Wittig反应及其应用的最新发展

发表时间：2011-10-25T11:23:30.737Z 来源：《魅力中国》2011年7月下供稿 作者： 翟增强 高召帅[导读] Wittig反应产率较高, 条件温和，选择性强，并且在合成精细有机化学品中都得到了众多的应用。

翟增强1 高召帅2

（江苏徐州泉山区中国矿业大学，江苏 徐州 221116）

中图分类号：O621.3 文献标识码：A 文章编号：1673-0992（2011）07-201-01

摘要：Wittig反应产率较高, 条件温和，选择性强，并且在合成精细有机化学品中都得到了众多的应用。本文介绍了该反应机理方面的最新进展，及在有机合成反应中的广泛应用。关键词: Wittig反应；有机合成；信息素

1953 年, 德国科学家Wittig 发现了亚甲基化三苯基膦与羰基化合物成烯的反应, 人们称之为Wittig 反应。由于该反应产率较高, 条件温和, 具有高度的位置选择性, 并且在合成最新系列的高级的不同种类的精细有机化学品中都得到了众多的应用，因此越来越受到化学家的重视[1]。

一、Wittig 反应的新成果 1. Wittig-Horner 反应。

稳定的叶立德在与羰基化合物反应时，一般只能与醛反应，不能与酮反应，有的甚至不能与最活泼的醛反应，因而这就促使人们考虑进一步改进Wittig 反应。

在改进的Wittig 反应中所用的磷试剂为磷酸酯、次磷酸脂、氧化磷以及磷酰胺。与经典的Wittig 反应相比，除能准确地引入双键外，还有下面的优点：(1)比膦叶立德具有更强的亲核性，因而更易在温和的条件下与更多的羰基化合物反应，并且对水分，氧气不十分敏感；(2)由于反应中生成的次磷酸、磷酸以及磷酸衍生物溶于水，故易与主产物烯烃分离；(3)磷叶立德需要用较贵的磷来制备，而磷酸脂则易从较便宜的原料亚磷酸酯经Michaelis－Arbuzov 反应[2]方便制得。

由PO 试剂与羰基化合物反应在一般情况下生成反式异构体。但是产物中的E/Z 比例与经典的Wittig 反应一样可随反应条件而改变，有的甚至生成单一的Z- 式或E- 式产物。控制立体化学的因素主要是下列几方面：(1)溶剂效应；(2)反应的可逆性；(3)碱强度的影响；(4)温度。

2.相转移催化Wittig 反应。

1971 年Stark[3]在研究卤代烷的亲核取代反应中季铵盐（或季磷盐)的催化动力学的基础上提出了“相转移催化(Phase Transfer

Catalysis)”，简称PTC。1973 年Markl 与Merz[4]相转移技术成功地应用于Wittig 反应。相转移催化Wittig 反应地引入，使得该反应更加方便，因为经典的Wittig 反应所用的碱大都是烷基锂化钠、氨基钠等，而PTC Witting 反应只需要无机碱的水溶液；此外，PTC Wittig 反应中常用的有机溶剂二氯甲烷、苯也比较容易除去。PTC 在Wittig 反应中引进了两相，而少量的水在反应中扮演重要的角色，水的含量会影响到反应的进行。虽然PTCWittig 反应有其自身的优点，但是相转移催化Wittig 反应的立体化学没有明显的规律，各种不同的叶立德受各种碱和溶剂的影响在反应中生成不同比例的顺、反异构体产物。 3.水相中的Wittig 反应[5]

水相中的Wittig 反应虽然较早的被人研究，但是应用还是非常的有限。只限于仅有的一些醛和特别的Ylide，并且之前报道过的水相中的Wittig 反应跟反应物的水溶性有很大的关系，这就大大限制了水相中Wittig 反应的应用。李丹课题[5]组在稳定叶立德与醛的水相Wittig 反应方面做了研究，得到了很好的结果。

近年来，人们对在水相中的有机合成反应越来越关注，而水相中的Wittig 反应就是一个典型的例子。在水相Wittig 反应的报道中，人们总是在研究可溶于水的反应原料，比如先是发现了可溶于水的甲醛能在水相中发生Wittig 反应；而后来通过改造Ylide，使之成为水溶性原料，发现它还能与除甲醛外的不溶于水的芳香醛发生Wittig 反应。在2000 年报道了用机械碾磨固相合成膦Ylide 以及首次在无溶剂的条件下发生的Wittig 反应。指出，通过机械碾磨方法破坏了膦化合物的品晶格及其无晶体形相的形成。在不同的固相之间，通过微晶体的无机碱，发生了一个膦盐的去质子化过程。而发生的Wittig 反应后的结果也和传统的Wittig 反应不同。如果稳定膦Ylide 发生的是E/Z 反应，则E 式产物占优的；而固相碾磨的Wittig 反应得到的结果却是E/Z_摩尔比例约等于1，不过这却是一种全新的方法。经典的Wittig 反应直到现在也一直被人们研究着并发展着。[6] 二、Wittig反应在有机合成中的应用

由于Wittig 反应产率好、立体选择性高且反应条件温和，因而在有机合成中有着广泛的应用。 1.合成烯键。

Wittig 反应的主要用途是合成各种含烯键、炔键的化合物[7]。

Wittig 试剂和酰卤作用经水解也可得到炔烃[7]：

尤其在许多其他方法不易合成的天然产物如萜类、甾体、维生素A和D 以及植物色素、昆虫信息素等中，Wittig 反应特别重要。 以Wittig 反应在合成昆虫性信息素中的应用[8]为例。

昆虫性信息素是一类在同种雌雄昆虫之间传递信息的化学物质，它在害虫的预测和防治上具有用量少、选择性好、活性高和不污染环境等优点，近年来受到了人们的广泛关注。大多数鳞翅目昆虫性信息素的结构为十二、十四、十六碳烯醇、醛和乙酸酯，它们大约占已鉴

定的昆虫性信息素总数的90%。这类物质的活性很高，但其在昆虫体内含量极微，一个昆虫体内的含量仅有10-10g～10-8g[9]。许多昆虫性信息素具有共轭双烯的结构，它们的双键位置和几何构型是决定其生物活性的重要因素。立体选择性和区域选择性地合成共轭二烯是昆虫性信息素合成中十分有意义的研究课题，吸引着许多有机化学家进行有益的探索。

Wittig 反应在天然产物中的另一个应用实例是合成Tocotrienol。此物质是一类和维生素E 结构很相似的天然产物，它可以引起血胆固醇过少。Deshpande 等对它们的合成、分离以及药理进行了研究。在其合成a-Tocotrienol 时用到的Wittig 反应为[10]：

2.合成醛或酮。

Wittig 反应的另一个重要应用是用来合成醛或酮。此法采用α- 卤代醚制成Wittig 试剂后，与醛或酮反应得烯醚化合物，再经水解生成醛[11]。

3.合成烯醇式内酯。

用稳定的磷叶立德和环状的酸醉反应, 生成相应的烯醇内醋, 若用比较活泼的磷叶立德, 烯醇则继续形成环状的不饱和酮：

4.合成环外双键。

Wittig反应高度的位置选择性, 为合成具环外双键的化合物提供了一条有效途径：

三、结语

五十多年来，Wittig 反应作为合成烯烃最为常用、有效的途径，在有机合成中发挥着举足轻重的作用，应用于许多天然产物的合成,越来越受到化学家们的青睐。然而，Wittig 反应也有一定的局限性，比如一般只能与醛反应，与酮反应非常缓慢，甚至不反应，以及在非极性溶剂中反应缓慢等等。

为此，许多化学家正在从事着Wittig 反应的改进。目前已有许多关于该反应改进方法的报道[12]。如提高温度或压力、加入添加剂、微波辐射或光照射、声波、使用硅胶或离子溶剂等。另外，在水中或电池中进行Wittig 反应的报道也非常多。这样使Wittig 反应的最佳使用范围更加宽广，在有机合成中的应用得以更加广泛。

参考文献：

［1］李海军,刘光祥.G.Wittig 反应的应用及其前景［J］.安庆师范学院学报(自然科学版),2008,6(3): 89-92. ［2］肖文精, 黄文芳.Wittig 反应的研究[J] . 华中师范大学学报: 自然科学版, 1994, 28: 355.［3］刑其毅,徐瑞秋.基础有机化学(第二版)下册［M］.北京:高等教育出版社,1994.706-708. ［4］黄文芳.Wittig 反应的立体化学和反应机理［J］.化学通报,1986,(8): 1-7. ［5］李丹.非常规条件下Wittig 反应的研究［D］.浙江: 浙江大学,2005,1-16. ［6］刘海军,杨金会.Wittig 反应研究进展［J］.山西化工,2009,26(5):24-28.

［8］郑可利,王贵杰.昆虫信息素共轭二烯的合成进展［J］.广州化学,2010,28(1): 54-58. ［9］杜家纬.昆虫信息素及其应用［M］.北京:中国林业出版社,1988,1-80.

［10］韩兴春,卓超,吴达俊.Wittig 反应在天然产物合成中的应用［J］.合成化学,2008,9(3): 199-207. ［11］周峰岩.Wittig 反应及其在有机合成中的应用［J］.枣庄师专学报,2000,17(5): 41-43. ［12］刘海军,杨金会.Wittig 反应研究进展［J］.山西化工,2006,26(5):24-28.

作者简介：

翟增强，籍贯山东济宁，中国矿业大学本科在读。曾获“高教杯”数学建模竞赛江苏省一等奖。作为主持人参加校级大学生科研训练项目一项。