邻二醇在酸催化条件下,生成醛或酮的反应被称为频哪醇-频哪酮重排。首先,分子中的一个羟基质子化,失水生成碳正离子中间体。接着,内部[1,2]-位转移形成一个更稳定的碳正离子;同时,另一个羟基失去质子,形成羰基。在迁移中心可观测到化合物构型的反转与保留。
- 试剂: 催化剂质子酸(H2SO4, HClO4、H3PO4等)或路易斯酸(BF3•OEt2、TMSOTf)
- 反应物: 环状或非环状的邻位二元醇(也称为乙二醇或1,2-二元醇),如2,3-二甲基丁烷-2,3-二醇(频哪醇)
- 产物: 醛或酮,如3,3-二甲基丁烷-2-酮(频哪酮)
- 反应类型: 重排反应([1,2]-烷基、-芳基、或-氢化物转移)
实验提示:
- 通常使用硫酸溶液(25%)促进重排。
- 当四个取代基相同时,将获得单一产物;当它们不同时,预期产物为混合物。 尽管反应倾向于生成最稳定的碳正离子中间体,但不可能形成一种碳正离子。
- 该反应具有高度的区域选择性,这取决于与碳正离子相邻的碳原子上连接的取代基的相对迁移倾向。能够更好稳定正电荷的取代基(即电子给体)往往会优先迁移。相对迁移倾向为:芳基~H~乙烯基(烯基)>t-Bu(叔丁基)>>环丙基>2°烷基>1°烷基。
- 当涉及复杂的环状邻位二醇时,反应具有立体选择性。
- 环的大小很大程度上决定重排反应是通过环扩张还是环收缩进行。
- 二烯和烯丙醇可通过β-消除副反应获得。
- 碳正离子中间体可达到平衡状态。
- 当羟基转化成一个很好的离去基团,或以2-杂取代的醇(如卤代醇、2-氨基醇、2-羟基硫化物等)为底物时,就可能区域选择性生成碳正离子(称为半频哪醇重排,semipinacol rearrangement)。由于反应条件温和(如LiClO4/THF/CaCO3、Et3Al/DCM、Et2AlCl/DCM等),及可预测性,该反应主要用于复杂化合物的合成。
Kürti, L., Czakó, B. (2005). Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis; Background and Detailed Mechanisms. Burlington, MA: Elsevier Academic Press.
反应机理
原始文献
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- 半频哪醇重排(Semipinacol Rearrangement)
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