Mechanism of the Acid-Mediated Thermal Fragmentation of 5-Spirocyclobutane-isoxazolidines
作者:Franca M. Cordero、Carolina Vurchio、Alberto Brandi、Remo Gandolfi
DOI:10.1002/ejoc.201100621
日期:2011.10
Protonation at the nitrogen of 5-spirocyclopropane-isoxazolidines induces clean thermal rearrangement/fragmentation to β-lactams and ethylene. Under the same conditions, homologous 5-spirocyclobutane-isoxazolidines undergo unselective fragmentation to give cyclobutyl derivatives through a completely different mechanism. Experimental data and DFT calculations show that the process is initiated with
5-螺环丙烷-异恶唑烷氮原子的质子化诱导清洁热重排/裂解为 β-内酰胺和乙烯。在相同条件下,同源的 5-螺环丁烷-异恶唑烷通过完全不同的机制发生非选择性断裂,得到环丁基衍生物。实验数据和 DFT 计算表明,该过程是在异恶唑烷氧而不是氮处以不太有利的质子化开始的。高能 O-质子化异恶唑烷经历 N-O 裂解,伴随内环或环外去质子化产生亚胺离子,在三氟乙酸盐存在下,亚胺离子演变成 2-(1-羟基环丁基)乙酮和 N-[2-(1-羟基环丁基) )乙基]三氟乙酰胺,分别。DFT 数据验证了 5-螺环丁烷-异恶唑烷在氧气下的质子化,这需要比氮质子化更高的能量,但可以在没有任何能量障碍的情况下触发所提出的过程。N-质子化的衍生物可以重排得到恶氮杂螺辛烷,螺环丁烷环变大,但是这个过程由于其高能垒,不能与氧质子化促进的反应通道竞争,事实上,没有实验观察到。独立于应变螺稠环的存在,酸催化断裂也被证明发生在正常的异恶唑烷中,例如那些衍生自