Retro Diels-Alder反应

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   逆狄尔斯-阿尔德反应(RDA)是的微观反向Diels-Alder反应 -the形成从环己烯二烯亲二烯体和的。它可以通过加热或酸或碱介导自发完成。

  

介绍

通过适当的驱动力,Diels-Alder反应可以反向进行,从含有环己烯环的原料中提供分离的二烯和亲二烯体。早在1929年,该方法就已知并应用于环己二烯的检测,环己二烯在通过Diels-Alder / retro-Diels-Alder序列与乙炔反应后释放乙烯和芳族化合物。[2]从那时起,各种底物都受到rDA的影响,产生了许多不同的二烯和亲二烯体。另外,在清除二烯或亲二烯体存在下进行rDA导致捕获许多瞬时反应性物质。[3]

(1)

RDAGen.

机制与立体化学

流行机制

复杂的Diels-Alder反应本质上是Diels-Alder反应的微观反转:协同(但不一定是同步的),周环,单步骤过程。通过观察Diels-Alder加合物 - 异构化提供了逆Diels-Alder反应的证据[4]据推测,在高温下,动力学内型加合物异构化为更热力学稳定的外型产品通过rDA / DA序列发生。然而,这种异构化可以通过完全分子内[3,3] - σ(Cope)过程进行。后者的证据由下面的反应提供 - 没有获得“头 - 头”异构体,表明完全分子内异构化过程。[5]

(2)

RDAMech.

立体化学

与Diels-Alder反应一样,rDA保留了二烯和亲二烯体的配置。关于endoexo加合物的相对转化率的知识要少得多,并且研究表明环己烯原料中的相对构型与回复率之间没有相关性。[6]

范围和限制

由于发射的亲二烯体的高反应性或挥发性,一些rDA反应在室温下自发发生。然而,大多数需要热活化或化学活化。通过rDA形成各种二烯和亲二烯体的相对趋势描述如下:

二烯:呋喃,吡咯>苯>萘>富烯>环戊二烯>蒽>丁二烯
亲二烯体:N 2 CO 2 >萘>苯,腈>甲基丙烯酸酯>马来酰亚胺>环戊二烯,亚胺,烯烃>炔烃

全碳亲二体友

因为Diels-Alder反应为两个σ键交换两个π键,所以它在向前方向本质上是热力学上有利的。然而,已知多种克服这种固有热力学偏差的策略。路易斯酸与原料中的碱性官能团的络合可以引起逆Diels-Alder反应,即使在正向反应是分子内的情况下也是如此。[7]

(3)

RDAScope1.

在分离的产物比起始原料碱性低的情况下,碱中介可用于诱导rDA。例如,该策略已用于从环戊二烯的加合物产生芳族环戊二烯基阴离子。[8]在起始材料中策略性地放置吸电子基团可使该过程基本上不可逆。

(4)

RDAScope2.

如果目标是难以捉摸的二烯或亲二烯体的分离或反应,则可以使用两种策略中的一种。通过独立方法合成的Diels-Alder加合物的闪式真空热解可以提供极其活泼的,短寿命的亲双烯体(然后可以通过独特的二烯捕获)。[9]可替代地,RDA反应可以在清除剂的存在下进行。清除剂与二烯或(更典型地)亲二烯体反应,以推动逆DA工艺向产品的平衡。可以使用清除剂从Diels-Alder加合物(独立合成)中分离高反应性氰基丙烯酸酯。[10]

(5)

RDAScope3.

杂原子亲二体

腈可以在嘧啶或吡嗪的DA加合物的rDA反应中释放。得到的高度取代的吡啶可能难以通过其他方式获得。[11]

(6)

RDAScope4.

从吡啶酮的Diels-Alder加合物中释放异氰酸酯可用于产生高度取代的芳族化合物。如果异氰酸酯是所需产物,则可以分离或捕获异氰酸酯。[12]

(7)

RDAScope5.

从六元环状二氮中释放氮是常见的并且在室温下通常是自发的。在该具体实例中,所示的环氧化物在0℃下经历rDA。在加热至> 180℃之后,在苯和环氧化物之间具有顺式关系的异构体反应。[13]

(8)

RDAScope8.

通过rDA协同释放氧气导致单线态氧的形成。单线态氧的非常高的产率是由一些环状过氧化物的rDA反应产生的 - 在该实施例中,获得了大于90%的单线态氧产率。[14]

(9)

RDAScope7.

二氧化碳是rDA反应期间释放的常见亲二烯体。炔烃和2-吡喃酮的Diels-Alder加合物可经历rDA以释放二氧化碳并产生芳族化合物。[15]

(10)

RDAScope6.

实验条件和程序

典型条件

内能是控制rDA反应程度的唯一因素,温度通常是这些反应引用的唯一变量。因此,没有任何条件可以被视为“典型的”。对于提供挥发性产物的rDA反应,除去这种产物可以促进反应,尽管大多数这些反应(例如释放氮和氧的rDA)是不可逆的,没有任何额外的诱导。


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