通过加热环丁烯酮衍生物和活化(杂原子取代)或非活化炔烃进行聚合关环得到苯环的反应被称为Danheiser苯环化反应。
Danheiser环化是一种重要的有机化学反应,由美国化学家Rick L. Danheiser于1983年首次报道。该反应主要用于高效构建五元环结构(如环戊烯酮衍生物),在天然产物合成和复杂分子构建中具有广泛应用。
反应定义
Regiocontrolled synthesis of highly substituted aromatic compounds by heating cyclobutenone derivatives with activated acetylenes
反应机理
经典的环化机理是环丁烯酮通过可逆的4π电子电环化开环得到烯基烯酮,接着通过连续的三个周环反应得到产物。
首先亲烯酮炔烃和烯基烯酮进行区域特异性[2+2]环加成反应,生成的2-烯基环丁烯酮接着进行可逆4π电子电环化开环得到二烯基烯酮,其迅速进行六电子电环化关环得到环己二烯酮,最后异构化得到高取代苯酚产物。此外,乙烯基烯酮也可以由重氮烯基酮化合物经过卡宾中间体转化得到
反应特点:
1)此反应是通过加热环丁烯酮衍生物得到了烯基烯酮中间体进行的。烷氧基炔烃是此反应最好的底物,但是如果想要得到酚的话,生成的产物芳基醚脱掉烷基条件比较苛刻,因此常利用三烷基硅氧基炔烃替代。
2) 在典型的环化过程中,环丁烯酮组分的溶液(在CHCl3,苯或甲苯中)在存在少量过量的异质取代乙炔的情况下,在密封的Pyrex管中加热到80-160°C;
3)原始策略的修改涉及通过光化学沃尔夫重排不饱和(乙烯基或芳基)α-重氮酮生成乙烯基或芳基烯酮中间体。通过该改进策略,可以制备多环芳烃或杂芳烃
4)当生成3-烷氧基苯酚衍生物时,产率最高,在这方面,改进Danheiser苯环化反应与Dötz苯环化反应(生成4-烷氧基苯酚衍生物)互补。
此反应的改进方法:
光催化Wolff重排-Danheiser苯环化历程中,不饱和α-重氮酮则是通过卡宾和环氧乙烯中间体得到烯基烯酮中间体。【J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 3093-3100.】
这种新的两步Danheiser苯环化反应可以用来合成利用常规方法不能制备稠环芳烃和杂环芳烃类化合物(如,取代萘、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚、咔唑等)。此新方法的优点是各种官能团修饰的芳基或烯基α-重氮酮可以通过各种简单的酮或羧酸制备得到。此方法可以高产率的制备3-烷氧基酚,是Dötz苯环反应(产物为4-烷氧基苯酚)很好的补充。
合成应用
R.L.Danheiser及其同事利用改良的Danheiser苯烷基化反应合成了海洋类咔唑生物碱hyellazole。首先,通过重氮转移反应,以3-乙酰吲哚的N-Boc衍生物为原料制备了所需的重氮酮。然后在存在炔烃的条件下对该重氮酮进行辐照,从而以56%的收率获得所需的咔唑烷基化产物。最后,为了将hyellazole的苯基基团固定在C1位上,将酚羟基转化为相应的三氟甲酯,并进行了Stille交叉偶联反应。
由于缺乏简单、通用的制备方法,取代烷氧基炔烃在合成中的应用相当有限。然而,硅氧基炔烃的制备较为容易且可以通过一步反应从酯类化合物中直接获得。在C.J. Kowalski的实验室中,研究表明硅silyloxyacetylenes可以成功地应用于Danheiser苯环化反应。这一修改步骤被用于A-6-tetrahydrocannabino的全合成过程中。
在(-)-cylindrocyclophane F的全合成过程中,A.B.Smith等人利用Danheiser苯环化反应构建了高级芳香中间体,用于烯烃复分解二聚反应。起始材料三异丙基硅氧烷烃是通过相应的乙基酯经Kowalski两步链同分异构化反应合成的。
反应实例
Journal of Organic Chemistry, 1984 , vol. 49, # 9 p. 1672 - 1674
Journal of Organic Chemistry, 2011 , vol. 76, # 6 p. 1852 - 1873
Journal of Organic Chemistry, 1984 , vol. 49, # 9 p. 1672 - 1674
Journal of Organic Chemistry, 1984 , vol. 49, # 9 p. 1672 - 1674
Journal of Organic Chemistry, 1984 , vol. 49, # 9 p. 1672 - 1674
拓展阅读
Rick L. Danheiser生于1951年,本科时在Gilbert Stork教授的指导下,开发了一种e -二酮烯醇醚的区域特异性烷基化方法(“Stork-Danheiser烷基化”)。1978年,他在e·j·科里的指导下在哈佛大学获得博士学位。他在麻省理工学院开始了独立的学术生涯,现在他是Arthur C. Cope化学教授。
除了Danheiser环化法,他的另一种流行的方法是基于高不饱和共轭分子(如共轭1,3-烯炔)的环加成法合成芳香族和二氢芳香族化合物;以及基于丙炔烯反应/Diels-Alder环加成级联的正式[2+2+2]环加成反应。他的团队也应用了这些方法,并完成了天然产物的全合成。他也是一名优秀的教师,在麻省理工学院赢得了许多教学奖项。
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