Pinacol重排

学术   教育培训   2024-12-31 08:04   上海  

1860年, R.Fitting报道了用硫酸处理2,3-二甲基-2,3-二丁醇(频哪醇,pinacol),得到了 3,3-二甲基-2-丁酮(频哪酮)。此方法通用于环状或非环体系的邻二醇。邻二醇在酸性条件下脱水,[1,2]-烷基,-芳基或氢迁移转化为醛或酮的反应称为pinacol(频哪醇)重排反应。Wagner-Meerwein重排反应的驱动力在于通过释放环张力形成稳定的碳正离子(通常为三级碳正离子)。而在pinacol重排反应的驱动力则是: 氧原子上的孤对电子在重排后生成  钅羊 盐的八电子稳定结构,可以有效地稳定与其相邻原子的正电荷。
反应特点为: (1) 几乎所有的邻二醇(环状或非环体系)均在此条件下可以重排。(2) 如果取代基是全同的,产物为唯一的;若取代基不一样,产物为混合物。(3) 通过形成稳定的碳正离子形成最终产物。(4)反应具有高度的区域选择性和立体选择性(尤其在环状体系中)。(5) 能稳定碳正离子的基团(电子给体)优先迁移。(6) 相对迁移顺序: 芳基 ~ H ~ 烯基>叔丁基>>环丙基 > 2° 烷基> 1° 烷基;取代芳基的迁移顺序:p-MeO-Ar > p-Me-Ar > p-Cl-Ar > p-Br-Ar > p-O2N-Ar;移基团如果是手性的, 其手性保持不变。 (7) 环状体系可以根据环的大小通过扩环或缩环的方式重排。(8) 酸性条件: 25%硫酸水溶液、高氯酸、磷酸、Lewis酸(BF3、TMSOTf)。(9)Pinacol重排反应也存在一些弱点: 如有些复杂邻二醇底物不容易制备; 产物常为混合物; 会发生β-消除,形成烯烃副产物(烯丙基醇);碳 正离子中间体会存在一个平衡; 以及在环状体系中, 常会有不同的构型和邻基参与效应使反应更为复杂;环状体系的pinacol重排需要考虑立体化学的问题: 迁移基团必须处在离去 -OH的反位才能取得好的收率。

为了改进pinacol重排, 进一步拓展此反应的应用, M. Tiffeneau后续发展了可以在碱性或中性条件下进行的semipinacol(半频哪醇)重排。将邻二醇 的其中一个羟基转化为一个好的离去基团 (Cl, Br, I, SR, OTs, OMs, N2+等等), 能区域选择性地形成一个碳正离子,接着发生重排。这使得反应可以不需要在强酸性条件下进行, 反应条件相对比较温和,并可以用于复杂体系。【Tiffeneau–Demjanov重排

反应机理

首先其中一个羟基质子化脱水形成相对稳定碳正离子中间体,然后按上述的迁移顺序进行[1,2]-迁移形成更稳定的碳正离子,接着脱质子生成产物。对于两个羟基,形成更稳定碳正离子的羟基被脱水。

反应实例


J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5221-5229】


J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 9921-9926】


J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1997, 1707-1714


J. Org. Chem. 2000, 65, 7438–7444

通过半频哪醇重排可以制备频哪醇重拍无法直接制备的产物。

Tetrahedron Lett. 2002, 43, 6937-6940

 J. Am. Chem. Soc.2003, 125, 9544-9545】


J. Org. Chem. 2004, 69, 2017-2023


Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3252–3254


J. Org. Chem.2008, 73, 7797-7799】


Org. Lett.2017, 19, 6288-6291】


J. Am. Chem. Soc.2023145, 15036-15042


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相关文献

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参考资料:
一、Strategic Applications of Named Reactions in OrganicSnthesis, László Kürti and Barbara Czakó, pinacol and semipinacol rearrangement,page 350-351.
二、Name Reactions (A Collection of Detailed Reaction Mechanisms), Jie Jack Li, Pinacol rearrangementpage 482-483.

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