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碳正离子是有机合成反应的一个重要中间体,经由碳正离子与不同的亲核试剂反应可以生成新的碳碳、碳硫、碳氮键等。醇产生碳正离子中间体具有自己的优势,首先醇是自然界最普遍物质之一,来源丰富,另外醇反应符合原子经济性的现代有机合成观念,副产物仅是一分子水。因此,醇羟基的直接取代反应已经引起人们的注意。但是,醇羟基并不是一个好的离去基团,所以醇的亲核取代反应一般需要先将醇进行预活化,将醇转化为相应的卤代烃、羧酸酯、碳酸酯、磷酸酯或者其它含相应的易离去基团的衍生物。但是,这样反应过程中就不可避免的会产生一分子相应的盐类物质,这限制了该类反应的应用。最近,已经有酸性条件下醇羟基的直接取代反应的报道,在这篇论文中,我们用醇与不同的亲核试剂反应,实现了醇羟基的直接取代。
我们以醇作为烷基化试剂与酰氯和 HMDS发展了一个新颖的副产物催化的合成胺的衍生物的三组分反应。在我们反应体系中,酰氯与 HMDS 先反应生成一个新的含氮亲核试剂和一分子 TMSCl,其在醇的作用下可以分解成强质子酸 HCl,活化醇羟基成易离去基团,这样,醇、酰氯和 HMDS 三组分不需外加催化剂而由副产物 TMSCl和 HCl 催化即可合成胺的衍生物。
我们用醇和亚磺酰氯发展了一个副产物催化的高效合成砜的方法。亚磺酰氯经醇分解也会生成 HCl 来活化醇羟基。我们合成了一系列苄基,烯丙基砜的衍生物,其中 2-乙酰基活化的烯丙醇经过烯丙基重排过程以单一的构型 Z 型得到三取代的烯丙基砜。
我们用端炔、苄醇和简单芳烃三组分反应高选择性的合成三取代的烯烃。用混合的酸性催化剂,在 10 oC 或者低温下我们可以高选择性的得到 E 型的三取代烯烃,而加热至 80 oC 则可以得到构型翻转的 Z 型三取代烯烃。我们仅通过反应条件的简单调控可以高选择性的得到不同构型的三取代烯烃。
我们用醇和烯烃合成了取代的烯烃或者 2,3二氢茚的衍生物。在酸性条件下,端烯与苄醇可以高选择性的得到三取代烯烃;用 1,2-二取代的烯烃或者三取代的烯烃在同样条件下则可以得到 2,3二氢茚的衍生物,产物构型单一。当用含β氢的醇原位生成烯烃来参与该反应可以减少副产物的生成,并且产物构型也是单一的。
由吸电子基活化的胺在酸性条件下经 sp3 C-N的断裂也可以生成碳正离子中间体,当用胺作为烷基化试剂,与烯烃反应也可以高选择性的得到取代的烯烃或 2,3二氢茚的衍生物。