目减少而造成的碳正离子不稳定性，考虑将烯烃上的一取代基设置为对甲氧基苯基。 6-exo-trig

问题的拟解决方案 方案一底物的合成：

问题的拟解决方案 方案二：烯烃上取代基的数目不变，改变成环的大小（形成五元环或七元环）。以五元环为例。 5-exo-trig

问题的拟解决方案 方案二底物的合成路线为： X=Cl-或 Br-

问题的拟解决方案 方案三：烯烃上的取代基数目和成环的大小同时改变（一取代、五元环）。 5-exo-trig

问题的拟解决方案 方案三底物的合成路线为：

提出问题后的思考 1.PCC试剂本身的酸性是否足够强，生成羰基正离子？ 0.01mol/L PCC水溶液pH=1.75 反应时额外加酸 PK 浓HCl溶液浓度:12mol/L，质量分数：37% Ref: Jodi T. Williams, John S. Snaith, Organic Letter, 2002,4(21):3727--3730

提出问题后的思考 2. C--N类比？？条件一：3eq浓盐酸，-78℃，16h，不反应。升温至25 ℃，5d，不反应。浓盐酸饱和二氯甲烷，rt，25h，不反应。延长时间至80h，得分解产物。条件二：路易斯酸，-78 ℃，不反应。升温至25 ℃，0.5eq MeAlCl2，yield: 20%。？ Ref：Jodi T. Williams, John S. Snaith, J.Org.Chem.2006,71(6):2460--2471

提出问题后的思考 3.反应底物的顺反异构体是否会影响反应的进行？

谢谢 Thank you for your attention!

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