每周一个人名反应(六)

下面是经典的频哪醇重排的反应机理,催化剂可以是质子酸也可以是路易斯酸。

频哪醇重排是我们非常熟悉的一种反应,在有机合成中,由于季碳中心非常难以合成,使用频哪醇重排就可以解决这一问题。然而,在很多产品中,我们需要特定立体构型的化合物,或者特定基团迁移的产物。(回想起被迁移顺序表支配的恐惧~)实话实说,真的容易忘,还有很多反常。

鉴于以上缺点,Tiffeneau在1923年提出半频哪醇重排的概念,致力于解决频哪醇重排的缺点。Tiffeneau最著名的成果是六元环的扩环重排——Tiffeneau-Demjanov Rearrangement:

是不是和频哪醇重排有点类似?其实,他发现Semi-Pinacol重排也是因为在一个频哪醇重排的过程中,出现了三级碳中心迁移的反常现象:

现在的半频哪醇(Semi-Pinacol)重排被分为三种类型:

Ⅰ型Semi-Pinacol重排是指2-杂取代醇及其衍生物的重排。在这个反应中,-OMs、-OTs、-Cl、-Br、-I、-N2、-SR和-SeR等良好的离去基,通常附着在亲电性碳中心。无论在酸性或碱性条件下,离去基的快速离去都会促进1,2-的迁移,这样一来,通过区分两个羟基,就控制了迁移的区域选择性。

Ⅱ型Semi-Pinacol重排是指烯丙醇及其衍生物的重排,一般来说,亲电试剂如卤素阳离子、硒阳离子,Brønsted酸和路易斯酸会进行分子间重排。相比之下,酰基、硫酰基和亚胺主要是进行分子内的重排。后一种情况现在被广泛称为Prins-Pinacol重排。

Ⅲ型Semi-Pinacol重排是环氧化合物的重排,这一领域的研究主要集中在2,3-环氧醇及其衍生物的重排上。在这种情况下,亲电性碳中心可以是环氧环上的任意一个碳,而迁移是由酸催化的环氧化物开环驱动的。根据底物的不同结构特征和反应条件,重排可以通过1,2-、2,3-或3,2-的迁移进行(对于2,3-环氧醇)。

先来总结一下,Semi-Pinacol重排较之Pinacol重排有这样几个优点:

1)可以控制,由于Pinacol重排依赖于底物结构,难以确定哪个基团发生迁移,Semi-Pinacol重排则可以通过修饰底物的两个羟基之一来得到特定迁移的产物。

2)条件温和,大多数情况,Pinacol重排为了形成碳正离子,需要强酸性,这对于酸敏感的底物简直是毁灭性的打击,当然,后来有一些路易斯酸也使得反应更加温和。Semi-Pinacol重排由于并不需要酸来形成碳正离子,甚至可以在中性条件下进行,为了保证中性,甚至可以用弱碱性的化合物。

3)立体专一,由于C-Cσ键一般情况下容易旋转,Pinacol重排的中间体碳正离子,两个面位阻是基本均等的,立体选择性很差,有时候还会外消旋。Semi-Pinacol重排则由于离去过程和迁移过程几乎都是协同的,满足反式平行迁移的规则,立体化学得到保持。

关于Semi-Pinacol重排的一些例子和拓展内容本周将会另外多发一篇文章,等不及的读者可以直接看下面的文献,小编要去复习期中考试啦~~

参考文献

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