Dieckmann 縮合反應(Dieckmann Condensation)是分子內克萊森縮合(Intramolecular Claisen Condensation)?的特例和最重要應用。它是指二元羧酸二酯在堿性條件下,被四個或四個以上的碳原子隔開,發生分子內的酯縮合,形成環狀β-酮酯的反應。
這個反應由德國化學家 Walter Dieckmann?在1894年首次報道,因此得名。它是合成五元、六元或更大環狀β-酮酯的重要方法,這些產物是合成環酮、生物堿、類固醇等復雜天然產物的重要中間體。
傳統上所用的堿為乙醇鈉,在乙醇中反應。現多為位阻大、親核性小的堿,如t-BuOK、LDA、LHMDS,并在非質子性溶劑,如四氫呋喃中反應,以便反應能在較低溫度下進行,減少副反應發生。
反應定義
Base-catalyzed intramolecular cyclization of dicarboxylic acid esters to give β-ketoesters
反應機理
Dieckmann縮合遵循標準的克萊森縮合機理,是分子內親核加成-消除過程:
1. 去質子化:?強堿(B?, 如 EtO?)從二酯分子中酸性較強的α-碳(通常位于兩個羰基之間)上奪取一個質子,生成烯醇負離子(碳負離子)。
對于對稱二酯,兩個α-碳等效。對于不對稱二酯,堿傾向于奪取酸性更強的α-碳上的質子(即連接吸電子基更強的酯基旁邊的α-碳),這決定了反應的方向和主要產物。
2. 親核加成:?生成的烯醇負離子作為親核試劑,分子內進攻同一個分子中的另一個酯基的羰基碳原子,發生親核加成,形成四面體氧負離子中間體。
3. 消除:?四面體中間體不穩定,消去一個烷氧基負離子 (R''O?),生成環狀β-酮酯(此時其烯醇式負離子形式是穩定的共振結構)。
4. 質子化 ( 后處理):?反應完成后,通常加入酸(如稀 HCl、醋酸)進行酸化處理。烷氧基負離子 (R''O?) 被質子化成醇 (R''OH),同時β-酮酯的烯醇負離子也被質子化,得到最終的環狀β-酮酯中性分子。
從機理可以看出,Claisen(克萊森)縮合反應是可逆的,反應的驅動力是產物β-酮酯的共振穩定的烯醇化物的產生。迪克曼縮合的機理幾乎與克萊森縮合的機理相同。 然而,限速步驟是環的形成,其中烯醇酯進攻第二個酯官能團的羰基。所得的四面體中間體接著迅速分解成β-酮酯的烯醇化物。烯醇化物質子化得到最終產物。
參與反應的兩個酯分子不必相同,但其中一個必須在酰基的α-碳上連有至少一個氫原子。簡單的說,該反應是一個酯分子的酰基對另一酯分子的酰基α-碳原子進行的酰化反應。
混合酯縮合若用兩個不同的并都含有活潑氫的酯進行酯縮合作用,理論上就可得到四種不同的產物,在制備上,沒有很多的價值。因此一般進行這種混合酯縮合時,只用一個含有活潑氫的酯和個不含活潑氫的酯進行縮合經常用的不含活潑氫的酯有苯甲酸酯、甲酸酯、草酸酯、碳酸酯等?
注意:
① 如果兩個酯基間少于4個碳原子,則無法發生迪克曼反應;
② 反應適合5-8元環的生成,如果合成更大的環,此反應的產率變低,宜采用其他的方法;
③ 酯縮合反應需在無水條件下完成;
④ 反應需要在強堿性條件下進行,如:乙醇鈉、乙醇鉀、叔丁醇鉀、氫化鈉等;⑤ 常用的反應溶劑為:甲苯、四氫呋喃、乙醚、無水乙醇、二甲亞砜(DMSO)、二甲基酰胺(DMF)。
合成應用
霉酚酸是高度取代的苯酞天然產物之一,具有許多體外和體內生物活性。?A. Covarrubias-Zú?iga對其收斂性全合成的合成策略是基于一個環化序列作為關鍵步驟,包括邁克爾加成和迪克曼縮合。用氫化鈉對2-香葉基-1,3-丙酮二羧酸去質子化,隨后使用受保護的炔醛進行加成而原位產生烯醇化物,接著環化以33%收率得到天然產物的六取代芳環。
(–)-galbonolide B的14元大環是利用B.Tse實驗室開發的一種新型迪克曼大環化反應形成的。為了實現所需的大環內酯化,在高稀釋和回流THF條件下,用LiHMDS處理二級乙酸酯,以75%收率得到了所需內酯。 然而,重要的是要注意,類似的二級丙酸酯在相同條件下不能環化。
由R.B. Grossman及其同事使用鏈接二酸和3-丁炔-2-酮的兩次環化僅用10個步驟完成了天然存在的克羅烷二萜(±)-acacacarin合成。Sacacarin的第二個環通過一個酯和甲基酮的分子內迪克曼縮合以極好的收率進行制備。 然后使用乙醇和酸催化劑,得到的烯醇立即轉化為相應的乙基烯醇醚。
反應實例
?Angewandte Chemie, International Edition, 2006 , vol. 45, # 6 p. 932 - 935
Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2003 , vol. 11, # 7 p. 1319 - 1342
Journal of the American Chemical Society, 2005 , vol. 127, # 30 p. 10767 - 10770
Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2002 , vol. 12, # 12 p. 1607 - 1612
Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom), 2002 , # 23 p. 2910 - 2911
如需查看更多人名反應信息或查詢相關參考文獻,請使用摩熵化學(MolAid)人名反應功能,此模塊收錄了1000+化學界已被認可和提及的有機化學反應,助力您深入理解化學反應的本質,從而高效合成目標化合物。
【免責聲明】發布內容來源于互聯網、業內人士投稿以及微信公眾號等公開資源,我們對文中觀點持中立態度,文中觀點不代表本平臺的立場。所有文章僅供讀者參考和交流使用。轉載的文章版權歸原作者所有,如有侵權行為,請及時與我們聯系以便刪除。