摘 要5-环丁基-2-重氮-3-氧代戊酸甲酯是一种α-重氮-β-二羰基化合物，应用于各种复杂天然产物活性骨架的构筑以及药物分子活性片段的合成之中，而且有广泛的意义。本文主要研究其合成，并探索在合成方面的应用。以环丁基甲醛和三甲基膦酰基乙酸酯为原料，通过Horner-Wittig反应、烯烃还原、酯水解、缩合及重氮化反应，合成得到目标化合物5-环丁基-2-重氮-3-氧代戊酸甲酯，5步反应总收率41.2 %，其产物及中间体结构经1H NMR和ESI-MS确证。对目标化合物的合成应用进行了研究，发现在二聚醋酸铑催化下得到6-氧代螺[3.4]辛烷-5-羧酸甲酯, 收率为91.2 %。并对各步反应过程进行了讨论，重点对重氮化条件进行了研究。该方法具有反应路线简洁、反应时间短、反应条件温和等优点，该路线对2-氧代环戊烷羧酸甲酯衍生物的合成提供了一条可行的方法。
目 录
1 绪论 1
1.1 重氮化合物的基本分类 1
1.2 重氮羰基化合物的制备 2
1.2.1 重氮化合物与烯烃的加成反应 3
1.2.2 重氮化合物与烯醇醚的加成反应 4
1.2.3 重氮化合物与烯胺的加成反应 5
1.2.4 重氮化合物与亚胺的加成反应 7
1.2.5 重氮化合物与富电子烯烃的l,3偶极环加成反应 8
1.3 催化重氮分解常用的金属催化剂 9
1.3.1 铑化合物催化剂 10
1.3.2 铜化合物催化剂 10
1.4总结 11
2 实验部分 13
2.1 引言 13
2.2 实验设计 14
2.3实验原料与仪器 14
2.4合成方法 15
2.4.1 3环丁基丙烯酸甲酯（2）的合成 15
2.4.2 3环丁基丙酸甲酯（3）的合成 15
2.4.3 3环丁基丙酸（4）的合成 16
2.4.4 5环丁基3氧代戊酸甲酯（5）的合成 16
2.4.5 5环丁基2重氮3氧代戊酸（1）的合成 16
3 结果与讨论 19
3.1 HornerWittig反应 1 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: *351916072* 
9
3.2 烯烃还原反应 19
3.3 酯水解反应 19
3.4 缩合反应 19
3.5 重氮化反应 20
3.6 重氮化产物的应用 20
结论 23
参考文献 25
致谢 31
1 绪论
重氮化合物在化学反应中性质比较不稳定，容易受外界影响。在高温、光线、酸，某些特殊金属极其配合物的影响。失去氮气而分解，作用机制不同，生成物也不一样，比如会有性质极其活泼的自由卡宾的产生，或者生成性质相对稳定的金属卡宾中间体。进而通过一系列的化学反应，发生加成、插入反应及1,3偶极环加成，或者与含有氧、氮、硫等元素的化合物形成叶立德中间体。有关重氮化合物的化学反应，一直受到高度的重视与长期的研究，在有机化学的合成中得到广泛的应用。近期以来，在以过渡金属作为催化剂的条件下，重氮化合物分解以及后面发生的一些化学变化，发现了许多很新颖和极其有意义的化学反应[l]。这种化学反应不仅很有效果而且生成物的选择性很高，有不少的替代品，副反应也比较少，成品率就相对较高，在温和的条件下就可以发生反应，要求比较低。这些都是这种新型化学反应的优点。
1.1 重氮化合物的基本分类
一般看来。在重氮羰基的化合物中，根据重氮碳将其分类，首先看是否与其相连，其次看相连的基团，从而将之分类。重氮化合物里仅有一个羰基的情况下化学性质相对稳定。另外，因为与其相连的基团不同，构成的化学物其性质也各有不同，重氮酰胺类化合物最稳定，酯类次之，而酮类化合物最为活泼。碳原子上面有两个价键上面连有基团，没有成键的电子作为中间体，但是其活性很高。这就是新的元素碳，作为同素异形体的卡宾碳。卡宾碳上有不同的取代基，在同类催化剂的影响下生成物也不同，我们把以金属作为催化剂生成的化合物分为3类，根据金属卡宾取代基上面吸电子和给电子数量的不同，第一类是取代基上面吸电子和给电子都只有一个（如图11所示）；第二类是取代基上面有且只有两个都是吸电子的；第三类是取代基上面只有一个吸电子。从而形成的卡宾化学性质也比较独特，优秀的立体，光学和化学选择性都是它的独特之处，所以近几年的化学科研中，卡宾的位置也显得越来越重要，在今后的发展中也具有重要的发展意义[2]。
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图11
1.2 重氮羰基化合物的制备
在合成研究中，α重氮羰基化合物参与众多反应为了被更多更好的使用，首先α重氮羰基化合物制备所需要的原材料比较容易得到，其次它的稳定性比较好，在温和的条件下不容易分解，这是其它的重氮化合物所不具备的，也是它的优势所在。从而让它的使用率大大增加，应用也越来越广泛。以1883年CuItius合成第一个α重氮羰基化合物一重氮乙酸乙酯来说[3]，现在常用的方法分为4种：（1）α氨基酸酯发生的重氮化反应，如重氮乙酸乙酯1的制备[4]（如图12所示）；（2）磺酰基叠氮化物发生的Regitz反应，如重氮丙二酸二乙酯2的制备[5]（如图13所示）；（3）通过重氮甲烷和酰氯发生反应，这种方法只适用合成端位α重氮酮，如重氮化合物3的制备[6]（如图14所示）；（4）通过腙的脱氢或者对甲苯磺酰腙的α消除反应，如重氮化合物4和5的制备[78]（如图15和16所示）。
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图12
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图13
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图14
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图15
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图16
1.2.1 重氮化合物与烯烃的加成反应
重氮化合物可以和许多烯烃及其衍生物在过渡金属作为催化剂的情况下会发生环丙烷化反应。重氮化反应可以得到重氮化合物，同理，环丙烷化反应也可以得到环丙烷类化合物。
1973年Solomon等人[9]通过对7甲基1,6辛二烯与重氮甲烷的反应选择两种不同的催化剂，得到了不同的环丙烷化产物，虽然Cu(OTf)2和Cu(acac)2都作为催化剂，但是它们选择催化的部位刚好不同（如图17所示）。

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