重氮甲烷1_3—偶极与一些烯双键的环加成反应

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2020年07月30日 08:10
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山西大学学报(自然科学版)1 3(4):470—473, 1980 
Journal of Shanzi University(Nat.Sci.Ed.)  
重氮甲烷1,3々偶极与一些烯双键。:一 
, 
的环加成反应 ・ 
ST UDY ON 1.3-DIPOLAR CYCL0ADDIT10N REACTIONS 
OF  CH2 N 2 T0 CARB0N—CARB0N 
UNSATURATED SYSTEMS < br>陈兆斌杨斌盛张昭张桂枝夏炽中 
Chen Zhaobin Yang Bingsheng  Zhang Zhao Zhang Guizhi Xia Chizhong 
(山西大学化学系分 子科学研究所) 
(Department of Chemistry,Institute of  Molecular Science,Shanxi University) 
蔫要本文就 cH  一N=N:偶板子与一些烯双键的(3+2]环加成反应进行了研究,制得 
了一些毗唑啡类型的化合物 。用前线轨道理论对反应作了分析 
关■霸1,3一偶极}环加成J重氮甲烷 
e 0 9 0  
重氮甲皖( CH z—N宣N:)通过电子转穆可以形成1,3一偶极结构=CH 2一N=N:, 即一个山 
三十原子和四个电子所组成的共轭结构,是一十三轨道四电子体系。根据轨道对称守恒原t ̄ (13,它 
可以和烯双键发生热允许的[3+2]环加成反应: 
b b b 
+/ \一 /\ +/\一为l,3一偶极子, 

C a C C a C 
. 
d:。 
n e 
/d
:e
=e为亲偶极体系 
关于1,3一偶极 与亲偶极体系的协同环加成反应,已积累了大量实验事实。但对于特定的烯双键化 
台物与1,3一偶极 发生反应的堆易,还是一个需详细探讨的问题。本工作用重氨甲烷1,3一偶极与一些 
不同的含C=C 键的化舍物进行了反垃,合成了一些吐唑啉类化合物,对环加成反应的难易与烯类化 
合物绪构的关系作 了探讨。 
实验部分 
lR ̄Unican splloo型倥测定。 HNMR ̄JEOLF X--60Q仪测定,TMS内标,CDCI3作藩 
剂。MS ̄JEOL GCMS D3O0型仪浏 定。TLCj日浙{】:黄岩产硅胶G板,展开刺为乙酸乙酯+石油醚 
1989.10.28收到 < br>・470・ 
● 


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‘l‘5)・ CH 2Nt的制备 
参照文献 2]制备了 亚硝基・ 甲基脲l将其加入到盛有无水乙醚的烧瓶 中,装戚蒜馏装置,在 
冰盐浴冷却下,用注射器将玲曲K0H溶液注入饶瓶,将反应生J ̄L?-]C H zN 2连同乙醚蒸到盛有乙醚曲 
接收瓶中,得到重氮甲烷的乙醚溶液。 
CH N。与 烯双键化台物的反应 
将含有C--C ̄'y_,合物用适当溶剂溶解并冷却,加入火过量的CH zN :乙醚溶液,将反应器盖严, 
在玲却下适当摇动并放置。然后在通风橱中燕去乙醚及来反应的CH N  z,对产物进行纯化。 
结果与讨论 
台有碳一碳双键的化台物,当-gCH N 1,3一 隅饺发生了环加成反应,则生成台两个氨原子门 
五元杂环t (反应式见下页) 
实验结果见 表i和表2 
表1 CH:N 与含C—C化合物的反应 
NO.1 
l 
I  
I 含碳一碳双键的化合物” 

反应条件 
剂 时间 
(h) 
0 
反应结果 
48 环加成 
b 
0 

48  i 环
cH—cH—c 
xOH 
加成 
C 
THF 
0 
24 0环加成,脂化 
CX 
d 

c<H0 H 
:< br>THF 
0 
环加成,脂化 
e 
>c—c< 
j—l H 
THF 
0 
24 
环加成,酯化 




应 
应 
c 一。一 …H 
f 
se1f 
0 
48 
‘产物的立体异构体未加分离 
’‘ 测试i正明,CH N l足 【不 连有一CN基的碳碳双键发m环加成。 
…烯类化台物除2a、2b自制外,其他均为市售分析纯试剂。  
・47l・ 


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l吞 /N 圭: 
1 2a—g 3 4a—e 
C1 
H 
2al
H 
-CH=CH —cH—c/
CN
\c

2bl c1 
cH—c、/CN 

xCN 
/N 
一 
zc;o_cH:cH一一c《uH 
HO :Cx
2d= 
H/一=c 

c 

cO:H 
一 
2f:CH,O一 
一 
-CH:CH—CH 
明 叫 
表2环 加成反应产物的IR、 HNMR、MS、TLC数据 
H /C H ∞ /\ C 拈 — 0 H  如 
一 
\ 
H 
i●● 
.十¥ 
即亲双烯体具有吸电 予基、双烯分子具有供电子基时,环加戚反应新的分子轨道易于形成

重氮甲烷 
存在 一个不定域的 s‘键,是三中心四电子 体系(4],相对的是一个富电子休系

 ̄HOMO 与亲 
・472・ 


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-薏 。5; 
偶极体的LUMO相互作用,更有刺于反应的发生,郾CHtN:分子的H0MO中的电子巍向亲锅板分子  ̄LUM0。CH:N2与碟一酸氟健的环加成是否发生,与这种皂子沛{司的趋势有报太的关系,嚣cH・ N 
曲HOMO与亲偶极体的LUMO的能级是否相近,是这种电子巍向的决定因素。对于C,H,CH  ̄--CH 
COlH及CtH CH=CH--CH--C(CN)t等连有吸电子基的双键化台物, 其LUM0的囊璇与CHtN z 
的HOMO能级充分接近,有引于电子汽向,所以艟有散地形成新的 分子轨道,得到环合鲰戚产钫。 
或者说,这些化合韵的LUMO接受电子后,电子主要集中在吸电子寨 嗣上,而CH,O—ctH・一cH 
 ̄CH—cH 菩的烯玻健碳上莲有推电子基,其LUMO的主要 贡献来自C 、C (双键碳)的P2轨道, 
--
在发生环加成时,LuMO接受电子后不能 厦时转移,使过渡态的能量较高,不和反应的进行Cs)C ̄3。 
主 
l 
关于对反 么的量子化学计算正在进行。 
系谢:IR谱承山西大学化学系冯育林同志曩I定,NMR诣承山西大学 分子科学研究所石玉仙同志 
定,MS承中科院山西煤炭化学研究所肖友燮同志 定在此表示热忱的谢意 。 
● 寿 文 ■ 
[1]Woodward R B,Hoffmann R.The C onsevatlon of orbitaI Symmetry,Academic 
Cpress  Ine,1970 ̄62 
(2]Blstt A H."Organic synthesis C ol!Vol I,165 
(3]俞凌羽中.有机化学中的人名反应.:『匕京:科学出版杜,198 4 J 329 
[4]Kahn S.D,Hehre W.J,Cople J^.J.Am Cb em.Soc,1987I 109t 1871. 
(5]荆秉兰.大学化学1987,2I41 < br>C6]Houk K N et a1. .Am,Chem.Soc.,1973}95I 4092 
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