雷福尔马茨基反应(Reformatsky反应、Reformatskii反应)是醛或酮与α-卤代酸酯和锌在惰性溶剂中作用,发生缩合得到β-羟基酸酯的反应。它首先由俄国化学家雷福尔马茨基发现。
在合成中的主要作用是可以使醛酮羰基碳上增加两个碳原子,使得醛酮类化合物增长碳链成为更有用的化合物。
试剂:(Zn、Mg、Cd等)或金属盐(CrCl2、TiCl2等)催化剂、惰性干燥无水溶剂(乙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环等)、酸
反应物:α-卤代酯、醛或酮
产物:β-羟基酯
反应类型:锌的烯醇化物(醇醛)缩合
化学键形成:C-C键、C-OH键
雷福尔马茨基反应(Reformatsky Reaction)使用金属锌和酸处理,将α-卤代酯和醛(或酮)转化成β-羟基酯。金属锌首先插入到α-卤代酯的碳-卤键中,然后形成环状-锌烯醇化物。该烯醇化物通过一个六元椅状过渡态,与羰基化合物发生羟醛反应。后经酸处理裂解锌-氧键,生成锌(II)盐和β-羟基酯。
反应机理
Reformatsky反应的机理可以分为三个主要步骤:
锌粉与卤代酸酯的反应:首先,卤代酸酯(如α-溴代酸酯)与锌粉在惰性溶剂(如乙醚、四氢呋喃等)中反应生成有机锌试剂,也称为“雷福尔马茨基烯醇盐”。这一步是形成活性中间体的关键。
有机锌试剂与醛酮的加成:生成的有机锌试剂随后与醛或酮的羰基进行亲核加成反应,形成β-羟基锌化合物中间体。由于有机锌试剂的活性相对较低,它通常只与活性较强的醛和酮反应,而不与酯中的羰基反应。
水解生成β-羟基酸酯:最后,β-羟基锌化合物中间体在水解条件下(如加入稀酸)转化为β-羟基酸酯。这一步是完成整个Reformatsky反应的关键步骤。
具体过程中,首先锌粉和α-卤代酯进行氧化加成,生成的锌的烯醇盐,也称“雷福尔马茨基烯醇盐”,醚溶剂中是以二聚体形式存在,C-烯醇盐的存在形式已经由图谱,结晶构造解析来证实。二聚体解离后和羰基化合物进行亲核加成,反应时一个单体与醛酮的氧经由六元环过渡态来完成的。
反应案例:
【Tetrahedron Lett. 1999, 40, 2173-2174】
【Tetrahedron: Asymmetry 2003, 14, 3447-3453】
反应经验:
已使用多种技术来活化金属锌并提高产率。
例如,用醋酸铜溶液对锌粉进行预处理,可得到更具活性的锌-铜化合物,此外,通过暴露于三甲基氯硅烷中,也可以激活锌的活性。值得注意的是,该反应可以与具有高度位阻效应的酮进行,并且适用于分子内的羟醛反应。
在Refomatsky反应中常见的副反应是羰代酸酯的自身缩合和羰基化合物的白身缩合反应等。a-溴代酸酯的自身缩合可以通过a-溴代酸叔丁酯的使用而得到抑制。
溶剂选择:Reformatsky反应通常在惰性溶剂中进行,以避免锌试剂与水反应。常用的溶剂包括乙醚、四氢呋喃、苯和甲苯等。溶剂的选择应考虑到反应物的溶解度和反应条件。因为锌催化剂易与水起反应所以该反应一般在无水的有机溶剂中进行。最常用的有机溶剂是乙酰、四氢呋喃(THF)和苯,此外,二甲氧基甲烷、二甲基亚砜(DMSO)等也较常用。
锌粉处理:锌粉在使用前应进行适当处理,以去除表面的氧化物和杂质。这有助于提高反应的效率和产物的纯度。
温度控制:虽然许多Reformatsky反应可以在室温下进行,但某些反应可能需要加热或冷却以优化反应条件。因此,在进行反应时,应根据具体情况调整温度。
安全注意事项:由于Reformatsky反应涉及易燃易爆的溶剂和金属粉末,因此在实验过程中应严格遵守实验室安全规定,确保实验人员的安全和健康