wittig反应介绍

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由活性大的膦叶立德也可合成较稳定的Wittig试剂

此外,

上述制备方法中,由于“盐法”步骤简单,条件易控制,因此为最通用的制备方法。

3 Wittig反应机理[5]

3.1 形成“内鏻盐”(Betaine)结构的机理

中间还包括一个四元环过渡态:

此机理的反应物称为内鏻盐(Betaine),可被捕获而证明其存在

上述两种产物都可结晶出来,测定结构。

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3.2 假旋转理论

(a)中R2(来自磷叶立德)若为吸电子能力强的基团,碳负离子稳定,存在时间长,有利于C-C旋转,则产物烯以E型为主;若R2推电子能力强,产物烯以Z型为主。

3.3 磷、砷叶立德对缺电子炔化物反应中的 1,3-H迁移与1,3-酰基迁移历程

研究发现缺电子炔化物中炔键的亲电性比羰基强。它们与亚烷基部分带—个吸电子基的磷、砷叶立德极易反应。同时发现叶立德的亚烷基上所带基团为酰基C6H5CO时,有时要经过1,3-酰基迁移的历程。

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4 Wittig反应的立体选择性

一般地,稳定的磷叶立德其立体选择性高,具有E型选择性,即产物烯烃中反式占优势;活泼的磷叶立德具有Z型选择性,产物烯烃中以顺式为主;中等活度的磷叶立德一般情况下选择性不好,所以产物是顺式与反式的混合烯烃。

顺式氧鏻杂四元环经折叠型顺式“早”过渡态生成,反式氧鏻杂四元环经平面型反式“迟”过渡态生成。在四元环过渡态中,取代基之间的1,2和1,3 相互作用决定哪种构型的氧鏻杂四元环占优势,从而决定产物烯烃的立体构型。在折叠型顺式异构体中,由于1,2相互作用比相应的反式异构体小,故折叠型过渡态中1,3相互作用决定着产物烯烃的立体构型。而在平面型反式四元环过渡态中,由于磷原子构型趋于三角双锥,使得1,3相互作用减小,因此1,2相互作用决定着烯烃的立体选择性。稳定的叶立德Wittig反应产物反式占优,而活泼的叶立德则顺式占优。

影响烯烃顺反比例的因素包括温度、溶剂、叶立德和醛或酮的类型以及添加剂(离子效应)等。

4.1 温度

温度对烯烃立体选择性的影响很小,甚至没有影响。1996年,Giuseppe等人进行了溴化三苯基磷叶立德与苯甲醛、对苯甲醛、对三氟甲烷苯甲醛的Wittig反应,实验结果表明产物烯烃的顺反比例随着温度的下降而“适当”下降。

4.2 溶剂

溶剂对烯烃立体选择性的影响,化学家们的观点都比较一致。Joon等人从事了Garner' s醛与不稳定叶立德的Wittig反应研究,认为MeOH是获得反式烯烃的最佳溶剂。一般认为极性溶剂(如CHCl3和CH2Cl2等)比非极性溶剂(如n-C6H14,C6H6和CCl4)产物烯烃中顺式更占优

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势。

4.3 磷叶立德和醛或酮的类型

含不同取代基的磷叶立德和醛或酮的Wittig反应,产物烯烃的立体选择性不同。Johson等化学家进行了R3P=CHC6H4X和YC6H4CHO(R=Ph,4-ClC6H4或C4H9;X=Y=4-OMe或4-NO2)在溶剂苯中的Wittig反应的研究,发现:磷原子上连有供电子基(如R = n -C4H9)叶立德产物反式烯烃占优;当R一定,X和Y为亲核基团(如OMe)时,产物烯烃顺式占优。也有人发现中等活度的叶立德在溶剂EtOH中的Wittig反应,若增加磷原子上各取代基的空间拥挤程度,则可增加顺/反烯烃的比例。Bellucci等人报道了Ph3PCH2C6H4R+X-或Ph2ClPCH2C6H4R+X-与R'C6H4CH0(X=Cl, Br, I; R或R’=H, 4-Me或4-CF3)在固液两相体系中,1 8-冠-6作为催化剂的Wittig反应,他们认为:所有的碘化三苯基磷叶立德(无论R为供电子基团还是吸电子基团)与醛反应,产物都是纯的顺式二苯乙烯,而Ph2ClPCH2C6H4R+Br-与醛反应,产物均为纯的反式二苯乙烯,不管Ph2ClPCH2C6H4R+Br-中苄基上的对位取代基以及苯甲醛中苯环上的对位取代基是供电子还是吸电子基团。从这些研究结果我们可以看出:不同的磷叶立德与不同类型的醛或酮反应,其产物烯烃的顺反比例是不同的。

4.4 离子效应(添加剂)

迄今为止,Wittig反应的离子效应仍存在较大争议,无统一认识。Bergelson的实验结果表明:在三苯基节基磷叶立德与脂肪醛的Wittig反应中,金属阳离子对产物的立体选择性没有任何影响。而House则指出:阴离子对反应的立体选择性没有影响,阳离子对产物的立体化学有一定的影响。Mcewen和Ward的实验结果表明:当反应中存在Li+时,产物烯烃顺式占优,而当存在Na+或K+时,产物反式占优。肖文精等人从事了稳定叶立德和取代苯甲醛的Wittig反应研究,认为Li+,Ag+,Pb2+等阳离子能够显著降低反应的反式选择性,而用90%甲醇作为溶剂时,阳离子对反应的立体选择性影响不大。同阳离子的影响相比,阴离子对稳定磷叶立德的Wittig反应的立体选择性影响较小。Giuseppe等人报道了当Na+存在时,加入I-会增加反式烯烃,而当K+或Li+存在时,I-对立体选择性的影响很小,甚至几乎没有。Hwang等人对苄基三苯基磷叶立德与醛在固液两相体系中Wittig反应的研究表明:在水相中加入Li+对烯烃的立体选择性几乎没有影响。Joon等人的实验结果认为:在甲醇中,Li+对反应的立体选择性几乎没有任何影响。因此,确定Wittig反应中阴阳离子对产物烯烃的影响是化学家们面临的一个较大挑战。

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