使用楚加耶夫反應的試劑合成腈類化合物

依據本實驗室成員施妤璇學姊的研究得知，使用一系列具有不同 種類取代基的硝基苯乙烯類化合物作為起始物，在-78 ^oC 下，以

t-BuOK 為鹼，加入炔丙基丙二酸二甲酯 (dimethyl propargylmalonate)，

進行一系列的 1,4 加成反應，可合成具有參鍵片段的硝基烷化物 1²⁶。 因此，將具有參鍵片段的硝基烷化物 (1a-1i) 以楚加耶夫試劑進 行反應，可以得到具有不同取代基的腈類化合物 (3a-3i)，實驗結果 如表 1.2 所示。

表 1.2 具不同取代基的硝基烷化物 1 進行反應

Entry

R Substrate Product Time (h) Yield (%)

1 phenyl 1a 3a 1 93

2 3-methoxyphenyl 1b 3b 1 80

3 4-methoxyphenyl 1c 3c 1 88

4 4-methylthiophenyl 1d 3d 4 70

5 4-fluorophenyl 1e 3e 2 91

6 4-chlorophenyl 1f 3f 2 88

7 furan-2-yl 1g 3g 4 70

8 thiophen-2-yl 1h 3h 4 80

9 naphthalen-1-yl 1i 3i 3 97

a

All the reactions were conducted on 0.5 mmol scale.

Isolated yield.

由表 1.2 的結果顯示，當苯環上未具取代基時，如硝基烷化物 1a，

反應一小時後，可獲得 93%的腈類化合物 3a (entry 1)。

當取代基屬於推電子基 OMe 時，反應可在一小時內結束，而間 位與對位的取代基產率分別為 80 %與 88 % (entries 2、3)；如果取代 基改變為推電子基 SMe 時，反應時間延長至四小時，產率為 70 % (entry 4)；而取代基為具拉電子傾向的鹵素 F 或 Cl 時，三小時反應結 束後，分別得到產率為 91 %和 88 %的預期產物 (entries 5、6)。

若為雜環類的 furan-2-yl 或 thiophen-2-yl 取代時，反應時間為四 小時，可分別得到 70 %和 80 %的產率 (entries 7、8)；則取代基為 naphthalen-1-yl，反應三小時後，產率可高達 97 % (entry 9)。

為了使楚加耶夫反應能適用於不同種類的硝基烷化物，嘗試將親 核 性 試 劑 換 成 具 雙 鍵 片 段 的 烯 丙 基 丙 二 酸 二 甲 酯 (dimethyl allylmalonate)，參考本實驗室成員施妤璇的論文，也順利合成出具有 雙鍵片段的硝基烷化物 4²⁶。

具雙鍵片段的硝基烷化物 4 也可以使用於楚加耶夫反應，並經最 佳化條件的篩選，發現同時加入 3 當量 DBU、二硫化碳與甲基碘可 得到高產率的腈類化合物。所以利用具有雙鍵片段的硝基烷化物 (4a-4h) 進行楚加耶夫反應，可順利合成具有不同取代基的腈類化合

表 1.3 具不同取代基的硝基烷化物 4 進行反應

Entry

Ar Substrate Product Time (h) Yield (%)

1 phenyl 4a 5a 1 86

2 2-methoxyphenyl 4b 5b 1 69

3 3-methoxyphenyl 4c 5c 1 70

4 4-methoxyphenyl 4d 5d 1 85

5 2-methylphenyl 4e 5e 2 70

6 4-chlorophenyl 4f 5f 1 71

7 2-bromophenyl 4g 5g 1 79

8 4h 5h 1 70

a

All the reactions were conducted on 0.5 mmol scale.

Isolated yield.

由表 1.3 的結果可知，芳香環上無取代基的硝基烷化物 4a，反應 一小時後，可以獲得 86 %的腈類化合物 5a (entry 1)。

將取代基改變為推電子基 OMe 時，反應時間為一小時，鄰位、

間位與對位的產率分別為 69 %、70 %與 85 % (entries 2、3、4)，推測 可能的原因為鄰位的取代基會造成立體阻礙大，使得產率下降。

因此，當苯環上鄰位得取代基為 Me 推電子基時，反應需要兩小 時，產率為 70 % (entry 5)，也可進一步證明，立體阻礙的效應在鄰位

較為明顯，進而影響產率。

若取代基為 Cl 或 Br 具拉電子傾性的鹵素，一小時反應結束後，

得到 71 %和 79 %的產率 (entries 6、7)。而親核性試劑改為烯丙基丙 二酸二乙酯 (diethyl allylmalonate)，可在一小時內產率達 70 % (entry 8)。

依表 1.2 和表 1.3 的實驗結果可以發現，硝基烷化物 l 和 4 的化 學結構性質相似，但是硝基烷化物 4 的反應性明顯較差，推測可能是 因為雙鍵片段為折線型，相較於參鍵片段為直線型，造成雙鍵片段的 立體阻礙較為明顯，使得反應效率較為略低。

為了探討雙鍵或參鍵片段是否會影響反應進行程度，因此，將親 核性試劑改變為丙二酸二甲酯 (dimethyl malonate)，得到硝基烷化物

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(1.13)