经由Claisen重排的芳烃脱芳构化反应研究.pdf
《经由Claisen重排的芳烃脱芳构化反应研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《经由Claisen重排的芳烃脱芳构化反应研究.pdf(16页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Journal of Organic Chemistry Research 有机化学研究有机化学研究,2024,12(1),1-16 Published Online March 2024 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/jocr https:/doi.org/10.12677/jocr.2024.121001 文章引用文章引用:樊锁江,刘冰杰,李泽彬.经由 Claisen 重排的芳烃脱芳构化反应研究J.有机化学研究,2024,12(1):1-16.DOI:10.12677/jocr.2024.121001 经由经由Claisen重排的芳烃脱芳构化
2、反应研究重排的芳烃脱芳构化反应研究 樊锁江樊锁江*,刘冰杰,李泽彬,刘冰杰,李泽彬 浙江师范大学,化学与材料科学学院,浙江 金华 收稿日期:2024年1月2日;录用日期:2024年3月8日;发布日期:2024年3月19日 摘摘 要要 Claisen重排作为一类重要的重排反应,反应过程中所经历的脱芳构化步骤具有其独特性。在有机合成中,重排作为一类重要的重排反应,反应过程中所经历的脱芳构化步骤具有其独特性。在有机合成中,脱芳构化反应是一种具有实用性的化学反应,芳香基团本身具有化学性质和功能,但有时也会构成一定脱芳构化反应是一种具有实用性的化学反应,芳香基团本身具有化学性质和功能,但有时也会构成一定
3、障碍,在这种情况下,脱芳构化反应可以去除这些芳香基团,从而提高其稳定性并用于制备不同类型的障碍,在这种情况下,脱芳构化反应可以去除这些芳香基团,从而提高其稳定性并用于制备不同类型的化合物与功能分子化合物与功能分子。近些年来,随着新反应模式和新催化体系的发展创新,不同体系下的脱芳构化反应近些年来,随着新反应模式和新催化体系的发展创新,不同体系下的脱芳构化反应被相继报道。本文通过文献查阅,并进一步分析、归纳,对被相继报道。本文通过文献查阅,并进一步分析、归纳,对Claisen重排反应下的不同模式的脱芳构化进重排反应下的不同模式的脱芳构化进行了深入的探讨与研究,详细阐述了该类反应的独特机制和反应的行
4、了深入的探讨与研究,详细阐述了该类反应的独特机制和反应的发展情况。发展情况。关键词关键词 Claisen重排,脱芳构化,异位重排重排,脱芳构化,异位重排 Study of Aromatics Dearomatization by Claisen Rearrangement Suojiang Fan*,Bingjie Liu,Zebin Li College of Chemistry and Materials Science,Zhejiang Normal University,Jinhua Zhejiang Received:Jan.2nd,2024;accepted:Mar.8th,202
5、4;published:Mar.19th,2024 Abstract As a kind of important rearrangement reaction,the dearomatization process of Claisen rear-rangement is unique.In organic synthesis,dearomatization reaction is a practical chemical reac-tion,the aromatic group itself has chemical properties and functions,but sometim
6、es it will con-stitute a certain obstacle,in this case,dearomatization reaction can remove these aromatic groups,thereby improving its stability and used to prepare different types of compounds and functional *通讯作者。樊锁江 等 DOI:10.12677/jocr.2024.121001 2 有机化学研究 molecules.In recent years,with the devel
7、opment and innovation of new reaction modes and new catalytic systems,dearomatization reactions under different systems have been reported succes-sively.In this paper,through literature review,further analysis and induction,the different modes of dearomatization under Claisen rearrangement reaction
8、are deeply discussed and studied,and the unique mechanism and development of this kind of reaction are elaborated in detail.Keywords Claisen Rearrangement,Dearomatization,Ectopic Rearrangement Copyright 2024 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribu
9、tion International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 Claisen 重排反应作为有机化学的核心反应之一,最早由 Claisen 于 1912 年提出的重排机制1 2,在有机合成领域扮演着重要角色并具有其实际意义3 4 5 6。在传统的反应模型当中,Claisen 重排反应的机制多种多样,主要的重排变体依旧是脂肪族和芳香族两大类,而最为经典的形式是芳香族化合物烯丙基苯基醚在高温条件下,通过3,3-迁移重排,经历高能态中间体,随后恢复芳香性,由酮式转变为烯醇式,得到邻烯丙基苯酚
10、,并且由于 Claisen 重排具有其高度的区域选择性,得到的产物大部分是单一的,但是如果邻位被其它基团占据,将会发生两次重排,得到对烯丙基苯酚。在上述两种反应模型当中,我们不难发现该反应通过3,3-迁移重排7,势必会经历脱芳构化中间体的过程,并得到最终产物,实现反应的高度转化。在 Claisen 重排反应中,芳香族化合物的脱芳构化中间体在转化过程中由于反应效率高,易制备,所制得的脱芳构化产物在天然产物合成、药物化学、材料科学等方面综合性能良好8 9 10而备受专家学者们的青睐。近年来,各种脱芳构化反应层出不穷11 12 13 14,通过脱芳构化反应可直接将简单易得的芳烃转化为附加值更高的脂肪
11、碳环化合物,其反应类型具有较高的步骤经济性,成为复杂分子合成中难以替代的合成方法,从而引起人们的广泛关注。比如 Birch 还原(如图 1 所示)、苯酚氧化、亲电取代反应、富电子芳烃以及杂芳烃的合成15 16等。Figure 1.Birch Reduction reaction 图图 1.Birch Reduction 反应 2017 年 David sarlah 课题组发现一种亲烯介导的脱芳二羟基化反应17,提供了获得邻位二醇的合成路径,所得到的邻位二醇很适用于合成 lycoricidine 和 narciclasine 两种天然产物分子18 19 20,通过Open AccessOpen
12、Access樊锁江 DOI:10.12677/jocr.2024.121001 3 有机化学研究 转位 Suzuki 偶联和环还原传递了一个关键的联芳基二氢二醇中间体,该中间体通过位点选择性 syn-1,4-羟胺化和去保护迅速转化为石蒜碱。而水仙碱的总合成是通过后期酰胺导向的水仙碱中间体的 C-H 羟基化来完成的。过程中实现反应的脱芳构化多官能团化过程,David sarlah 等人并对其进行逆合成分析(如图2 所示)。足以见得,脱芳构化反应在有机合成化学领域的实际应用21 22。Figure 2.Inverse synthesis analysis of bromobenzene dearo
13、matization/lycoricidine and narciclasine 图图 2.溴苯去芳香化/lycoricidine 和 narciclasine 的逆合成分析 近些年来,随着去芳香化步骤在重排合成领域的有效利用及其多维度发展,使得该方法又逐渐引起广泛关注。本文对其各种 Claisen 重排下的脱芳构化类型的应用及其发展过程进行讨论与总结。2.传统传统 Claisen 重排下的脱芳构化反应重排下的脱芳构化反应 2.1.苯酚的对映选择性烷基化反应苯酚的对映选择性烷基化反应 由上所述,Claisen 重排反应被发现以来,所涉及的反应研究与应用相当广泛23 24,其中所经历的脱芳构化步
14、骤在 Claisen 重排反应中就可以延伸出一种新的合成领域。首先,Daniel Mertl 课题组25发展了一种苯酚直接烷基化合成取代环己-2-烯-1-酮的简便方法,并在研究功能性化合物过程中发现一种令人惊奇的事情,EtAlCl2竟可以促进环己酮环化成双3.2.1辛酮(如图3 所示)。所以,作者通过苯酚重排脱芳构化过程进行底物合成,并不断进行后续桥联双环和三环化合物的探索,可见脱芳构化步骤在合成领域中扮演的重要角色。Figure 3.Access to Bridged Bi-and Tricyclic Compounds 图图 3.桥联双环和三环化合物的获取 樊锁江 等 DOI:10.126
15、77/jocr.2024.121001 4 有机化学研究 环己酮在有机化学中作为标准分子骨架,但是在短时间内合成手性同碳二取代衍生物方法较少,所以在研究 lewis 酸催化烯丙基环己烯酮重排的过程的基础上,Georg Frter 报道了26通过苯酚的特异性和不对称烷基化氢化的反应,合成具有光学活性的环己二烯酮的重排策略。反应中通过苯酚与手性碱的去质子化,在中间体环己-2,4 二烯-1-酮上引入旋光性。为实现这一新策略,过程引用了被用于各种对映选择性去质子化反应的手性锂酰胺碱和胺配合物,得到了具有光学活性的去芳香化环己-2,4 二烯-1-酮。据报道,苯酚的烷基化反应效率很大程度上取决于溶剂,在非
16、质子溶剂中的苯氧化合物的非均相混合物中效果最好。作者基于这一发现,尝试在甲苯/甲醇 2:1 的混合物溶剂中,以 Pd/C(10%)对环己-2,4 二烯-1-酮加氢,收率为 80%.该反应策略证明了环己酮在一锅法当中通过直接烷基化苯酚,然后选择原位氢化 4,5-双键。这种区域选择性氢化也可以在甲苯/甲醇 2:1 中,用 Pd/C10%对分离的二烯酮进行没有任何 2,3-双键或烯丙基侧链的加氢反应(如图 4 所示)。Figure 4.Enantioselective alkylation of phenol 图图 4.苯酚的对映选择性烷基化反应 此外,功能化芳烃是制备天然产物、药物和功能材料的重要
17、支架,而苯酚不仅仅是作为合成功能材料的重要底物之一,也可以通过多种合成策略来逆向合成官能团化多取代酚类化合物。Ganapati D.Yadav团队利用氯苯研究了烯丙基-4-甲氧基苯基醚的 Claisen 重排经历脱芳构化步骤合成 2-烯丙基-4-甲氧基苯酚27,在该合成策略中,为避免使用均相酸催化剂会导致收率和选择性的损失,以及污染问题。方法采用十二钨磷酸/六方介孔二氧化硅(HMS)等固体酸催化剂上作为溶剂;Cs2.5H0.5PW12O40/K10 粘土、硫酸氧化锆和新型介孔固体超强酸 UDCaT-5(如图 5 所示),其中 UDCaT-5 具有优良、坚固、可回收和 100%选择性,可以使反应
18、朝更好的预期方向进行。所制备的 2-烯丙基-4-甲氧基苯酚也是香水、肥皂、洗涤剂等日常用品的成分,可见苯酚及其衍生物的实用价值。Figure 5.Mechanism of the Claisen rearrangement 图图 5.克莱森重排机理 樊锁江 DOI:10.12677/jocr.2024.121001 5 有机化学研究 同样,例如,Chih-Ming Chou 提出了苯甲酸经过脱芳化反应制备取代烯丙基芳基醚的策略28,详细介绍了脱羧烯丙基化反应(DcA)。苯甲酸经过脱芳化反应得到烷基化的 2,5-经钯催化的 DcA 反应的环己二烯基酮酯,提供各种功能化的烯丙基芳基醚。此外,还介绍
19、了共振稳定 DcA 反应与 Claisen 重排相结合用于多取代酚类化合物的合成,并应用于二氢吡啶 B 衍生物的合成。(如图 6 所示)。Figure 6.Regioselective Functionalization of Arenes via 图图 6.芳烃的区域选择性功能化 总之,酚类普遍流行且易于获得29是化学家们青睐的重排底物之一,是自然界中多种天然产物的前体,也是生产生活中必不可少的功能材料。当然,也可以利用各种官能团及其衍生物合成多取代酚类,所制备的酚类可以用作亲电试剂进行交叉偶联反应并且具有许多优势及可持续性,还可以用作抗氧化剂、催化剂等等30 31,在有机化学领域意义重大。
20、2.2.金金(I)-催化串联催化串联3,3脱芳克莱森重排反应脱芳克莱森重排反应 近年来,金属催化下的克莱森重排逐步发展,例如 Zhang 和 Yu 设想了一种策略32,通过 Au(I)催化串联3,3-重排/纳扎罗夫反应/在室温下的1,2-氢移用来合成环戊烯酮的有效方法(如图 7 所示)。Figure 7.Gold(I)-catalyzes tandem 3,3 rearrangement reactions 图图 7.金(I)-催化串联3,3重排反应 该反应有三个特点值得强调。首先,通过这种反应模式可以发现以湿型二氯甲烷(CH2Cl2)作为溶剂时,反应速度更快,效果更好。所以,该研究团队对这种
21、串联反应的详细机理非常感兴趣,特别是为什么醋酸乙烯酯在湿型 CH2Cl2中的反应比在干 CH2Cl2中的反应快。其次,通过 Au(I)催化3,3-乙酸乙酯重排原位生成 Nazarov 底物,与合成二烯酮相比,乙酸乙酯更容易合成。最后,这个反应可以在非常温和的条件下在室温下干或湿的 CH2Cl2中进行,体现出该反应模型的独特优势和鲜明特点33 34。2.3.金金(I)催化烯丙基脱芳克莱森重排反应催化烯丙基脱芳克莱森重排反应 2017 年,Michel R.Gagn 设想了一种策略35 36 37,侧重于在亲电金属催化剂的动力学控制下发生的去芳化重排。为了弥补高能量试剂的缺乏,该策略利用了一种释放
22、应变官能团迁移的概念,有助于烯丙基乙烯基醚的克莱森重排。然而,芳烯丙基醚变异体芳香性的丧失不利于类似的过程,尽管这可以通过重芳构化酮烯醇异构化来克服。如果邻位被取代以阻止重新芳构化,那么 Claisen 重排将产生具有季碳立体中心 的二烯酮。假设亲电过渡金属催化剂(例如 Au(I),已知可以促进 1,5-二烯的异位重排,樊锁江 等 DOI:10.12677/jocr.2024.121001 6 有机化学研究 能够在合适的芳基乙烯基醚中利用环应变释放产生独特的修饰和活性二烯酮,然后准备进行额外的功能化。作者对该反应进行了一系列的底物探索,在不同温度,溶剂的条件下得到相应的脱芳产物,除此之外,作者
23、发现 1-萘酚基底物也可产生预期的脱芳产物(如图 8 所示)。Figure 8.Gold(I)catalyzes allyl dearomatic Claisen rearrangement 图图 8.金(I)催化烯丙基脱芳克莱森重排 不同迁移基团集合的可行性产生了多种修饰脱芳化结构的选择.正如预期的那样,苯乙烯酮是Diels-Alder 环加成物的合适的二烯,例如与二甲基乙炔二羧酸盐(DMAD)加成。用 DDQ 处理体系溶液,得到净芳基苯乙烯,收率为 93%,避免了所得 1,4-环己二烯的部分自氧化(如图 9 式 1 所示);脱芳产物也可以还原得到具有良好非对映选择性和产率的衍生化产物(如图
24、 9 式 2 所示);最后,脱芳产物的水合作用也是反应性能好,产率高(70%)(如图 9 式 3 所示)。樊锁江 DOI:10.12677/jocr.2024.121001 7 有机化学研究 Figure 9.Application of styrene ketone derivatization 图图 9.苯乙烯酮衍生化应用 有趣的是,水合区域选择性与 Weidenhoefer 等人38 39发现的相反,在 Weidenhoefer 等人的研究中,烯丙醇是首选的。由此产生的 1,4-二酮也有许多可用于产品多样化的途径。Michel R.Gagn 等人对反应机制假设是旋转的,围绕一个逐步活化的
25、烯丙基或类烯丙基片段,然后是分子内 6-内三角芳烃加成反应,通过格罗布式裂解形成产物并返回催化剂(如图 10 所示)。Figure 10.Gold(I)catalyzed Claisen rearrangement mechanism 图图 10.金(I)催化克莱森重排机理 2.4.吲哚及其衍生物的脱芳克莱森重排反应吲哚及其衍生物的脱芳克莱森重排反应 在传统的 Claisen 重排反应模式下,杂芳烃脱芳构化反应也伴随着戏剧性的复苏。由于杂芳烃骨架具有特殊的杂环基序,并且广泛存在于众多生物碱40,天然产物当中,因此,杂芳烃脱芳构化产物极具价值。而 Craig 小组就提出了41 42脱芳烷基取代吲
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 经由 Claisen 重排 芳烃 脱芳构化 反应 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。