(1)Tebbe (特伯) 试剂
1974 年,杜邦公司的化学家F. N. Tebbe[1]首次分离到一钛-铝配合物[1],推断其结构为亚甲基桥状钛-铝配合物:[Cp2Ti( μ2-Cl)( μ2-CH2)AlMe2] (1)。Tebbe 及其合作者于 1978 年首次披露这些结果,文中还报道其可用于酮的烯基化 (式 1) 及烯烃重置反应 [2a,b]。由于 1被证明为多用途的羰基的烯基化试剂,因此获冠名为 Tebbe 试剂 [1]。
该试剂可通过把小过量的三甲基铝加入二氯二茂钛 (Cp2TiCl2) 制得 (Cp 为 η5-环戊二烯)(式 2)。由于该配合物太活泼,其结构无法鉴定。直到 2014 年,Indiana 大学的 R.Thompson 和 D. J. Mindiola 获得 Tebbe 试剂与一个二氯杂质形成的孪晶,证实 Tebbe原推断的结构[3]。
Tebbe 试剂是一种强的烯基化试剂,不但可以将醛、酮转化为烯烃,还可将酯转化为烯醇醚[4],酰胺转化为烯胺 (式 3)[1,5]。Tebbe 试剂与羰基化合物的反应产物形式上是以CH2 取代原醛、酮、酯、内酯和酰胺中羰基的氧[4]。金属卡宾类化合物 Cp2Ti=CH2 (2) 可能是 Tebbe 试剂的活性中间体,它以类似于 Wittig 反应的方式进行 (式 4)。
在两种情况下 Tebbe 试剂表现出优于 Wittig 反应的特点:一是可顺利地与易烯醇化的酮反应 (式 5)[6];二是 Tebbe 试剂比磷叶立德活泼,与位阻较大的羰基化合物以及与酯 (式 6)[7,8]、酰胺 (式 7)[8b]这些不活泼的羰基化合物也可顺利反应。但是对位阻更大的α,α-二取代环酮,同样无法得到烯基化产物,而是回收原料 (式 8)[6]。此外,类似的试剂Cp2TiMe2 在酮、酯同时存在时,可选择性地与酮反应。
得益于其独特的优势,Tebbe 试剂被广泛用于有机合成,特别是复杂天然产物的全合成。Tebbe 反应的一个精彩应用示于式 9[9]。Nicolaou 巧妙地利用有机钛试剂可催化烯烃复分解反应的特点,发展了把烯基-羧酸酯 3 经串联 Tebbe 烯基化反应和 Tebbe 试剂催化的烯烃复分解反应,一瓶转化为环状烯醇醚 4 的方法。
Heathcock 小组在 spongistatin 1 (altohyrtin A) C1−C28 片段的合成时,需要把酮 5 转化为烯烃 6,在尝试过的多种烯烃化方法中,Tebbe 烯烃化给出最佳结果 (式 10)[10]。
2010 年,Funk 小组报道了 (-)-nakadomarin A (9) 的全合成。其中醇7 氧化产物醛的烯烃化系通过 Tebbe 烯烃化实现,其它反应,包括Wittig 反应、Peterson 烯烃化和 Nysted试剂皆无效 (式 11)[11]。
新近,在合成 leiodermatolide (12) 类似物的工作中,Maier 小组通过 Tebbe 烯烃化把 α,β-不饱和醛 10 转化为末端 1,3-二烯 11 (式 12) [12]。
(2)Tebbe 烯烃化反应的改良与拓展
① Tebbe 试剂的改良制备法:鉴于 Tebbe 试剂制备需用真空系统和 Schlenk 技术,而商品化试剂价格昂贵,Grubbs 小组于 1985 年发展了只需常规有机合成技术的现场制备方法,称为 Grubbs 现场制备法。该法可放大到 50 mmol 规模制备[13]。
② Tebbe-Petasis (特伯-佩塔思斯) 烯烃化:以二甲基二茂钛为烯烃化试剂 1990 年,Petasis 等人报道,对于上述羧酸衍生物的烯烃化反应,已知化合物二甲基二茂钛 (13) 是很好的替代试剂[14]。其优点是合成简便,有较好的空气稳定性。2002 年,Verhoeven 小组进一步优化了其合成 (式 13)[15-18]。鉴于 Tebbe 烯基化方法原创性及其延续性,笔者认为基于二甲基二茂钛 (13) 及相关二烷基二茂钛试剂[16] 的烯烃化反应可称之为Tebbe-Petasis 烯烃化[17]。
二甲基二茂钛 (13) 同样被用于诸多天然产物的合成[15]。例如,2015 年,Carreira 小组在生物碱 gelsemoxonine (16) 的合成中,通过该试剂,把 N-Boc-β-内酰胺转化烯氨基甲酸酯 15 (式 14) [18]。值得注意的是,分子中的羟基无需保护,且产物为高张力分子,显示反应条件之温和。
Tebbe 烯烃化试剂其实是 C1 试剂,局限于亚甲基化。自 1992 年起,Petasis 在二甲基二茂钛 (13) 的基础上,发展了其它二烷基二茂钛,用于羰基化合物的烯烃化[16]。
参考文献
[1] Scott, J.; Mindiola, D. J. Dalton Trans. 2009, 8463-8472. (综述)
[2] (a) Tebbe, F. N.; Parshall, G. W.; Reddy, G. S., J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3611-3613. (b) Tebbe, F. N.; Parshall, G.W.; Ovenall, D. W. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 5074-5075.
[3] Thompson, R.; Nakamaru-Ogiso, E.; Chen, C.-H.; Pink, M.; Mindiola D. J., Organometallics 2014, 33, 429-432.
[4] Pine, S. H.; Zahler, R.; Evans, D. A.; Grubbs, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 3270-3272.
[5] (a) Hartley, R. C.; Li, J.; Main, C. A.; McKiernan, G. J. Tetrahedron 2007, 63, 4825-4864. (b) Hartley, R. C.; McKiernan,G. J. J. Chem. Soc., Perkin 1 2002, 2763-2793. (综述)
[6] Clawson, L.; Buchwald, S. L.; Grubbs, R. H. Tetrahedron Lett. 1984, 25, 5733-5736.
[7] Barluenga, J.; Tomás, M.; López, L. A.; Suärez-Sobrino, A. Synthesis 1997, 967-974.
[8] (a) Pine, S. H.; Kim, G.; Lee, V. Org. Synth. 1990, 69, 72; Coll. Vol. 1993, 8, 512. (b) Pine, S. H.; Pettit, R. J.; Geib, G. D.;Cruz, S. G.; Gallego, C. H.; Tijerina, T.; Pine, R. D. J. Org. Chem. 1985, 50, 1212-1216.
[9] Nicolaou, K. C.; Postema, M. H. D.; Claiborne, C. F. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1565-1566.
[10] Claffey, M. M.; Hayes, C. J.; Heathcock, C. H. J. Org. Chem. 1999, 64, 8267-8274.
[11] Nilson. M. G.; Funk, R. L. Org. Lett. 2010, 12, 4912-4915.
[12] Reiss, A.; Maier, M. E. Eur. J. Org. Chem. 2018, 4246-4255.
[13] Cannizzo, L. F.; Grubbs, R. H. J. Org. Chem. 1985, 50, 2386-2387.
[14] (a) Petasis, N. A.; Bzowej, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 6392-6394. (b) Petasis, N. A.; Lu, S.-P. Tetrahedron Lett.1995, 36, 2393-2396.
[15] Payack, J. F.; Hughes, D. L.; Cai, D. W.; Cottrell, I. F.; Verhoeven, T. R. Org. Synth. 2002, 79, 19; Coll. Vol. 2004, 10,355.
[16] (a) Petasis, N. A.; Lu, S. -P.; Bzowej, E. I.; Fu, D.-K.,Staszewski, J. P.; Akritopoulou-Zanze, I.; Patane, M. A.; Hu, Y. -H.Pure Appl. Chem. 1996, 68, 667-670. (b) Petasis, N. A.; Hu, Y. -H. Curr. Org. Chem. 1997, 1, 249. (综述)
[17] Smith, A. B., III; Mesaros, E. F.; Meyer, E. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6948-6949.
[18] Diethelm. S.; Carreira, E. M. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 6084-6096.