光延反应 (Mitsunobu反应 )是一种双分子亲核取代反应 (SN 2反应)。 由日本化学家光延旺洋(Mitsunobu, Oyo) 等人于1967年发明,是现代有机合成 中常用的反应。 该反应能将醇通过与三苯基膦 和偶氮二羧酸二乙酯 (DEAD)[ 1] 反应转化为多种化合物比如酯。 此反应的特点是条件温和,产率高并带有构型翻转。
参见相关的综述。[ 2] [ 3] [ 4] [ 5] [ 6]
总反应
醇羟基在偶氮二羧酸二乙酯(DEAD)和三苯基膦的作用下被亲核试剂取代,同时跟羟基所连的碳原子构型发生翻转(瓦尔登翻转 ,Walden inversion)。总反应方程式如下:
Mitsunobu反应
反应机理
Mitsunobu反应机理 相当复杂,其中的中间体实体以及它们所起的作用仍然有许多争论。
首先是三苯基膦(2 )进攻DEAD形成中间体(3 ),夺取羧酸(4 )质子形成离子(5 ),醇氧进攻离子(5 )的膦碳正中心形成离子(8 ),而DEAD脱落下来形成肼的副产物(7 )。其中(8 )到(11 )的手性翻转取决于羧酸的pKa以及溶剂极性。
[ 7] [ 8] [ 9]
虽然说反应当中参与了很多的膦中间体,但是(8 )到(12 )是唯一形成产物的路径并且最后得到三苯基氧膦 副产物。
投料顺序
对于Mitsunobu反应来说,投料顺序 至关重要。首先应当将羧酸,醇,三苯基膦溶解于适当的溶剂当中,比如四氢呋喃 (或者乙醚 等),冷至零度,然后将DEAD缓慢滴加,最后在室温下搅拌。若反应不完可以升温到室温或者继续加热进行。 另外一种投料方式,是将三苯基膦和DEAD先于溶剂中搅拌,再将醇和酸依次溶剂加入。[ 10]
反应变化与讨论
其他亲核官能团
许多其他的亲核试剂 都能代替常规的羧酸 来进行反应。 而要让反应进行顺利,亲核试剂的pKa 必须不大于15。
反应改进
一个有用的改进,是使用树脂 键合的三苯基膦和二叔丁基偶氮二羧酸酯 来代替DEAD。 这样反应以后的后处理,可以使用过滤来去除三苯氧膦,二叔丁基偶氮二羧酸酯通过三氟乙酸 处理来除去。[ 13] 此外Bruce H. Lipshutz 还开发了一种试剂(DCAD ),能够很方便的通过过滤来除去。[ 14]
正磷试剂
(氰基亚甲基) 三烷基正膦
角田 鉄人等人发现可以把三苯基膦和DEAD结合成一个试剂:正膦 (Phosphorane)叶立德 (ylide)。(氰基甲基)三甲基正膦 (CMMP , R = 甲基) 和 (氰基甲基)三丁基正膦 (CMBP , R = 丁基) 都被证明有效。[ 15]
The mechanism of the phosphorane variant of the Mitsunobu reaction
叶立德在这里起到碱和还原剂的作用。副产物是 乙腈 (6 ) 和三苯氧膦 (8 )。
用途
在有机合成 中常用来使一个带羟基的手性碳原子在温和的条件下发生构型翻转,以改变其立体化学构型。
此外选用不同的亲核试剂 可以生成C-O键,C-N键,C-S键,C-C键等等。
Mitsunobu反应被应用于合成芳香醚 [ 16] 。
反应实例当中不使用DEAD而用碱性更强的偶氮二羧酸二哌啶酯 (ADDP),这是因为酚羟基酸性太弱了。反应当中的膦是高分子支载的三苯基膦(PS-PPh3 )。
參考文献
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外部链接
参见