炔烃在有机合成中具有重要地位,在天然产物、药物化学和光电材料中占有一席之地,它也是合成复杂分子的关键中间体。其中运用最广的就是Click反应,让Sharpless教授第二次荣膺诺贝尔化学奖。以下是炔烃合成的多种主要方法:
1、末端炔烃烷基化 (Alkylation of Terminal Alkynes)
末端炔烃 (R-C≡C-H) 的C-H键具有弱酸性 (pKa ≈ 25),可以被强碱(如NaNH₂, BuLi, LDA等)去质子化,生成炔基负离子 (R-C≡C:⁻),炔基负离子作为强亲核试剂,进攻卤代烃 (R'-X, X = Cl, Br, I, OTf等) 的碳原子,发生SN2反应,生成新的炔烃 (R-C≡C-R')。从而衍生出复杂的炔烃。

2、二卤代烷的脱卤化氢 (Double Dehydrohalogenation)
邻二卤代烷 (偕二卤, 邻二卤) 在强碱作用下,经历两次连续的消除反应 (E2),失去两分子HX,形成炔键。最常用的是偕二卤代烷 (R-CHX₂, 特别是偕二溴化物 R-CHBr₂),因为其两个卤素在同一碳上,更容易进行两次消除。邻二卤代烷 (R-CHX-CHXR') 通常需要更剧烈的条件,且可能生成烯炔混合物。


3、醛/酮转化为炔烃
a) Corey-Fuchs 反应
将醛转化为增加一个碳的同系末端炔烃的经典方法。

步骤: 见上面反应式,醛与四溴化碳和三苯基膦反应,生成偕二溴烯烃。这实质上是Wittig反应的一个变体。偕二溴烯烃在强碱(如正丁基锂 BuLi)作用下,先进行一次脱溴化氢,生成苯乙炔基溴,再被丁基锂拔溴,生成炔烃负离子,然后加水淬灭,生成末端炔烃 (R-C≡C-H)。
b) Seyferth-Gilbert 增碳法 (Seyferth-Gilbert Homologation)

Seyferth-Gilbert增碳反应是指在碱催化下,重氮甲基膦酸二甲酯与醛或芳基酮在低温下反应得到炔的反应。Ohira-Bestmann改进法转而使用1-重氮基-2-氧代丙基膦酸二甲酯可以使碱不稳定的易互变异构化的醛发生反应,而在Seyferth-Gilber条件下主要发生羟醛缩合。

c) Ohira-Bestmann 试剂
试剂结构见上Seyferth-Gilbert 增碳法所示,这是Seyferth-Gilbert法的现代改进版,是目前实验室最常用的醛到末端炔的转化方法。该方法比Seyferth-Gilbert法反应温和,对不稳定的醛也适用。

d) Colvin炔合成反应

醛,酮和LiTMSD(三甲基硅基重氮甲烷锂盐)反应后,接着消除脱氮气得到卡宾,重排生成多一个碳的炔烃的反应。
- 炔烃复分解 (Alkyne Metathesis)
类似于烯烃复分解,在金属卡宾催化剂作用下,炔烃之间交换烷基片段。包括炔烃交叉复分解反应和炔烃关环复分解。
优点:原子经济性高,可构建复杂炔键骨架,特别是大环内炔。
缺点:催化剂昂贵,对空气/水敏感,操作条件苛刻(常需高温、高真空)。

- 过渡金属催化的交叉偶联 (Cross-Coupling Reactions)
- Sonogashira偶联:
末端炔烃 (R-C≡C-H) 与芳基卤/乙烯基卤 (Ar-X, X = I, Br, Cl, OTf) 在钯催化剂 (如Pd(PPh3)4, PdCl2(PPh3)2) 和铜(I)盐 (如CuI) 催化下,以及胺碱 (如TEA, DIPEA) 存在下,偶联生成共轭烯炔 (Ar-C≡C-R 或 R1-C≡C-CH=CH-R2)。
关键点: 铜盐是必需的助催化剂,催化循环中形成铜炔中间体。对空气敏感度中等。是合成芳基炔和烯基炔的最重要方法, 可兼容多种官能团。
- Cadiot-Chodkiewicz偶联:
一种末端炔烃 (R1-C≡C-H) 与溴代末端炔烃 (Br-C≡C-R2) 在铜(I)盐 (如CuCl, CuI) 催化下和胺碱中,偶联生成二取代非对称炔烃 (R1-C≡C-C≡C-R2)。
关键点: 专门用于合成1,3-二炔。需要预先制备溴代炔烃 (可通过炔基负离子与Br2反应得到)。
- Glaser-Eglinton偶联 / Hay偶联:
两个末端炔烃 (2 R-C≡C-H) 在铜盐催化剂 (如Cu(OAc)2, CuCl, CuI) 和氧化剂 (O2等) 存在下,发生氧化偶联,生成对称的1,3-二炔 (R-C≡C-C≡C-R)。
关键点: Glaser使用碱性条件 (吡啶) 和空气氧化;Hay使用TMEDA和更高浓度Cu(I)。主要用于合成对称二炔。
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