Carbozincation反应涉及向碳 - 碳π键添加有机锌试剂。该反应已应用于烯烃，炔烃，丙二烯和金属化不饱和体系。得到的有机锌产物与亲电子试剂进一步反应，最终导致π键的邻位双官能化。

介绍

Carbometalations通常代表碳 - 碳π键的邻位双官能化的非常有用的一类反应。碳连翘反应特别涉及在碳 - 碳多键上添加有机锌试剂的碳 - 锌键（方程1）。除了建立碳 - 碳键之外，这些反应在产物中建立了新的碳 - 锌键，可以与亲电试剂进一步反应。与有机锂，格氏试剂和许多其他种类的有机金属化合物相比，有机锌具有显着的官能团耐受性，使其成为合成中具有吸引力的后期中间体。

（1）

Organozincs也与其他不饱和有机金属试剂干净地反应。链烯基 - 和炔基金属试剂（特别是有机锂和格氏试剂）的碳连翘反应最终得到双金属化产物，其中发生了金属的金属转移。在某些情况下，当产物中的两个碳 - 锌键是异位时，在金属化碳上的顺序官能化可用于安装两个不同的基团。

在差异取代的烯烃和炔烃的反应中可能出现位点选择性和立体选择性的问题。分子内环化避免了位点选择性问题，可用于建立复杂的碳环框架; 在其他情况下，使用氮或氧作为引导基团以促进在杂原子附近添加锌。当加成反应建立一个或多个新的立体中心时，立体选择性成为一个问题。由于椅状过渡态，分子内环化通常表现出高的非对映选择性（参见机理和立体化学）。附着于有机锌反应物，手性催化剂和手性助剂的手性配体已用于反应的对映选择性变体中。

机制与立体化学

流行机制

有机锌通常以顺式方式加成炔烃，但异构链烯基锌1和2可在不对称炔烃的反应中形成（方程式2）。

（2）

使用定向基团（通常在高烯丙基位置）或有机锌和炔烃之间的系链通常导致这些反应中的高位点选择性。除了结构异构体（方程式3）之外，1,2-二取代的烯烃的反应可以提供非对映异构体。^[2]与炔烃的反应不同，烯烃的加成可以以顺式或反式方式进行。产物烷基锌物质的构型稳定性也在反应的立体选择性中起作用，特别是当用亲电子试剂处理有机锌时。

（3）

烯丙基溴化物添加到各种烯基金属物质中以得到双金属化产物。两种限制性替代方案可用于理解这些反应的机制。γ-碳和锌可以通过锌 - 烯工艺一步加入; 或者，对锌的金属转移可以在第一步中发生，然后是金属 - 克莱森法和金属的再结合。涉及乙烯基锂和乙烯基溴化镁的计算支持在烯丙基溴化锌和乙烯基金属之间初始形成络合物（方程式4）。^[3]在二氯甲烷化（锌 - 烯法）之后，双金属化产物低聚。

（4）

在下面的图中，为了清楚起见，将双金属化产物作为单体绘制。

立体选择性变体

手性助剂已经成功地用于烯醇化锌与烯烃的对映选择性分子内加成（方程式5）。^[4]在这些和其他分子内的碳化反应中，已经提出了椅状过渡态以使观察到的高非对映选择性合理化。与高烯丙基胺的相关碳化合物一样，氮原子与锌的配位在立体选择性中起重要作用; 在立体测定过渡态中也提出了锌与助剂中的苯环之间的相互作用。

（5）

范围和限制

有机锌前体通常通过将锌金属插入有机卤化物中来制备。尽管插入反应最好在THF中进行，但在极性较小的溶剂如二乙醚中，碳连接反应更快。使用在THF中用萘基锂酞还原溴化锌，然后用乙醚洗涤并悬浮在乙醚中，可以制备高活性形式的锌粉。^[5]烷基碘与简单的二烷基锌之间的碘 - 锌交换对于二有机锌的制备是广泛有效的，二有机锌也用于碳化反应。

尽管其键离解能低，但由于碳和锌的电负性相似，碳 - 锌键的特征在于具有很大程度的共价特性。因此，有机锌通常比碳 - 碳π键更快地与极性官能团如羰基，亚胺和腈反应。锌原子上的低能空轨道促进了其他金属（如锂和镁）的转移。

在未催化的有机锌添加到炔烃中，预形成的锌烯醇化物的反应显示出广泛的底物范围和适中的产率（方程式6）。^[6]向末端炔烃中加入甲基丙二酸锌有利于支链异构体，除非在炔烃中的炔丙基位置存在庞大的基团，这促进了线性异构体的形成。

（6）

除二（叔丁基）锌外，二烷基锌通常在不存在催化剂的情况下不与炔烃反应。二茂锆二碘化物以良好的收率催化二乙基锌加成1-辛炔，支链比为75:25（方程式7）。^[7]相同的催化剂可有效地将二烯丙基锌加入内部炔烃中。

（7）

除了烯烃之外，烯丙基有机锌试剂比二烷基锌具有更高的反应性。即便如此，在分子间反应中通常需要同型位置的杂原子（方程式8）。^[8] [9]杂原子与锌的配位使烯烃和有机锌紧密接近，并提出在该反应中排他性地形成线性产物。

（8）

烯丙基锌在烯烃中的分子内加成提供了五元或六元产物，并且通常比分子间反应更容易进行。两种类型的分子内锌 - 烯反应的特征在于系链在烯丙基体系内的位置（方程9）。^[10] I型环化建立五元环，而II型环化建立六元环。

（9）

将炔丙基锂和格氏试剂转移至锌中，得到烯丙基锌物质，其在锌 - 烯 - 丙二烯过程中经历分子内加成的束缚双键（方程10）。^[11]该反应是高度非对映选择性，由于在其中烯烃和丙二烯基团被大致彼此平行的椅子状的过渡状态。所得烷基锌产物在亲核加成和交叉偶联反应中与各种亲电子试剂反应。

（10）

烯醇化锌在分子内反应中也易于添加到烯烃中，在一些情况下显示出比相应的锂和镁烯醇化物显着更高的反应性。^[4]在这种情况下，存在几种不同的合成锌烯醇化物的方法。在一个优雅的应用中，共轭添加混合的氰基铜酸盐，得到烯醇化锌，其在用酸猝灭后自发环化，得到取代的吡咯烷（方程式11）。^[12]其中苄基是假赤霉的椅状过渡态结构是观察到的非对映选择性的原因。

（11）

金属化烯烃，特别是烯基锂和格氏试剂，与烯丙基锌进行加成反应，得到宝石双金属化产物（方程12）^[13]，它们本身经历各种反应。例如，用醛处理得到1,5-二烯，对（E） - 非对映异构体具有优异的选择性。尽管通常不可能进行单烷基化，但是在苯磺酰氯的存在下发生一个碳 - 锌键的选择性反应。得到的α-氯嗪类卡宾能参与几种不同类型的孪生双官能化反应。^[14]

（12）

向烯属化的丙二烯中加入烯丙基锌试剂得到类似于上述烷基取代产物的烯丙基1,1-二聚体试剂。杂原子或碳 - 碳π键与锌原子之一的配位可以作为宝石 - d化物质的立体选择性反应的基础。例如，向衍生自炔丙基醚的锂化丙二烯中加入烯丙基溴化物在氘化后仅得到（E） - 非对映异构体（方程13）。^[15]

（13）

合成应用

用镍催化剂进行分子内碳合成对于制备五元氧或氮杂环是有效的（方程14）。^[16]甲基-该方法已在（+）的合成被应用于外延 -jasmonate，^[17] （- ） - methylenolactocin，^[18]和其他天然产物。

（14）

分子内锌 - 烯反应已经应用于合成天然产物以形成碳环骨架。烯丙基锌试剂如烯丙基卤化物和砜的前体易于制备，所得有机金属化合物显示出良好的官能团耐受性。此外，在碳酸盐化过程中建立的碳 - 锌键提供了进一步反应的手段。例如，钯催化的锌 - 烯反应建立了（ - ） - 赤藓二烯的螺环体系（方程15）。^[19]随后的碘化和消除得到了来自（ - ） - 紫苏子醇的总产率为60％的天然产物。

（15）

与其他方法的比较

与其他金属的类似化合物一样，烷基 - 和芳基锌衍生物在加成反应中相对不起反应。尽管如此，有机锌物种与过渡金属配合物进行金属转移反应的倾向导致有机锌催化加成碳 - 碳π键。碳 - 锌键的构型稳定性在立体选择性反应中是显着的优点，因为在用亲电子试剂处理后，通常可以高收率地分离单一异构体。

烯丙基锌试剂对碳 - 碳π键的反应性是独特的 - 没有其他烯丙基金属物质具有反应性。烯丙基锌通过金属烯工艺添加碳 - 碳双键，目前的证据表明锌 - 烯反应比烯丙基格氏试剂的类似镁 - 烯反应显示更广泛的范围。其他离域有机锌物种参与锌特有的加成反应，例如炔丙基卤化锌的锌 - 烯 - 丙二烯和炔 - 丙二烯反应以及碳 - 碳双键和三键加成的烯醇化物。

有机锌的官能团相容性是这些化合物相对于其他有机金属化合物的重要优点。尽管分子内碳化和 - 磁化反应是已知的，但这些方法都不能耐受基质中的中等亲电子官能团。在存在官能团如酯和酮的情况下，锌插入碳 - 卤键和分子内的碳化合物都顺利进行。

实验条件和程序

典型条件

纯二烷基锌，烷基锂和三烷基铝通常是自燃的，在干燥，惰性环境中应特别小心处理。建议使用气密注射器或套管来转移这些试剂，建议使用氩气作为惰性气体。在锌 - 碘交换等反应结束时，应注意去除和淬灭有机锌，这涉及使用过量的有机锌试剂。二乙基锌与丙酮，甲苯或四氢呋喃的稀溶液不是自燃的，可以在空气中安全地处理。

锌的形式在氧化加成碳 - 卤键的效率中起重要作用。精细锌粉^[20]通常是用于此目的的最有效形式; 当需要特别反应形式的锌时，Riecke锌可以通过在乙醚中用萘基锂处理溴化锌来制备。^[21]

示例程序^[22]

（16）

向冷却的（0℃）3-（溶液叔丁氧基）在无水乙醚己-1-炔（309毫克，2毫摩尔）₂ O（10毫升）逐滴加入1.6 中号 Ñ正丁基锂（己烷中，1.6 mL，2.6mmol，1.3当量）。将混合物温热至室温并再搅拌1小时，然后获得浅黄色悬浮液。将悬浮液冷却至-30℃，然后1.38 中号烯丙基溴化镁（ET ₂ O，1.9毫升，2.6毫摩尔，1.3当量）逐滴加入。将溶液温热至-10℃，加入1M ZnBr ₂（2.6mL，2.6mmol，1.3当量），并将混合物在0℃搅拌0.5小时。然后将所得黄色溶液用1M水解在0℃下加入HCl水溶液，温热至室温，水层用Et ₂ O 萃取两次。将合并的萃取液用Na ₂ S 水溶液搅拌4小时。用Et ₂ O 萃取新水层两次。后通常进行后处理，快速色谱法在硅胶上（环己烷/ EtOAc，98:2）粗产物，得到标题产物（353毫克，90％），为澄清液体：¹ H核磁共振（CDCl ₃，200 MHz的）δ5.95-5.75（m，1H），5.15-4.85（m，3H），4.75（m，J = 1.6Hz，1H），3.87（t，J = 7.1Hz，1H），2.83（dd，J= 15.0 Hz，6.7 Hz，1H），2.70（dd，J = 15.0 Hz，7.4 Hz，1H），1.55-1.15（m，4H），1.14（s，9H），0.87（t，J = 7.1 Hz， 3H）; ¹³ C NMR（CDCL ₃，50兆赫）δ152.0，136.9，116.1，110.4，75.6，74.1，38.7，35.7，28.8，19.5，14.2。肛门。C ₁₃ H ₂₄ O的计算值：C，79.54; H，12.32。实测值：C，79.40; H，12.29。