【科普】苯炔——第一弹:苯炔前体的简介

苯炔是一类高度活泼的小分子中间体,反应性质很独特。但长期以来,苯炔产生的条件十分苛刻,导致它在有机合成中的应用受到限制。直到1983年,Kobayashi等人报道了邻三甲基硅基三氟甲磺酸苯酯作为苯炔前体,可以在很温和的条件下产生苯炔,苯炔化学开始进入高速发展阶段。

楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 21:49:00 +0800 CST  
1902年,德国化学家Stoermer和Kahlert第一次报道了苯炔可能参与反应的例子;


1953年,Robert在碳14同位素标记的氯苯和氨基钾生成苯胺的反应中证实了苯炔中间体的存在。由于苯炔中间体高度活泼,半衰期很短,所以难以分离。

楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 21:55:00 +0800 CST  
在苯炔中,sigma键键角为120度,因此碳原子为sp2杂化;苯炔的碳碳叁键很特殊,其中有个π键是由两个sp2轨道微弱的重叠所形成,并且与苯环的π体系相互垂直,位于苯环之外。


楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 21:59:00 +0800 CST  
由于苯炔活性很高,因此只能现场生成。
所以引出了今天的主题:
苯炔前体,以及苯炔是怎样由前体生成的~

楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 22:03:00 +0800 CST  
1.卤苯在低温强碱作用下邻位去质子化后邻位消除得到苯炔。卤苯一般为氯苯、溴苯、碘苯;强碱一般是氨基钠等。


楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 22:14:00 +0800 CST  
2. 三氟甲磺酸芳酯在LDA作用下拔掉邻位质子,OTf负离子离去也可以较高产率产生苯炔,从而被呋喃捕获。

楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 22:16:00 +0800 CST  
3.格氏试剂法:首先异丙基氯化镁与碘苯发生交换,然后镁试剂诱导离去集团离去,产生苯炔。有意思的一点是这种方法可以耐受苯环上的酯基。


楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 22:23:00 +0800 CST  
4.邻重氮基羧酸内盐热分解:这是传统方法中产生苯炔最经济简便的方法。在非质子溶剂中具有一定稳定性,【一般】不会发生事故。但是由于对撞击敏感、受到撞击易爆炸的特性,应用受到一定限制。ps,制备不难,中二勿试。


楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 23:02:00 +0800 CST  
5.1-氨基苯并三唑在氧化剂四醋酸铅的氧化作用下得到苯炔。这个反应在全合成上有几个例子,除此之外用得不多。氧化剂除了四醋酸铅外,也可以使用NBS或NIS。


楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 23:13:00 +0800 CST  
6. 目前为止最成功的前体:邻(三甲基硅基三氟)甲磺酸苯酯
这是基于双官能团消除设计的一类前体。它在氟离子作用下可以高效释放苯炔,条件温和可控。此外,拓底物时带有取代基的此类前体的合成也比较容易。目前已报道的许多合成工作都是以此类前体为底物的,一般可选用的氟源多为氟化铯、氟化钾&18-冠-6、TBAF等,溶剂多为MeCN,THF,Tol,DCE等。


楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 23:21:00 +0800 CST  
7.高价碘盐
高价碘的离去效果一般认为略优于OTf,于是乎产生了这个方法。合成起来有些麻烦,但捕获的产率确实好看。但是因为合成费事,拓底物较难,应用还是不够广泛。


注意,第一步用到了致癌性溶剂HMPA。
2000年Fujiwara改良了这个方法,避免使用HMPA,反应条件也变得温和。但是依旧没有改变这个前体应用局限的情况。

楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 23:30:00 +0800 CST  
8.通过过渡金属产生苯炔的方法:目前可见报道的有镍、锆、钯等金属催化产生苯炔的离子,但应用较局限【可是过渡金属催化的反应有很多很多,多数还是用Kobayashi前体,这里的局限是说产生苯炔的方法】,且不够系统,因此不做主要说明。

楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 23:33:00 +0800 CST  
参考文献:
HimeshimaY, Sonoda T, Kobayashi H; Fluoride-induced 1, 2-elimination of o-trimethylsilylphenyl triflate to benzyne under mild conditions [J]; ChemistryLetters; 1983,12(8): 1211-1214.
这是最重要的一篇,苯炔化学发展史上的里程碑。
其余如下:
Wickham, P. P.; Hazen, K. H.; Guo, H.; Jones, G.; Reuter,K. H.; Scott, W. J. Benzyne Generation from Aryl Triflates. J. Org. Chem. 1991,56, 2045-2050.
Reuter, K. H.; Scott, W. J. Reaction of ArylTriflates with Heteroaryllithiums via Aryne Intermediates. J. Org. Chem. 1993,58, 4722-4726.
Sapountzis, I.; Lin, W.;Fischer, M.; Knochel, P. Preparation of Polyfunctional Arynes via 2-MagnesiatedDiaryl Sulfonates. Angew. Chem.Int. Ed. 2004, 43, 4364-4366.

Birkett, M. A.; Knight, D. W.; Mitchell, M. B. N-Iodosuccinimide:A Superior Reagent for the Generation of Benzynes from 1-Aminobenzotriazoles. Synlett1994, 253-254.
Friedman, L.; Logullo, F. M. Arynes via Aprotic Diazotization ofAnthranilic Acids. J. Org. Chem. 1969, 34, 3089-3092.
Logullo, F. M.; Seitz,A. H.; Friedman, L. Benzenediazonium-2-Carboxylate and Biphenylene. Org. Synth.1968, 48, 12.
Kitamura, T.; Yamane, M. (Phenyl)[o-(Trimethylsilyl)Phenyl]Iodonium Triflate. A New and Efficient Precursorof Benzyne. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995, 983-984.

楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 23:41:00 +0800 CST  
预告:【如果有时间的话】我会发一个邻(三甲基硅基)三氟甲磺酸苯酯的制备的实验贴,即目前最常用的苯炔前体。制备路线如下:


第一步,保护酚羟基,其实就是做烯醇硅醚的路子,室温下反应。
第二步,钠沙,拔氯,上TMS。颜色挺漂亮,梦幻紫(我指的是反应之后的钠沙,产物是无色油状液体),反应温度110度。
第三步,脱保护外加酯化,反应过程中最危险的一步,做得不好产率低是其次,关键容易出事。0度到室温。
肯定不是直播帖,这一套做下来要个一周的时间,中间一般不过柱,都是直接减压蒸馏。具体发不发,看楼主最近有没有时间了。
最后,产物可以买到,价格大概560RMB/g

楼主 破碎时间者  发布于 2016-05-04 23:51:00 +0800 CST  

楼主:破碎时间者

字数:2677

发表时间:2016-05-05 05:49:00 +0800 CST

更新时间:2021-03-19 01:14:19 +0800 CST

评论数:82条评论

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