逆-Claisen 反应
β-酮醛(388,X=H)、β-二酮(388, X=烷基)的逆-酰基化反应和β
-酮酯(388,X=OR)的逆-Claisen 反应是通过中间体 389 的形成发生的,这个中间体给出一个酯 390 和烯醇离子 391.而后 391 进行质子化,生成相应的醛(392,X=H)、酮(392,X=烷基)或酯(392,X=OR).
当 389 中,C-3 上的两个氧原子各有一电子对与 C3—C2 键处于反式共平面,而且这个键与羰基的π体系平行时,这一过程才能在立体电子控制下发生.于是像 393 这样一个构象是这个反应所要求的.因此在其逆过程394→393
中,两个反应物应该如 394 所示的那样相互接近.
已经知道,双环β-二酮很容易为氢氧化物或烷氧化物亲核试剂所断裂. 例如,二酮 395 容易经过中间体 396,给出酮酸 397.这是一个立体电子允许的过程.
在合成 372(ryanodol)的工作中,观察到了几个逆-Claisen 类型碎裂反应的例子.用甲醇钠处理三酮乙酸酯 398,只给出顺式烯二酮酯 399.经加热,399 异构化成较稳定的反式烯二酮酯 400.甲氧负离子与 398 反应,给出中间体 401,这个中间体经过逆-Claisen 碎裂反应,生成 402.从 402 失去一个乙酸根离子,产生顺式异构体 399.最后一步一定比 402 中 C3—C4 键的旋转快,因为 C3—C4 键的旋转可使反式异构体 400 从 402 直接产生.也有可能, 顺式异构体的形成是 401 直接碎裂(Grob 类型)成 399 的结果(见虚箭头).
三酮-原碳酸酯 403 的反应性是很有意思的.其空阻最大的羰基即 C1=O, 是对亲核加成最活泼的羰基.这一行为可用这样的事实来解释,即 C1—C9 键与 C-8 上羰基的π体系平行.事实上,这个化合物可以看作是共振结构
403 404 的杂化体.
在—78℃,化合物 403 很容易用硼氢化钠还原,生成一元醇 405.在—20
℃,它也与叔丁基过氧化钾反应,给出高产率的顺式-烯酮-过酸酯-碳酸酯406.最后的这个转化可以解释为:中间体 407 经过一个逆-Claisen 碎裂,接着从 408 失去甲氧负离子.或者,407 经过一个直接的立体电子控制的 Grob 型碎裂,生成化合物 406 也是可能的.
在另一个研究中,对硝基苯甲酸酯-二酮 409 的氢化物还原[LiBH(sec- Bu)3],给出高产率的碳酸酯-烯酮-内酯 410.对硝基苯甲酸酯的酯基还原, 一定产生了半缩酮中间体 411, 411 又经过一个分子内逆-Dieckmann 碎裂生成 412,然后 412 可以失去一个甲氧负离子,形成化合物 410.
烯酮-内酯 410 也可以用一步操作,从半缩酮 413 在甲醇中的臭氧解反应得到.在这个反应中,413 首先产生二酮 414,后者经过一个分子内的羟酮缩合生成 415,具备了要求条件的 415 经过中间体 416 即给出 410.
二酮-碳酸酯 417 在甲醇中的臭氧解反应,生成几乎定量产率的双环二烯
-三酮-羟基酯 418.这一值得注意的转化也可以容易得到解释.417 的臭氧解反应,产生四酮中间物 419,随后发生甲醇加成,得到半缩酮 420,420 经过逆-Claisen 反应生成 421.而后从 421 失去二氧化碳产生 418.同样 420 也可以经过一个 Grob 型碎裂直接产生 418.
Buchanan 和 Young 报道,在甲醇盐催化下,三环烯二酮 422 即转化成异构的酯 425 的混合物.立体电子控制的碎裂 423→424 也可以用于解释这个反应.
Trost 和 Frazee 报道了一个非常有趣的立体专一的 Grob 型碎裂反应, 其中一个环丙烷和一个环丁烷同时开环.用甲醇钠在回流的甲醇中处理 426,即给出 E 式异构体 428;而 429 进行同一个反应,则立体专一地给出 Z 式异构体 431.这些碎裂反应是中间体 427 和 430 分别通过立体电子允许的碎裂发生的.这些作者还观察到,在甲醇镁的存在下,在 0℃,用硼氢化钠的甲醇溶液处理酮-二酯 426[OCH3 为 OC(CH3)3 所代替],然后回流(以保证酯交换反应进行完全)给出 434.这个反应可以设想为 426→432→433→434, 其中的关键步骤相当于一个 1,4-消除反应.
Eisele、Grob、Renk 和 Tschammer 报道了双环酮-肟甲苯磺酸酯 435 到氰基羧酸 437 的定量转化.这个反应是通过中间体 436 发生的,在这个反应中,腈基是通过反式消除过程形成的,明确这一点是有必要的.