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Dimroth重排反应2019-03-18

杂环化合物的环内或环外杂原子和其取代基之间通过开环-关环交换位置异构化的反应被称为Dimroth重排。B. Rathke在进行三嗪类化合物研究时首先发现了此类重排,但其没有对其机理进行解释。1909年, O. Dimroth提出了三氮唑类化合物的重排机理。上世纪50年代中期发现嘧啶类化合物也普遍存在此重排反应。再到后期更多此重排反应被发现,许多含有氮原子的杂环都可以进行Dimroth重排。1963年,D.J. Brown和J.S. Harper发现了热催化的Dimroth重排。

Dimroth重排一般被分为两种类型:1、稠环系统的环内杂原子交换(Type I);2、杂环内的杂原子和环外的杂原子进行交换(Type II)。Type II类的重排更加常见。此反应可以被酸,碱,热或光催化。很多因素可以影响此反应的进行:1、杂环中含有氮原子的个数(氮原子越多亲核进攻跟容易进行);2、反应体系的pH(影响重排速度);3、含有吸电子取代基(更容易开环);4、底物和产物的相对热稳定性。

反应机理

具体反应历程可能和以上介绍的影响因素有关,但一般情况下包括以下三个步骤:1、亲核试剂对杂环进行亲核进攻;2、电环化开环接着通过一个单键进行旋转;3、关环。这些步骤都可以归纳为 ANRORC机理(后附解释)。如果重排反应通过加入或光照引发,反应机理则为电环化开环,接着关环。

反应实例

Itaya, T., Hozumi, Y., Kanai, T., Ohta, T. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 4695-4696.

Pagano, A. R., Zhao, H., Shallop, A., Jones, R. A.  J. Org. Chem. 1998, 63, 3213-3217.

Volkova, N. N., Tarasov, E. V., Van Meervelt, L., Toppet, S., Dehaen, W., Bakulev, V. A.  J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 2002, 1574-1580.

卤代含氮六元芳杂环类化合物可以和亲核试剂进行亲核加成(加成消除)反应和通过芳炔机理(消除加成)进行反应。此外,还存在着一种比较复杂的机理,这就是H. C. van der Plas在1972年提出的亲核加成开环闭环机理。其英文简称为ANRORC,取自Addition Nucleophilic、Ring Opening和Ring Closing的词头。

编译自:Strategic Applications of Named Reactions in OrganicSynthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Dimroth rearrangement, page 144-145.

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