[bmim] [Br]中双介子醛的烯化作用：机理研究

与其它常规溶剂相比，廉价的室温离子液体（RTIL），[bmim] [Br]已被发现是Bi介导的Barbier型醛缩烯化的优良介质。它起到溶剂和金属活化剂的双重作用，使用化学计量/接近化学计量的试剂，在更短的反应时间内实现更高的产物收率。合理地，[bmim] [Br]通过电荷转移机制激活Bi金属。的1 ħVT-NMR研究表明，无论是烯丙基化物种，二溴化allylbismuth和diallylbismuth溴化物，原位生成。

关键词： 烯丙基化; 铋; [BMIM] [BR]; 离子液体

金属介导的Barbier型醛的烯丙基化引起了相当大的关注，因为所得的高烯丙基醇是天然产物合成的通用中间体[1-7]。在有机溶剂，水，混合溶剂体系和室温离子液体（RTIL）中进行的反应对于探测溶液中不同烯丙基金属物质的原位形成，它们的稳定性和对亲电试剂的反应性也是理想的[8-10]。尽管进行了广泛的调查，但反应的几个关键因素尚未得到充分解决。在现代，绿色化学路线的发展已成为可持续技术的必然。为此，RTIL被认为是环保型溶剂，因为它们具有低蒸气压，对空气，湿气和热的高稳定性，溶解各种基材的能力以及它们的可重复使用性[11-14]。然而，诸如使用大量过量的试剂，溶剂，金属和有毒金属活化剂（例如酸或氟化物）的问题是该反应报道的方案的主要限制[15-18]。其他方法，如Rieke的活化[19]，金属 - 石墨[20]等等也是繁琐的，并不适合绿色化学。使用比活性金属还原电位低的第二种金属不能减少一次性金属废物的量[21,22]。由于大多数原位生成的烯丙基金属水解不稳定，因此使用大量过量的试剂在水中进行反应[23,24]。

尽管已经使用了几种金属进行反应，但对Zn，In和Sn的金属进行了更广泛的研究[1,25]。然而，Bi更便宜，毒性更低[26]，并且具有更多的金属特性[27]。以前，在有机溶剂[28-30]，水[31]或无溶剂条件下报道了Bi介导的Barbier型羰基化合物[32,33]。无溶剂合成程序需要大量过量（4-8当量）的Bi金属[33]，而在水或有机溶剂中的反应需要水性KF [31]或HBr水溶液[34]。作为金属活化剂。作为替代，徐等人。发现纳米Bi比常规Bi粉更有效，尽管这种方法难以通过还原Bi（III）盐制备Bi纳米粒子[35]。除了这些之外，还使用了Bi（III）盐与还原金属的组合，例如Mg-BiCl 3 [36]，Fe-BiCl 3或Zn-BiCl 3 [30]和Al-BiCl 3 [37]。NH 4 Cl 水溶液也用作Al / BiCl 3介导的THF水溶液中羰基化烯丙基化的添加剂

最初，我们筛选了不同的溶剂和金属活化剂（化学添加剂和超声波处理），用于Bi介导的苯甲醛（1a）烯丙基化，作为模型底物，使用市售和廉价的烯丙基溴（方案1）在室温（25°C）[39-42]。结果如表1所示。如前所述[30]，在DMF中进行的反应需要很长时间才能完成，并且产物2a的产率适中（表1，条目1）。增加Bi和烯丙基溴的量不会改善反应结果（表1，条目2）。其他有机溶剂（如MeCN和THF）中的烯丙基化较差，即使在KF金属活化（表1，条目5和8）或超声波处理（表1，条目）下，也以较低的产率（表1，条目3-8）提供2a。4和7）。在这些条件下Bi和烯丙基溴的量的减少导致显着较差的结果（数据未显示）。在室温或超声处理下使用混合溶剂THF / H 2 O（1：1，v / v）增加了反应时间（14小时），但是以类似的产率（60-65％）提供2a。 DMF或MeCN-KF（表1，条目9和10相对于2和4）。在水中，反应产率适中（条目11）。在水中超声处理得到类似的结果（条目12），但用KF水溶液活化将产率提高至72％并减少反应时间（3小时，表1，条目13）。[bmim] [PF 6 ]中的反应缓慢，在14小时后以41％的产率提供2a（表1，条目14），但常用的RTIL，[bmim] [BF 4 ]完全无效（表1，条目15）。按照我们的预期，[bmim] [Br]的反应非常快，并提供2a收率88％。值得注意的是，在不存在任何额外的金属活化剂的情况下，反应以几乎化学计量的烯丙基溴（1.2当量）和Bi（1.0当量）完成（表1，条目16）。此外，正如先前在巴豆酰化[40]中报道的那样，烯丙基化不在没有氧的情况下进行（表1，第17项），或者在RTIL 中不存在C-2咪唑质子（在1-丁基中）溴化2,3-二甲基咪唑鎓（[bmmim] [Br]），表1，条目18）。这个结果是显着的，因为据我们所知，这是Bi介导的醛在RTIL中烯丙基化的第一份报告。

总之，上述数据显示[bmim] [Br]可能最适合Bi介导的烯丙基化。为了探究该方法的一般性，在[bmim] [Br]中对几种芳族和脂族醛1b - 1进行Bi介导的烯丙基化（方案1，表2）。具有吸电子（1b - e）和电子释放（1f - h）取代基的芳香醛的反应在3-6小时内完成，以显着的产率提供2b - h（表2），条目1-7）。空间位阻是不损害反应的产率，因为它是显而易见的烯丙基化1E，轴承的取代基的邻位，以使醛官能团（表2，条目4）。脂族醛1i和1j也类似地反应，分别得到高烯丙基醇2i和2j，产率> 86％（表2，条目8和9）。共轭醛1k的烯丙基化仅提供1,2-加成产物2k，建立了方案的化学选择性（表2，条目10）。用手性基质（R.）-2,3- Ô -cyclohexylideneglyceraldehyde（1升）时，抗 -homoallylic醇2L”而获得非对映体的主要（表2，条目11），虽然反应非对映选择性为劣，通过使用金属Zn的的Luche的协议[ 42]。在所有反应中，通过用Et 2 O 萃取反应混合物三次，然后真空浓缩，容易分离产物。反应清洁，没有任何副产物和未反应的原料。在丢弃沉淀在烧瓶底部的金属产物BiOBr后，我们重复使用[bmim] [Br]三次，对反应产率没有任何显着影响（88-85％）。

总之，上述结果清楚地表明，在[bmim] [Br]中Bi可以以高产率和短反应时间实现广谱醛的烯丙基化而无需任何额外的Bi-活化剂。RTIL [bmim] [Br]既作为溶剂又作为金属活化剂，赋予反应前所未有的优势。在其他RTIL中，反应要么根本不进行，要么非常缓慢。[bmim] [Br]提供的具体优势促使我们进行进一步的机械研究，如下所述。

机械研究

为此，我们首先使用在[bmim] [Br]中包含Bi金属（1mmol）和烯丙基溴（1.2mmol）的反应混合物的原位1 H NMR光谱来探测负责反应的有机金属物质的性质。在25℃下搅拌混合物1小时后，抽出等分试样。其记录在CD 2 Cl 2（图1）中的1 H NMR光谱显示在δ2.64ppm处的双峰，以及在δ6.82ppm处的新烯烃多重峰。当在-70℃下记录相同等分试样的1 H NMR光谱时，δ2.44和δ2.60ppm的两个双峰以1：2的比例出现（仅考虑1中的积分值）。1 H NMR光谱），以及δ6.28和6.70ppm的新烯烃多重峰。在可能的烯丙基铋中间体I - III（图2）中，我们排除了形成三（烯丙基）铋（III）的可能性，因为报道的[38]双峰在δ2.33ppm由于其烯丙基质子在1中不存在反应混合物的1 H NMR光谱。早些时候，Jadhav等人。报道[38]仅在水中形成物种I，并且在环境温度下记录的1H NMR光谱中由δ2.53ppm处的烯丙基质子信号表征。最近，Lichtenberg等人。[43]已经表明，由于物种II的烯丙基质子，由于其在环境温度下的流动行为，仅通过在较低温度（-95℃）下记录1 H NMR谱可以观察到1 H NMR双峰（δ2.45ppm）。温度。这些报告促使我们在[bmim] [Br]中推断出二溴化烯丙基脲（I）和二烯丙基溴化铋（II）的形成，其中我们也可以仅通过在-70℃记录NMR谱来表征物质II。源自1 H NMR中的烯丙基信号的积分的相对比例为2：1（图1）。但是，因为物种我与物种 上一篇文章 : 交替连接的间 - 对 - [2 n .1 n ] thiacyclophanes的合成和后官能化 下一篇文章 : 在干燥和潮湿条件下通过N-苄基环胍有效CO 2固定中选择性形成两性离子加合物和碳酸氢盐