共轭烯酮的环加成和电环化由乙烯基烯烃，烯丙基乙烯酮或炔基乙烯酮构成碳基或杂芳环。在[4 + 2]或[2 + 2]模式中与ketenophiles的环加成和二烯基乙烯酮的电环化是在中构建环系统的原子经济方法。
介绍
由于乙烯酮的线性几何形状及其垂直的C = C和C =Oπ体系，它们非常适用于antarafacial [2 + 2]环加成反应。先前的有机反应章节[2]和总结描述了乙烯酮的催化不对称[2 + 2]和[4 + 2]环加成反应。在这些反应中，乙烯酮主要用作2π组分。共轭烯酮可以以类似的方式反应，但也可以作为[4 + 2]环加成反应中的4π组分或参与4π或6π电子环化（方程1）。该发明内容集中于共轭烯酮的环加成反应和电子环化反应，包括乙烯基烯酮，炔基烯酮和烯丙基烯酮。
（1）
在几个早期的环状反应中，乙烯酮类药物被认为是未观察到的中间体[3]并且在后来的研究中被直接观察到。[4]在这些物种的环加成反应中，协同和逐步机制都是可能的。Allenyl-和炔基乙烯酮也参与[2 + 2]和[4 + 2]环加成反应。二烯基乙烯酮的电环化通常在产生乙烯酮时自发发生，得到酚，氢醌，醌和其它芳族杂环。在绝大多数情况下，乙烯酮在其他试剂存在下产生，使其立即反应; 然而，在某些情况下可以分离甲硅烷基取代的共轭烯酮。
机制与立体化学
流行机制
乙烯酮和烯烃的环加成可以涉及协同或逐步的途径，并且通常难以区分这两种机理可能性。在周环和一致的[2 + 2]环加成反应中，乙烯酮接近烯烃，使得反应在乙烯酮处发生反应并在烯烃上发生。较大的乙烯酮取代基在过渡态1中远离烯烃，通过动力学控制导致更多空间位阻的环丁酮产物。在逐步[2 + 2]途径中，在乙烯酮羰基上的亲核攻击提供两性离子中间体2，其关闭形成环丁酮产物（方程式2）。[5]
（2）
乙烯基乙烯通常通过环丁烯酮的热开环形成; 然而，该过程通常是热中性的，具有约20kcal / mol的活化势垒（等式3）。[6]通过环加成或电子环化消耗乙烯基乙烯酮会使开环向前驱动。
（3）
对于酚和环己二烯酮，非环状共轭烯酮不稳定，使得6π电子环化非常有利（方程式4）。[7]尽管反式二烯基乙烯酮比顺式 -二烯基乙烯酮稍微稳定，但中心双键的顺式构型对于电子环化是必不可少的。
（4）
含有烯醇的热产生的芳基乙烯基烯酮进行Friedel-Crafts型电子环化，在互变异构后提供萘并氢醌，在空气中氧化后提供萘醌（方程式5）。[8]更一般地，苯并稠合的dienylketenes经得起electrocyclization为萘酚和萘醌的形成。
（5）
涉及炔烃（例如亚炔基乙烯酮）的电环化比二烯基乙烯酮更复杂，因为涉及双自由基中间体（方程式6）。[9]所述的二价基团可经历因起始材料的取代模式的附加过程，提供访问的各种产品。
（6）
全色选择性涉及基材优选经历特定的环加成模式。在乙烯基烯烃和相关底物的环加成中，除了在空间或几何因素有利于[4 + 2]或[2 + 2]环加成的情况下，通常不清楚选择性。例如，限制为s - 反式构象的乙烯基烯酮仅与烯烃和炔烃[2 + 2]环加成反应。[10]
范围和限制
历史上，产生乙烯酮的反应范围限制了适用于乙烯酮环加成和电子环化的底物范围。乙烯酮通常在ketenophile存在下产生，使其立即反应; 因此，参与环加成反应的底物必须不与ketenophile快速反应或在乙烯酮生成条件下分解。目前，可以使用许多可用于简单乙烯酮的相同方法制备缀合乙烯酮。通常也使用共轭烯酮特有的其他方法，例如环丁烯酮开环。
脱氯化氢通常用于制备简单的乙烯酮，该方法也可用于烯丙基酰氯以制备乙烯基烯酮。例如，在质子海绵，奎宁环催化剂和路易斯酸性催化剂的存在下，3-丁烯酰氯经历脱氯化氢和[2 + 2]环加成与亚胺形成β-内酰胺（方程式7）。[11]这种特殊类型的环加成是制备β-内酰胺的一种非常重要的方法，乙烯基为另外的转化提供了手段。
（7）
制备可用于制备乙烯基烯烃的乙烯酮的其他方法包括α，β-不饱和羧酸的脱水[12]和Wolff重排。[13]
环丁烯酮的电环开环提供具有理想原子经济性的乙烯基烯烃。当环丁烯酮的分离是重要的时，开环的可逆性可证明是有利的，因为环丁烯酮可由中间乙烯基烯烃合成。在下面的实施例中，钯催化的三氟甲磺酸烯基酯的羰基化得到乙烯基烯酮3，其自发闭合以产生环丁烯酮4。随后在甲醇存在下加热作为乙烯基烯酮的捕集剂，产生烯烃和烯丙基酯的1：1混合物（方程式8）。[14]
（8）
乙烯基乙烯还可以与烯烃进行[4 + 2]环加成反应。下面的乙烯酮技术是通过环丁烯酮的热活化产生的，并与α，β-不饱和酮反应，在金属催化脱氢后得到苯酚（方程式9）。[15]
（9）
在烯酮与烯烃的一致[2 + 2]环加成反应中，轨道对称性的规则表明乙烯酮在反式和烯烃上发生反应。因此，前手性烯酮反应中的低能过渡态导致更具空间位阻的非对映异构体。随着乙烯酮上取代基的尺寸不匹配增加，效果变得更明显（方程10）。[16] [17]
（10）
乙烯酮的分子内环加成为含有环丁酮的多环骨架提供了有效途径，例如双环[3.2.0]庚酮（方程11）。[18]随后环丁烯酮的环扩展可以产生环戊酮。
（11）
二烯基乙烯酮参与6π电子环化以提供氢醌，醌和酚（后两者在氧化后）。苯环或杂芳环与二烯基烯酮部分的融合产生多环和/或杂芳族产物。例如，可通过杂芳族乙烯基烯烃的电环闭合获得各种杂芳族环系。源自环丁烯二酮的半缩醛在电环化和氧化后得到中氮茚-5,8-二酮（方程12）。[19]
（12）
由于β-内酰胺的药物重要性，人们对乙烯酮与亚胺的[2 + 2]环加成反应形成β-内酰胺有相当大的兴趣。在许多情况下，乙烯基乙烯选择性地与亚胺反应形成β-内酰胺而不是δ-内酰胺（其在[4 + 2]环加成后形成）。在这些反应中，反式产物通常是有利的，尽管一些顺式产物可以在低温下分离（方程13）。[20]
（13）
Allenyl-和alkynylketenes也可以参与环加成反应和电子环化反应。然而，这些反应的实际范围比乙烯基烯烃的反应更受限制，因为不能通过环丁烯酮开环制备烯丙基乙烯酮和炔基乙烯酮。与其他烯酮一样，烯丙基乙烯酮被甲硅烷基取代基稳定。下面的可分离乙烯酮在路易斯酸催化剂存在下以[2 + 2]或[4 + 2]模式与醛反应，这取决于醛取代基（方程14）。[21]
（14）
合成应用
环加成和电环化反应的理想原子经济性使它们成为天然产物合成中的有吸引力的候选物。[4 + 2]特别是乙烯酮和烯烃的环加成已广泛用于合成羟基化芳环或醌。
二烯基乙烯酮的苯并类似物的电环化用作合成（ - ） - 纳米霉素D的关键步骤。天然产物在对苯二酚中间体（方程式15）的脱保护，氧化和去甲基化后形成。[22]
（15）
环加成能够提供具有未来反应潜力的复杂环状结构的能力在（+） - 重新神经酰胺酸的合成中得到了很好的说明。在[2 + 2]环加成形成环丁烯酮后，四元环的扩展和六元环的收缩得到天然产物（方程16）。[23]
（16）
与其他方法的比较
乙烯基烯酮环加成和电子环化为亲核芳族取代和Friedel-Crafts反应提供了用于合成取代酚的有用替代物。对于具有某些取代模式的产物，可以使用[2 + 2]环加成形成β-内酰胺或β-内酯代替亲核加成方法。
金属配位的乙烯酮烯烃可以由Fischer卡宾产生，并且可以接近形成酚类或醌类（方程式17）。[24]在一般的反应产率是用于从费卡宾开始反应略高，但这些反应的底物范围通常比游离涉及反应vinylketenes低。此外，使用游离乙烯酮不需要金属催化剂或促进剂。
（17）
稍微不同的前体的Diels-Alder环加成有时可替代乙烯基烯烃环加成用于合成酚。例如，天然产物呋喃喹啉C可以通过乙烯酮烯加成反应或合成，然后消除（方程式18）。[25]
（18）
尽管乙烯酮与亚胺的反应是β-内酰胺合成的最常用方法之一，但已知涉及环加成的替代模式的实例。例如，铜（I）介导的硝酮与炔烃的Kinegusa环加成反应得到β-内酰胺（方程19）。[26]
（19）
实验条件和程序
典型条件
产生乙烯基烯烃的最流行的方法涉及环丁烯酮开环，酰氯的脱氯化氢或Wolff重排。在所有情况下，无水溶剂和惰性气氛都是必不可少的。乙烯基乙烯可以通过热或光化学方式产生，并且在一些情况下，两者都用于确保产生光吸收产物的反应完成。可以使用各种溶剂，包括芳族和脂族烃，氯烃，乙腈和醚。通常，高沸点芳烃用于环丁烯酮开环，而低沸点氯烃最适用于酰氯脱氯化氢。
示例程序[27]
（20）
在1小时内，将2-溴-2-丁烯酰氯（1.83g，10.0mmol）的CH 2 Cl 2（10mL）溶液加入到1-（2-甲基-1-丙烯基）吡咯烷的溶液中（1.25）在室温下，搅拌（g），10.0mmol）和三乙胺（1.4mL，10mmol）的CH 2 Cl 2（20mL）溶液。将混合物在室温下静置6小时，然后用H 2 O（20mL）和饱和NaHCO 3水溶液洗涤。用5％HCl水溶液（2×20mL）从有机相中萃取胺，用Et 2 O（2×10mL）洗涤合并的萃取物，加入过量固体K 2 CO 3碱化，并用CH 2 Cl 2。干燥并蒸发有机层，得到粗产物（2.50g，92％），为深色油状物：UV（EtOH）λmax（logε）247nm（4200）; IR（薄膜）1680（s）cm-1; 1 H NMR（CDCl 3）δ7.28（t，J = 4.5Hz，1H），3.15（t，J = 5Hz，1H），2.7-1.4（m，10H），1.23（s，3H），1.17（ s，3H）; LRMS-EI（m / z）：M + 271.盐酸盐：mp 186-188℃。肛门。C 12 H 19 BrClNO的计算值：C，46.70; H，6.21; N，4.54。实测值：C，47.28; H，5.89; N，4.56。
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最后编辑时间为: 2020-04-17 09:28 Friday
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