有机人名反应——Cope消除反应！

有机人名反应
Cope消除反应

摩熵化学 04/08

Cope消除反应是指β-碳上有氢的氧化胺加热到150~200°C时发生热分解，生成羟胺和烯烃。用于烯烃合成以及在化合物中除掉氮。该反应表现出显著的溶剂效应，非质子性极性溶剂对反应速率的提高可达到百万倍。

此反应由亚瑟·科普(Arthur C. Cope)发现。Arthur Clay Cope (1909-1966)出生于印第安纳州的Dunreith。他是麻省理工学院的教授和校长，在那里他发现了Cope消除反应。他在布林莫尔和哥伦比亚大学教书后，发现了Cope重排。以他的名字命名的亚瑟·柯普奖（The Arthur Cope Award）是美国化学学会颁发的有机化学领域的一个享有盛誉的奖项。

反应定义

Formation of an alkene and hydroxylamine from a tertiary amine via and amine oxide

反应机理

Cope消除反应是E2顺式消除反应，反应过程中形成一个平面的五元环过渡态,氧化叔胺的氧作为进攻的碱。要产生这样的环状结构,氨基和β-氢原子必须处于同一侧,并且在形成五元环过渡态时，α,β-碳原子上的原子基团呈重叠型,这样的过度态需要较高的活化能,形成后也很不稳定,易于进行消除反应。

位阻要求较高的氧化胺功能优先与较易接近的氢反应，并往往具有较好的选择性，有利于取代较少的烯烃。因此，对于简单烯烃，反应遵循霍夫曼规则。

反应特点：

1）叔胺N-氧化物，很容易通过过氧化氢或过氧酸氧化制备得到

2）N-氧化物通常不需要分离纯化，与氧化试剂的混合物直接加热，即可发生Cope消除

3）胺氧化物是强极性化合物，氧气作为碱，以顺式方式拔去β-氢

4）该反应可以替代部分Hofmann消除，并且反应温度较低

5）Cope消除反应很少发生副反应

6）消除得到的烯烃，可能经历异构重排，生成更稳定的共轭结构

原始文献

Cope, A. C.; Foster, T. T.; Towle, P. H. J. Am. Chem. Soc. 1949, 71, 3929393

合成应用

A.Vasella及其同事在寻找构象有偏的mannopyranosylamines模拟物时，计划合成抑制β-甘露糖苷酶的化合物。为了构建双环[3.1.0]己烷骨架，合成了五元氧-硅烷基化的N，N-二甲基氨基醇。用mCPBA氧化叔胺以83％收率得到N-氧化物，随后进行Cope消除，以69％收率得到期望的苄基烯醇醚。该烯醇醚的环丙烷化生成了高度官能化的双环骨架。

图片来源：人名反应的战略性应用

LA. O’Neil实验室开发了使用仲胺作为起始材料合成仲羟胺的简便合成方法。仲胺用迈克尔受体如甲醇中的丙烯腈处理，得到三级β-氰基乙胺，收率极好。然后用mCPBA氧化这些叔胺，得到相应的N-氧化物，接着原位Cope消除，以极好的收率得到了羟胺。这种方法的最大优点是它适用于环系统和无环系统。

图片来源：人名反应的战略性应用

A.G. Martinez描述了紫杉烷中间体（1S）-10-亚甲基樟脑的一种新的对映专一性合成，其中利用了Cope消除在降莰烷桥头位置产生乙烯基。（1R）-3,3-二甲基-2-亚甲基降莰烷-1-醇用Eschenmoser盐处理，发生了串联亲电碳-碳双键加成/ Wagner-Meerwein重排反应，得到了（1S）-10-二甲基氨基甲基樟脑。将该叔胺以95％收率氧化成相应的N-氧化物，随后发生Cope消除以80%收率得到所需的紫杉烷类中间体。