緒論
背景
(E)-β-烷基苯乙烯化合物((E)-β-alkyl-styrenes)是一種在工業上被 廣 泛 地 使 用 的 重 要 建 構 單 元 。 早 期 合 成 此 烯 類 最 常 見 的 方 法 是 Wittig-Horner 反應。此類離子性加成反應是利用 phosphonate 與酮 類反應經由一個具有四環之中間體來製造出烯類(Scheme 1)1。Kaji 在 1981 年曾報導指出，具有良好離去基之硝基烷類(nitroalkane)可 行自由基之反式脫去(anti-elimination)反應而生成比例約為1:1的順 反兩種異構物烯類(eq. 1)2。
+ C6H5CHO
erythro
threo
P O
NC HPh H (EtO)2
O
P O
NC H H Ph (EtO)2
O
H NC
H Ph
H NC
Ph H (EtO)2P(O)CHCN
Scheme 1
NO2 Me
Me Et
NO2 Ph
N Me
Me Et
NO2 Ph
AIBN
O O Sn Bu3
Me
Me Ph
- NO. 2 Et
(1) Bu3SnH
Seebach 首先於 1992 年報導利用有機錫金屬試劑中之二烷基鋅
(dialkylzinc)試劑和 β-硝基苯乙烯(β-nitrostyrenes)系列物之反應 後，結果生成苯乙烯類(styrenes)和硝基烷類(nitroalkanes)化合物 (eq. 2)3。
Ar NO2
+ (alkyl)2Zn 20oC . 1h THF or Et2O
Ar alkyl Ar NO2
+ R
R
R alkyl
(2)
Hassner 也 在 1996 年 報 導 中 指 出 ， 如 果 以 有 機 錳 試 劑 (organomanganese)和β-硝基苯乙烯進行反應時，可生成少量之烯類 及以硝基烷類為主產物之實驗結果，文中同時並提出生成此烯類化合
物的反應機構是經由屬於離子性之加成-轉移-脫去反應機構(ionic addition-migration-elimination)反應步驟如 Scheme 2所標示4。
X
N O
+ RMX
- MX + X
R
X
N O
H2O - M(OH)X
- H - NO2
X
N R
O H O X
N R
O
X
N R
O-MX+ O
O
O
O
Scheme 2
上述報導中，反應試劑皆使用活潑性或敏感性較高的有機金屬試 劑，在經濟成本及方便性的考量明顯是一大問題，其中困難的部份是 以金屬試劑來合成烯類化合物時，其產物為順式與反式的混合物，因
而照造成分離上的問題 2。因此為了解決此問題，近年來陸續有幾則 報導，分別利用不同來源的烷基自由基(alkyl radical)與β-硝基苯乙 烯系列物反應，經由加成-脫去的方法來製備(E)-β-烷基苯乙烯化合物 (Scheme 3) 5。
Ar
NO2 Et3B, RI
O2 or reflux Ar
R
Et3Al, RI
Bz2O2 Ar
R Et3Ga
Ar
Et
R-H, Bz2O2
Ar
R (A)
(D) (B)
(C)
Scheme 3
Scheme 3中之途徑(A)，是本實驗室於 2001年所報導，首先用三 乙基硼(Et3B，triethylborane)所產生的乙基自由基，然後再與不同的
烷基碘化物經去碘作用(deiodonation)而生成級數較高之烷基自由基 後最再與β-硝基苯乙烯反應而生成(E)-β-烷基苯乙烯系列物，反應機 構如Scheme 4 所標示6。
Et3B
O2
Et. + RI EtI + R
Ar
NO2 H H
+
Ar
H
H NO2
R
R H
Ar H
NO2 and/or
Ar
R H H
R
- NO.2
.
.
.
Scheme 4
另一途徑是Scheme 3 中之途徑(B)，同樣亦是由本實驗室在 2001 年所報導，是利用過氧化苯甲醯基(benzoyl peroxides)作為自由基起 始劑(initiator)，來誘發三乙基鋁(Et3Al，triethylallumium)以產生乙 基自由基，再和不同烷基碘化物反應生成第二種來源的烷基自由基 (Scheme 5)7。延續以上研究，本實驗室更於 2003 年接續報導，如 Scheme 3 中之途徑(C)，直接以自由基起始劑 benzoyl peroxide和烷
類化合物反應，直接將烷類化合物進行脫氫(dehydrogenation)反 應，以生成第三類型烷基，自由基其結果如(eq. 3)所標示 8。
[PhC(O)O]2 hv
2 PhC(O)O 2 Ph + 2CO2
PhC(O)O + Et +
or
Ph + Et +
Ar
NO2 H H
+
Ar
Et H H
Et Ar - NO2
H
H NO2
Et
Et3Al PhC(O)OAlEt2
Et3Al PhAlEt2
. .
. .
. .
. .
Scheme 5
Ph
H NO2
Ph H
+
Benzoyl peroxide Benzene Reflux 6h
(3)
n n=1 , 2
n n=1 , 2
Huang 曾於 1996 年報導指出，利用IIIA 族中的有機金屬試劑三乙 基鎵(Et3Ga，triethylgallium)，可在空氣存在的條件下產生烷基自由 基，再與 β-硝基苯乙烯進行加成脫去(addition-elimination)反應以生 成烯類化合物，其過程如Scheme 3 中之途徑(D)或(eq. 4)9所表示，
文中最有價值的證據是在反應的過程中可觀察到 EPR 之訊號，而此 訊號之存在可證實此反應是屬於自由基之反應。
Ar
NO2
+ R3Ga
n- hexane
Ar
R rt , 2-3h (4)
綜合比較scheme 2 的幾則報導，我們瞭解藉由自由基取代反應的
方法以合成苯乙烯類化合物皆具有極佳的產率的優點，而且高度選擇 之特色更祇以產生單一產物，此結果意外地解決了幾何異構物分離的 問題。但對於必須要使用過量的碘化物，來抑制直接由有機金屬試劑 所產生的乙基自由基之另一個競爭反應卻是仍待克服的問題。另外，
對於分子量較低屬於氣體的烷類，如要在一般的實驗室進行此類型反 應，似乎仍有操作上不方便的特色存在。
為改進上述的問題，本篇製備烷基自由基的另一個方法，是以自由 基起始劑 benzoyl peroxide 與醛類反應形成中間體醯基自由基(acyl
radical)後，接著經由 α-fragmentation 脫去一分子之一氧化碳(CO) 後生成烷基自由基。關於這類化學的相關報導，經由醛類脫氫而生成 醯基自由基最早已由 Kharasch 在 1948 時更加以詳細報導，其特色 是利用醯基自由基和烯類反應，進行加成反應後可製備出酮類化合 物。相關的研究在1984年時Neckers也有更多的報導及應用(Scheme 6)10。
CH O
R + In C
O
R + InH
C O
R +
EWG
+ CH
O R
EWG
O R
EWG
O R
EWG
O R
H O R
C O R
EWG
O R -
++
++
δ- δ+
δ+ δ -
. .
. .
. .
.
Scheme 6
1999年Chatgilialogln 曾歸納指出，可利用各種不同的官能基來製 備醯基自由基，各種反應試劑包括醛類、醯氯類(acyl chlorides)、酸 類 (acids) 、 硫 酯 類 (thioesters) 及 金 屬 類 的 酯 類 (selenoesters) 、 (telluroesters)、以及醯鈷衍生物(acylcobalt(Ⅲ) derivatives)等 11。 對於醯基自由基均是直接進行加成反應或先脫去一分子 CO 再進行 取代反應，其原因除了受質本身的結構特性外，醯基自由基生成時的 穩定性也影響著反應的結果。將其相關知識運用到本篇對醯基自由基
與(E)-β-硝基苯乙烯反應，卻只有取代產物的生成事實更具說服力
(scheme 7) 5。
O
R H
Bz2O2 CO2 + PhH
O
R .
Ar
NO2 Ar NO2
R O
Addition Product
R. Ar
R Substitution Product CO
∆ or hυ X
Ar
NO2
Scheme 7
整體而言，應用(E)-β-硝基苯乙烯經由自由基起始劑與醛類進行加 成-脫去硝基來製備烯類化合物，因沒有其他難以分離之副產物生 成，所以在合成烯類化合物上可說是一項新的突破。
