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摘 要

丙二烯是在现代合成化学中具有广泛应用的多功能结构单元，是各种药物和天然产物分子中特别重要的组成部分。此外，由于其独特的累积结构及特别的生物活性，在过去几十年中丙二烯受到持续广泛的关注。炔丙醇类化合物与膦氧试剂脱水反应的副产物只有水，是合成磷官能化联烯的理想合成方法。本文首先总结了炔丙醇在布朗斯特酸或者路易斯酸催化下与不同的亲核试剂（NuH=C,N,O,I,P）发生分子内或是分子间的亲核取代反应构筑碳-碳键，碳-杂键的最新研究进展，然后通过对反应条件、催化剂等的改良，开发了具有高效性的、高选择性的、环境友好的一种新的镉催化C-P键构建的绿色合成方法，即一个由镉催化的磷氢化合物与炔丙醇的反应生成磷官能化的联烯化合物的反应。在合成已有的化合物同时，我们也合成了新的化合物，考察了方法的适用范围。这一新方法在不需要配体，碱或是其他添加剂且比较温和的条件下进行，而副产物也只有水，解决了传统合成方法收率低、选择性差、原子经济性很低的劣势，具有重要的应用前景。

关键词：丙二烯 炔丙醇 磷官能化联烯 C-P键 脱水反应

Study on Dehydration of Propargyl Alcohol and Phosphorus Hydride by Cadmium

Abstract

Allene is a versatile structural unit widely used in modern synthetic chemistry and is a particularly important component of various drugs and natural product molecules. In addition, due to its unique cumulative structure and specific biological activity, propadiene has been of widespread concern over the past few decades. The dehydration reaction of propargyl alcohol with phosphine reagent is the ideal synthesis method for the synthesis of phosphorus functionalized allene. We first summarize the latest research progress of prokyl alcohol in the intramolecular or intermolecular reaction of nucleophilic substitution with different nucleophiles(NuH=C,N,O,I,P) to construct carbon-carbon bonds, carbon-hetero bonds catalyzed by Brønst acid or Lewis acid in this paper. Then, a new synthetic method of cadmium catalyzed C-P bond with high efficiency, high selectivity and environment was developed by improving the reaction conditions, catalysts and the like. That is a cadmium-catalyzed reaction of phosphorus compounds and propargyl alcohol to generate the phospho-functionalized allene compounds. In the synthesis of existing compounds at the same time, we also synthesized a new compound, investigated the scope of application of the method. This new method is carried out without the need for ligands, bases or other additives and relatively mild conditions, and by-products only water, to solve the traditional synthesis method of low yield, poor selectivity, low atomic economy disadvantage, Has an important application prospect.

Key Words：Chromium catalyst; Phosphorus-hydrogen compounds; C-P bonds; Phosphorus functionalized allenes; Dehydrative reaction

目 录

摘 要 I

Abstract Ⅱ

第一章 文献综述 1

1.1 研究背景 1

1.2 酸催化的炔丙醇亲核取代反应 1

1.2.1 C-C键的构建 2

1.2.2 C-N键的构建 3

1.2.3 C-I键的构建 4

1.3 炔丙醇为原料的C-P键构建反应 5

1.5 本文研究的目的与内容 7

第二章 实验部分 9

2.1 实验仪器与实验试剂 9

2.2 实验装置与步骤 11

2.3 化合物的表征方法 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 实验条件优化与选择 13

3.2 反应适用范围研究 14

3.3 化合物的光谱数据 16

第四章 结论与展望 20

参考文献 21

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 研究背景

联烯结构是有机合成化学中重要且有用的结构^[1]，它们是很多天然产物分子，药物活性化合物和分子材料中的重要部分^[2]。此外，在过去几十年中，由于其独特的累积双键和特殊的生物活性，关于全烯化学的课题已成为最热门的研究课题之一。因此，大部分学者都已经将重点放在如何有效合成丙二烯^[3]，特别是如何高选择性的还原炔丙醇及其衍生物，这将会使得它的应用面更广泛，更有用。此外，烯基磷酰化合物作为极具应用潜力的合成中间体，已经被广泛应用于有机合成中制备多种有机磷化合物^[4]，例如选择性添加各种亲核试剂或亲电试剂^[5]，Diels-Alder反应，自由基反应^[6]，选择性氢化^[7]，环加成，串联环加成以及复杂杂环的合成^[8]。双烯基磷酰基化合物的广泛应用促进了对其合成的新方法的研究。然而，这些化合物的通用合成方法的文献很少。在这些文献中，主要方法还是在20世纪60年代初发现的磷酸炔丙酯的Horner-Mark重排，但由于功能基团的耐受性差，有毒并易于水解和氧化的磷酰氯，使得该反应的应用受到严重限制^[9]。为了克服这些局限性，已有学者开发出了官能化炔丙醇与P(O)H化合物的Pd-和Cu-催化的膦酰化反应^[10]。尽管它们使用易于得到且稳定的P(O)H化合物代替不稳定的有毒的氯代磷酸盐，但这些方法不能使用炔丙醇，因而直接限制了反应的普遍性。此外，这些反应条件通常是苛刻的，并且与使用配体或过量的碱基相比，底物的相容性差。因此，开发一种容易和有效的从容易获得的起始底物合成烯丙基磷酰基化合物的方案仍是非常需要的。

1.2 酸催化的炔丙醇亲核取代反应

传统方法中，炔丙醇的炔丙基化大多依赖于1972年报道的Nicholas反应方法学^[11]，这种合成方法的缺点是:(1)反应需要等量Co₂(CO)₈，会产生大量的含钴废弃物，对环境的污染性比较大;(2)该方法是一个多步反应，从原子经济角度考虑是不利于充分利用原材料的，而且也会产生更多的废弃物。为了缓解对环境污染的压力，近年来研究者对此方法作了很多改进，发表了大量以过渡金属或者非金属催化剂催化炔丙醇亲核取代反应的文章。

1.2.1 C-C键的构建

2005年，Campagne等^[12]报道了炔丙醇在NaAuC1₄·2H₂0催化下直接发生亲核取代反应生成炔丙基化产物（图1-1）。该反应是通过Au(III)与炔丙醇的炔基和经基活化作用进行的，亲核试剂适用范围较为广泛，不仅可以是杂环芳烃、烯丙基三甲基硅烷，还可以是醇以及硫醇类化合物。该合成方法步骤简单，条件温和，区域限制性专一，相应的亲核取代产物产率高达97%。

图1-1酸催化炔丙醇直接亲核取代反应

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