趙振國，朱 陳，，周雅楠，韓滿意，①

（1.淮北龍溪生物科技有限公司，安徽 淮北 235000；2.淮北師范大學 化學與材料科學學院，安徽 淮北 235000）

0 引言

烯醇硅醚是烯醇醚中氧原子上的基團被硅基取代所形成的一類有特殊性質的有機硅試劑［1-3］.因其性質活潑而廣泛應用于各類有機化學反應，如烷基化反應、Mannich反應、羥醛縮合反應和Diels-Alder反應等［4］.作為有機合成中的重要中間體，烯醇硅醚在反應的專一性和立體選擇性方面具有獨特的優(yōu)勢，尤其適用于天然產物和藥物分子中的關鍵中間產物合成［5-9］.近年來，烯醇硅醚化合物的制備被廣泛關注.經典合成方法是通過金屬烯醇化物與氯硅烷反應制備［10-12］，反應過程中需要使用強堿而且會有大量的副產物產生.除此之外，金屬參與的催化反應是合成烯醇硅醚化合物的重要方法，如醛與重氮硅烷的銠催化反應，銥催化的乙烯基硅烷的甲硅烷基羰基化反應，釕或鈷催化的苯乙酮與乙烯基硅烷的反應，以及銅催化的酰基硅烷的甲硅烷基遷移反應［13-19］.烯醇硅醚還可以在過渡金屬催化下利用α，β-不飽和酮的1，4-氫化硅烷化反應獲得［20］.在這些反應過程中均有一定的局限性，如反應需使用貴金屬、副產物多等.因此，開發(fā)新型簡潔高效的烯醇硅醚的合成方法是關注的重點.

本文采用四丁基氯化銨為催化劑，實現硝基烷烴和硅基乙醛酸酯的親核加成/Brook重排/消除的串聯反應，合成具有酯基結構的烯醇硅醚.與傳統合成方法相比，該反應不僅避免貴金屬參與，而且產物單一、收率高.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

核磁共振譜儀（Bruker 400 MHz），高分辨質譜儀（Agilent Technologies 6540 UHD Accurate-Mass QTOF LC/MS）.所用試劑為市售分析純，無須特殊處理，主要為碳酸銫，碳酸鉀，碳酸鈉，碳酸氫鈉，氫氧化鉀，氫氧化鈉，四丁基溴化銨，四丁基氯化銨，四丙基溴化銨，四丁基碘化銨，四丁基四氟硼酸銨，四丁基高氯酸銨，二氯甲烷，1，2-二氯乙烷，三氯甲烷，甲苯，乙酸乙酯，四氫呋喃，N，N-二甲基甲酰胺，甲醇，硝基甲烷等.

1.2 烯醇硅醚的合成

室溫下，向反應瓶中依次加入硅基乙醛酸酯（0.10 mmol）、硝基烷烴（0.12 mmol）和n-Bu4NCl（0.01 mmol），開動攪拌器后將CH2Cl2（1.0 mL）和Cs2CO3（0.12 mmol）依次加入反應瓶中.反應結束后，用20 mL水稀釋反應瓶中的混合物，乙酸乙酯（25 mL）萃取，飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥除水，減壓蒸除溶劑，殘留物通過硅膠色譜（石油醚/乙酸乙酯=100:1）進一步純化得到烯醇硅醚產物.

2 結果與討論

2.1 條件篩選

為實現烯醇硅醚簡潔高效的合成，選擇硝基甲烷（2）和硅基乙醛酸酯（1a）為模板反應底物.研究發(fā)現，以甲苯為溶劑，四丁基溴化銨（0.01 mmol）為催化劑，碳酸銫0.12 mmol為堿的條件下，反應12 h后以60%的收率得到烯醇硅醚（3a）目標產物（表1，項目1）.對照實驗表明，無相轉移催化劑，反應收率降低（表1，項目2）.接下來，篩選反應溶劑，如甲苯，二氯甲烷，三氯甲烷，1，2-二氯乙烷，乙酸乙酯，四氫呋喃，甲醇和N，N-二甲基甲酰胺，結果表明，以二氯甲烷為反應溶劑收率達到84%（表1，項目3～9）.為進一步提高反應收率，進一步篩選反應助劑堿，研究表明，以碳酸銫為堿的條件下產率最高（表1，項目10～14）.催化劑是提高反應收率的關鍵因素之一，在考察系列相轉移催化劑后，發(fā)現以四丁基氯化銨為催化劑，該反應以94%的產率得到目標產物，且反應時間較短（1 h）（表1，項目15～19）.隨后的研究表明，將催化劑的使用量減少到5 mol%和1 mol%，反應收率略有降低（表1，項目20～21）.

表1 硝基甲烷（2）和硅基乙醛酸酯（1a）的串聯反應a

2.2 硝基烷烴和硅基乙醛酸酯反應適用范圍

在確定最佳的反應條件后，首先研究硅基乙醛酸酯的底物適用范圍.研究發(fā)現，在硅基乙醛酸酯的苯環(huán)上含有鹵素基團時，反應均能順利發(fā)生（3b～3e）.值得注意的是，當硅基乙醛酸酯的苯環(huán)上含有2-溴取代基，反應仍能較好的完成（3e）.在硅基乙醛酸酯的苯環(huán)對位引入甲氧基后（3f），反應收率降低明顯（59%）；與供電子基團甲氧基相比，當硅基乙醛酸酯的苯環(huán)對位引入吸電子基團硝基后（3g），反應收率顯著增加（83%）.在硅基乙醛酸酯中引入環(huán)己烷結構的酯基時，反應仍能較好的發(fā)生（3h），產率為56%；當硅基乙醛酸酯中的硅基為小位阻的TES基團時（3i），反應產率高達94%.隨后，研究親核試劑的適用范圍.以2-硝基丙烷為親核試劑，順利實現烯醇硅醚3j的合成，反應收率為67%.然而，硝基環(huán)己烷參與反應時未有目標產物（3k）生成，可能是因為硝基環(huán)己烷的位阻較大阻礙反應的進行.延長硝基烷烴碳鏈發(fā)現，雖然1-甲氧基-4-（2-硝基乙基）苯可以順利實現烯醇硅醚3l合成，但通過核磁鑒定Z/E（順/反）選擇性不高.

注 a Reactions were performed with 1a（0.1 mmol），2（0.12 mmol），Cs2CO3（0.12 mmol），and n-Bu4NCl（0.01 mmol）in 1.0 mL of CH2Cl2 and stirred for the indicated time at rt.b Isolated yield after purification by column chromatography.

3 結論

作為有機合成中的重要中間體，烯醇硅醚的合成一直是關注的重點.實現在相轉移反應條件下硝基烷烴和硅基乙醛酸酯的親核加成/Brook重排/消除的串聯反應，合成具有酯基結構的烯醇硅醚.與傳統的合成方法相比，反應過程符合綠色化學的基本要求，避免貴金屬的使用；反應收率高，副產物較少（該實驗內容已申請專利，專利申請?zhí)枮?02110648204.6）.

4 實驗數據

3a：benzyl 2-（（tert-butyldimethylsilyl）oxy）acrylate；94%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ7.388-7.322（m，5H），5.553（d，J=1.2 Hz，1H），5.204（s，2H），4.890（d，J=1.2 Hz，1H），0.938（s，9H），0.149（s，6H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ164.27，147.43，135.71，128.50，128.23，128.21，104.13，66.85，25.53，18.24，-4.98；HRMS（ESI）：calcd for［C16H24O3Si+Na］+：315.139 2；found：315.139 0.

3b：4-fluorobenzyl 2-（（tert-butyldimethylsilyl）oxy）acrylate；88%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ7.372-7.330（m，2H），7.072-7.014（m，2H），5.535（d，J=1.2 Hz，1H），5.158（s，2H），4.882（d，J=0.8 Hz，1H），0.929（s，9H），0.139（s，6H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ164.20，162.68（C-F，1JC-F=246 Hz），147.34，131.54（C-F，4JC-F=4 Hz），130.26（C-F，3JC-F=8 Hz），115.44（C-F，2JC-F=22 Hz），104.20，66.13，25.50，18.22，-5.00；HRMS（ESI）：calcd for［C16H23FO3Si+Na］+：333.129 8；found：333.129 9.

3c：4-chlorobenzyl 2-（（tert-butyldimethylsilyl）oxy）acrylate；69%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ7.347-7.294（m，4H），5.540（d，J=1.2 Hz，1H），5.15（s，2H），4.890（d，J=1.2 Hz，1H），0.935（s，9H）0.146（s，6H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ164.15，147.28，134.21，134.18，129.60，128.71，104.22，65.99，22.50，18.22，-4.98；HRMS（ESI）：calcd for［C16H23ClO3Si+Na］+：349.100 3；found：349.100 3.

3d：4-bromobenzyl 2-（（tert-butyldimethylsilyl）oxy）acrylate；65%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ7.500-7.479（m，2H），7.249（d，J=4.4 Hz，2H），5.539（d，J=0.6 Hz，1H），5.142（s，2H），4.891（d，J=0.6 Hz，1H），0.935（s，9H），0.146（s，6H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ164.15，147.24，134.70，131.68，129.88，122.31，104.27，66.02，25.50，18.21，-4.99；HRMS（ESI）：calcd for［C16H23BrO3Si+Na］+：393.049 8；found：393.049 6.

3e：2-bromobenzyl 2-（（tert-butyldimethylsilyl）oxy）acrylate；83%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ7.589-7.567（dd，J=0.8 Hz，8 Hz，1H），7.443-7.420（dd，J=1.2 Hz，7.6 Hz，1H），7.315（td，J=7.6 Hz，1H），7.194（td，J=7.6 Hz，1H），5.588（d，J=0.4 Hz，1H），5.287（s，2H），4.918（d，J=0.4 Hz，1H），0.941（s，9H），0.165（s，6H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ164.03，147.23，135.12，132.81，129.71，127.45，123.38，104.33，66.34，25.52，18.22，-4.97；HRMS（ESI）：calcd for［C16H23BrO3Si+Na］+：393.049 8；found：393.049 6.

3f：4-methoxybenzyl 2-（（tert-butyldimethylsilyl）oxy）acrylate；59%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ7.329-7.294（m，2H），6.902-6.866（m，2H），5.521（d，J=0.8 Hz，1H），5.133（s，2H），4.866（d，J=1.2 Hz，1H），3.811（s，1H），0.930（s，9H），0.136（s，6H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ164.33，159.66，147.50，130.10，127.84，113.88，104.06，66.68，55.27，25.52，18.23，-4.99；HRMS（ESI）：calcd for［C17H26O4Si+Na］+：345.149 8；found：345.149 6.

3g：4-nitrobenzyl 2-（（tert-butyldimethylsilyl）oxy）acrylate；83%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ8.238-8.211（m，2H），7.536（d，J=8.8 Hz，2H），5.579（d，J=1.2 Hz，1H），5.290（s，2H），4.929（d，J=1.2 Hz，1H），0.943（s，9H），0.162（s，6H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ163.95，147.77，146.99，142.95，128.35，123.78，104.48，65.30，25.49，18.21，-4.97；HRMS（ESI）：calcd for［C16H23NO5Si+Na］+：360.124 3；found：360.124 2.

3h：cyclohexyl 2-（（tert-butyldimethylsilyl）oxy）acrylate；56%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ5.499（d，J=0.8 Hz，1H），4.841（d，J=0.8 Hz，1H），1.905-1.864（m，2H），1.758-1.726（m，2H），1.571（s，1H），1.555-1.726（m，6H），0.956（s，9H）0.168（m，6H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ163.94，148.00，103.57，73.61，31.56，25.56，25.38，23.72，18.26，-4.95；HRMS（ESI）：calcd for［C15H28O3Si+Na］+：307.170 5；found：307.170 6.

3i：benzyl 2-（（triethylsilyl）oxy）acrylate；94%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ 7.376-7.314（m，5H），5.537（d，J=0.8 Hz，1H），5.209（s，2H），4.888（d，J=0.8 Hz，1H），0.967（t，J=8 Hz，2H），0.729-0.670（dd，J=7.6 Hz，15.6 Hz，6H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ164.24，147.33，135.73，128.49，128.22，128.16，103.70，66.83，6.50，4.74；HRMS（ESI）：calcd for［C16H24O3Si+Na］+：315.139 2；found：315.139 0.

3j：benzyl 2-（（tert-butyldimethylsilyl）oxy）-3-methylbut-2-enoate；67%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ7.41-7.30（m，5H），5.18（s，2H），2.01（s，3H），1.81（s，3H），0.91（s，9H），0.03（s，6H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ165.1，135.8，135.7，129.5，128.8，128.4，128.2，66.3，25.7，20.5，19.8，18.3，-4.4；HRMS（ESI）：calcd for［C18H28NO3Si+Na］+：343.170 5；found：343.170 2.

3l：benzyl 2-（（tert-butyldimethylsilyl）oxy）-4-（4-methoxyphenyl）but-2-enoate；84%yield；pale yellow oil；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ7.39-7.34（m，5H），7.12（dd，J=4，8 Hz，2H），6.84（dd，J=4，8 Hz，2H），6.21（t，J=8 Hz，0.5H），5.64（t，J=8 Hz，0.5H），5.22（d，J=20 Hz，2H），3.79（s，3H），3.77（d，J=8 Hz，1H），3.50（d，J=8 Hz，1H），0.98（s，5H），0.89（s，4H），0.19（s，3H），0.08（s，3H）；13C NMR（100 MHz，CDCl3）δ164.6，158.1，157.9，140.5，140.3，135.6，135.5，131.6，128.3，124.3，121.9，113.9，66.7，66.6，55.2，32.2，31.1，25.8，25.5，18.6，18.1，-4.2，-4.9；HRMS（ESI）：calcd for［C24H32O4Si+Na］+：435.196 8；found：435.196 7.