邻近双官能化是指涉及两个相邻中心(最常见的是碳)的转化的化学反应。这种转化可以在α,β-不饱和羰基化合物中通过亲核试剂与β-位的共轭加成,然后在α位用亲电试剂捕获所得的烯醇化物来完成。当亲核试剂是烯醇化物而亲电试剂是亲质子时,反应称为迈克尔加成。
介绍
最常见的是,邻位双官能化反应导致两个相邻碳原子处的新键。这通常以立体控制的方式进行,特别是如果两个键同时形成,如在Diels-Alder反应中。活化双键代表了邻位双官能化的有用手段,因为它们可以充当亲核试剂和亲电子试剂 – 一个碳必然是电子贫乏的,另一个是富含电子的。在亲核试剂和亲电子试剂的存在下,双键的两个碳可以作为“中继”,介导电子从亲核试剂流向亲电试剂,形成两个而不是通常的化学键。 。
(1)
机制与立体化学
流行机制
该机理分两个阶段进行:向不饱和羰基化合物中共轭加成,然后在所得烯醇化物的α-碳上进行亲电取代。
当亲核试剂是有机金属试剂时,第一步的机理可以变化。在某些情况下,是否通过离子或自由基机制发生反应尚不清楚。[2]研究表明,当亲电试剂的还原电位低时,第二步甚至可以通过单电子转移进行。[3]涉及离子中间体的一般方案如下所示。
(2)
在任何情况下,第二步在所有情况下都被充分描述为烯醇化物与亲电子试剂的反应。如果在β-加成后保护最初形成的烯醇化物,则这两个步骤可以作为不同的实验操作进行。然而,如果这两个步骤不明显,则烯醇化物的抗衡离子由亲核原料的抗衡离子决定,并且可以深刻地影响烯醇化物的反应性。
立体化学
空间方法控制在共轭加成反应中是常见的。因此,在环状底物中,α-和β-碳上的取代基之间的反式关系是常见的。α位的构型不太可预测,特别是在可能发生差向异构化的情况下。上空间的方法控制的基础上,新的α取代基被预测为反式到新的β取代基,并且这在许多情况下观察到。[5]
(3)
范围和限制
亲核试剂和亲电子
有机铜试剂是β-加成步骤中最常见的亲核试剂。这些试剂可以在格利雅试剂存在下使用铜(I)或铜(II)盐催化产生。[6]
(4)
(6)
(7)
α,β-不饱和羰基化合物
环状α,β-不饱和酮是最常用的邻位双功能化底物。它们往往比非环状类似物更具反应性,并且比醛类更不直接添加。在直接添加可能具有竞争性的情况下(如添加有机锂化合物),酰胺和酯可用于促进共轭添加。[11]
(8)
(9)
合成应用
文献中存在大量不饱和羰基化合物的邻位双官能化的实例。在一个实例中,不饱和内酯1的双官能化用于异铁烷的途中。这种转变是在一锅中完成的。[14]
(10)
实验条件和程序
典型条件
用于缀合物添加的有机金属亲核试剂通常原位制备。必须使用无水设备和惰性气氛。因为这些因素有时难以控制并且新制备的试剂的强度可能显着变化,所以需要滴定方法来验证试剂的纯度。存在许多有效的滴定方法。[15]
通常,邻位双官能化在一锅中进行,没有中性保护的烯醇化物的中间体。但是,在特定情况下,可能需要保护β-添加的中间体。然而,在达到这一点之前,可以进行溶剂和亲核试剂筛选,添加调节顺序和抗衡离子调节,以优化羰基化合物,亲核试剂和烷基化(或酰化)试剂的特定组合的一锅法。两步之间的溶剂调整很常见; 如果使用一种溶剂,则四氢呋喃是所选择的溶剂。对于缀合物添加步骤,应避免使用极性非质子溶剂。关于温度,共轭添加通常在低温(-78℃)下进行,而烷基化在稍高的温度(0至-30℃)下进行。
示例程序[16]
(11)