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（美）屈尔蒂，曹科 编著  方原 翻译

要点：

1970年，P.C.Wailes和H. Weigold第一次通过还原Cp₂ZrCl₂制备了二茂锆盐酸盐(Cp₂ZrHCl)，但是是J. Schwartz研究了它与多种底物的反应，将其开发为有机合成的有用试剂。Cp₂ZrHCl(Schwartz试剂)与重键形成烷基锆和烯基锆化合物的反应称为Schwartz氢锆化。

该反应的一般特征是：

1）烯烃和炔烃的氢锆化反应在室温下进行；

2）在醚溶剂(例如THF、氧杂环丁烷)中的反应速率比在烃溶剂中(如己烷和苯)快几个数量级；

3）在热力学控制下，末端或内部烯烃都产生末端烷基锆化合物，因为其发生了快速的“链式行走”以减轻空间上的拥挤；

4）烯烃和炔烃的反应性顺序为：末端炔烃>末端单取代的烯烃≈内部炔烃>内部二取代烯烃≈2,2-二取代末端烯烃≈共轭多烯>三取代烯烃；

5）四取代烯烃通常不反应；

6）内炔区域选择性地反应得到烯基锆化合物，其中锆靠近取代基较小的碳上；

7）共轭二烯在空间位阻较小的双键上被氢锆化；

8）烷基和烯基锆化合物易于金属交换，变为其他有用的有机金属化合物，它们可用于各种偶联反应(如Negishi交叉偶联)或被小的亲电试剂(如卤素、CO、异腈、H⁺等)捕获，碳的构型得到保持。

 

机理：

Schwartz氢锆化与Brown硼氢化反应密切相关，但对其机理细节知之甚少，主要是因为Schwartz试剂的低聚特性，这使得反应动力学的阐明非常困难。具有供体杂原子的溶剂(例如THF、氧杂环丁烷)能加速氢锆化的事实表明，在加入重键之前，发生了低聚物的限速离解。在THF中，反应对Schwartz试剂为零级，而在氧杂环丁烷中，反应对试剂和烯烃(或炔烃)底物均为一级。氢锆化通过四原子协同过渡态(由于Zr的空d轨道，形式上是对称允许的)进行，而硼氢化是形式对称禁止的。C-C重键插入的发生具有顺式立体化学。氢锆化的从头计算研究表明，烯烃对Zr的进攻在Cl和H配体之间是最有利的。烯烃-Zr的18-电子π-络合物不能通过金属与烯烃的反馈来稳定，因为锆没有d电子。有趣的是，16-电子烷基锆σ-络合物在热力学上比烯烃-Zr络合物更稳定(~10kcal / mol)，这是氢锆化的驱动力。(然而，后过渡金属的烯烃配合物在热力学上更稳定。因此，它们很少发生氢金属化反应。)

 

合成应用：

多元不饱和底物的氢锆化可能受到双键大量异构化的困扰。 然而，在小心控制的反应条件下，合成上可以实现共轭多烯的有用官能化。P. Wipf及其同事全合成curacin A期间，通过氢锆化和亲电捕获步骤实现了共轭三烯底物的单碳同系化。所需末端烷基二茂锆衍生物的形成速率缓慢，反应混合物在40℃下加热过夜完成反应。烷基二茂锆用正丁基异氰化物处理，随后用HCl水解相应的亚氨基二茂锆，以54%收率得到预期的醛。

 

Apoptolidin的全合成在K.C.Nicolaou实验室完成。关键的C12-C28乙烯基碘片段的制备是使用内炔的Schwartz氢锆化，然后用碘(I₂)捕获烯基锆中间体。以区域异构体6：1的混合物形式形成乙烯基碘。在反应条件下，甲基原酸酯在C21转化为甲基糖苷部分，这可能是被Zr与吡喃糖苷氧原子的配位而促进的。

 

Montgomery及其同事通过其首次全合成建立了异软骨藻酸G的立体化学。构建吡咯环的关键步骤是炔基烯酮与原位形成的烯基锆的镍催化偶联。末端炔烃随后暴露于Schwartz试剂中，随后一起加入炔基烯酮与催化量的Ni(COD)₂和ZnCl ₂。初始烯基锆区域选择性地加成到内炔上，其首先发生金属交换，转化为有机锌，然后转化为有机镍中间体。 该有机镍化合物与烯酮进行分子内1,4-加成，形成吡咯环。这种一锅法操作建立了天然产物的所有必需的立体中心，包括高度取代的1,3-二烯侧链的立体选择性形成。

 

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最后编辑时间为: 2020-07-18 08:11 Saturday