含氮不饱和键的化学

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1、第十六章含氮不饱和键的化学具有含氮不饱和键的化合物，主要有亚胺、腈（异腈）、偶氮化合物、硝基化合物以及异腈酸酯等。以下分别进行介绍。16.1亚胺亚胺及其衍生物又称希夫碱（Schiffbase），是含有C=N键的化合物。它是由羰基化合物(醛或酮)与氨(伯胺)的缩合产物,分子中含有的C=N键是一种类似于C=O键的极性不饱和键,能与许多化合物发生加成、还原等反应，在有机合成特别是不对称合成中有着广泛的应用。这类化合物具有良好的配位化学性能和独特的光、电、磁等物理材料性能，许多亚胺本身还具有广泛的生物活性（如抗菌、抗癌、除草等）。亚胺是烯胺的互变异构体：16.1.1还原反应亚胺的还原反应是制备胺类

2、化合物的重要方法,主要包括催化氢化和化学还原两个方面。一、化学还原化学还原是有机合成常用的方法,氢化铝锂、金属硼氢化物等是常用的还原剂。用NaBH4可以很方便地将亚胺还原成仲胺：利用这个反应，可以通过醛、酮来合成仲胺。如：在手性试剂或手性催化剂的诱导下,亚胺可以进行不对称还原。用含氢聚硅氧烷(polymethylhydrosiloxane，PMHS)作还原剂，可选择性地将亚胺还原成手性胺，联二萘酚(R)－3是很好的手性配体。18近年来，有关亚胺的不对称还原已经成为研究的热点。二、催化氢化亚胺通过催化氢化反应还原为高级胺，这是有机合成特别是在不对称合成中常用的方法。脂肪族醛的亚胺可在过渡金属

3、催化下加氢，被还原为仲胺，但产率不高。常用的金属催化剂大多数为第八副族的过渡金属，如Ni、Pt、Pd、Ru、Rh等。如果是脂肪酮的亚胺，则产率将有很大的提高：当用(S)－BINAP－Ir(III)催化氢化芳酮亚胺时，化学产率较高，而光学产率ee稍低。如：若用双磷配体(R)-bdpp－Ir(III)催化氢化，化学产率为100％，84％ee(R)。转移氢化反应是还原亚胺的另一有效方法。如用含聚合物的甲酸盐作氢源，醋酸钯催化还原亚胺，该方法方便、有效、对环境友好，收率85%。1816.1.2加成反应亚胺的加成反应主要有亲核加成、共轭加成、环加成等这些加成反应在有机合成中起着重要的作用，是有机合成

4、最常用的反应类型。一、亲核加成由于C=N是极性键，许多具有活性氢的化合物会与亚胺发生加成反应。如在氯化亚铜催化下，N－亚丁基叔丁基胺可以和乙炔发生加成反应，生成3－叔丁基氨基己炔：具有a-H的脂肪族醛酮的亚胺，自身可以发生类似羟醛缩合的反应：又如：这类反应可用于合成杂环化合物。而格氏试剂等金属有机化合物，可以与没有a-H的亚胺进行加成反应。反应产率随着格氏试剂烃基体积的增大而降低。18二、环化加成反应环加成反应包括有[2+2]加成、[3+2]加成和[4+2]加成（即氮杂Diels－Alder反应）等反应。这些加成反应在有机合成中起着重要的作用，是有机合成最常用的反应类型。亚胺和烯酮的[2+

5、2]环加成反应是合成含β－内酰胺类化合物的有效方法。亚胺的[3+2]环加成反应,是合成五元环的重要方法之一。如在PBu3催化下，缺电子的亚胺和2-烷基炔酸酯的反应可生成多取代的吡咯啉，产率为75%。亚胺的[4＋2]环加成即氮杂Diels－Alder反应是合成含氮杂环化合物最有效的方法之一，尤其在含氮的六元杂环合成中应用较多，反应有很高的立体选择性,广泛地应用于天然产物的合成。典型的反应中，亚胺是亲双烯体，与二烯反应得环加成产物。由于氮原子上孤电子对的影响，简单的亚胺是较难发生反应的，除非存在极为活泼的二烯化合物或在Lewis酸催化下，反应才得以进行。亚胺成盐后，由于摆脱了氮上孤电子对的影响

6、,其反应性则比亚胺本身强的多。但亚胺亲双烯体常常不稳定，可以通过醛与胺的现场（insitu）反应生成后直接进行反应。不对称杂Diels－Alder反应，一直是人们关注的热点。例如：18通过手性醛制备相应的手性亚胺，再与活泼的双烯体Danishefsky二烯进行分子间亚胺的杂Diels－Alder反应，得到重要的手性哌啶酮中间体，再经过若干步骤得到羟基化的吲哚里西啶类生物碱的同系物。它具有抗癌、抗HIV、抗代谢和抑制免疫力的作用。三、Michael加成反应含a-H的醛、酮的亚胺容易形成碳负离子，因而能够与a，b-不饱和化合物进行Michael加成反应，是经典的有机合成反应之一。如：利用手性亚

7、胺与丙烯酸甲酯发生1,4-加成反应,水解后成功地合成了制备天然产物马钱子碱的关键中间体。16.1.3氧化反应芳醛式亚胺可以被过硼酸钠(SPB)氧化，经重排得到甲酰胺；醛、酮肟被氧化为硝基化合物；苯甲醛肟被氧化为酸式硝基化合物；腙被氧化为羰基化合物,且产物不会进一步发生Baeyer-Villiger重排反应。1816.1.4Mannich反应Mannich反应也称胺甲基化反应。是指在酸催化下,甲醛和氨(胺)与含有a–活泼氢