麦耶舒斯特重排反应的概述迈耶-舒斯特重排反应,用酸催化的炔丙醇至α,β-不饱和酮的重排反应。在反应中可以用的酸催化剂可以是乙酸、硫酸或盐酸等。用碱催化的相似的反应为Favorskii反应。
如果参加化学反应的乙炔基醇为叔醇,那么就不会得到我们预期的醛,而是会通过烯炔的中间体生成α,β-不饱和甲基酮,那么该反应被称为Rupe重排反应。Rupe重排反应与麦耶舒斯特重排反应互为竞争反应。80874
麦耶舒斯特重排反应的机理开始于质子化的醇通过E1消除的方式从炔烃的离去从而形成我们的联烯中间体。在这之后,水分子碳正离子并会失去质子,最后会发生互变异构从而得到我们的最终产物α,β不饱和羰基化合物。
Edens等曾经对该类反应进行过进一步的研究并发现它具有以下三个主要步骤:(1)羟基氧原子的质子化(比较快速);(2)质子化羟基的离去并且伴随着之后接下來发生的1,3-迁移(较慢,决速步骤);(3)酮-烯醇互变并立即失去质子(快速)。
在对迈耶-舒斯特重排反应的决速步骤的研究中,Andres等科学家明确指出该反应的驱动力在于经过由碳鎓离子从而形成不饱和羰基化合物的过程中的不对称性。他们甚至还发现该反应同时会受到溶剂的协同作用。Tapia等科学家对溶剂协同作用做出了进一步的化学研究,指出了溶剂稳定了过渡态。论文网
Rupe重排反应在重排的过程中形成了共轭二烯碳正离子中间体,水直接进攻该碳正离子从而形成了最终的产物α,β-不饱和甲基酮。
2麦耶舒斯特重排反应的发展现状
迈耶尔-舒斯特重排反应被提出后引起了广大化学工作者的关注和研究,Swaminathan,Vartanyan,Engel等科学家陆续报道了很多与麦叶舒斯特重排反应相关的文章,这些对麦耶舒斯特重排反应的发展的进一步研究都起到了很大的推进作用。以及随后科学家们在研究迈耶尔-舒斯特重排反应中再一次发现了当她们用酸催化炔烃处于分子末端的炔烃叔醇时并没有得到他们预期想得到的醛,而是得到了一种全新的α,β不饱和甲基酮,产生了一种能和迈耶尔-舒斯特重排反应相竞争重排反应,他们称之为Rupe重排,如图3。2所示。Rupe重排是乙炔基叔醇在酸催化的条件下经过烯炔中间体,重排成为了α,β-不饱和甲基酮。
Rupe重排反应
Ruperearrangement
在较为传统的迈耶尔-舒斯特重排反应上我们都是使用强酸作为反应的催化剂,如果说参与化学反应的是炔烃叔醇,那么就容易和我们之前所述的Rupe重排反应来发生化学竞争,从而导致影响最终的化学产物和化学反应产率。在2007年,Sugawara,Y。等科学家报道了一篇他们使用银和路易斯酸作为催化剂从而实现迈耶尔-舒斯特重排反应;在这之后Cadierno,V等科学家又报道了她们也可以使用钌和路易斯酸作催化剂。从而实现了在温和的催化条件下了来应用过渡金属基和路易斯酸催化剂,也可以进一步完成迈耶尔-舒斯特重排反应,而且该化学反应具有反应时间短,反应产率显著等优质特点。在2011年,TomD。Sheppard等科学家又报道了在室温条件下他们使用金催化合成得到了α,β不饱和酮。在2009年GiovanniVidari等科学家报道了一个比较简单的合成方法,如图所示,即在使用了通用的稀有元素铼来催化迈耶尔-舒斯特重排丙炔醇,从而得到了不饱和的羰基化合物。
GiovanniVidari等人报道稀有元素铼作催化迈耶尔-舒斯特重排反应
GiovanniVidarireportedthatVersatileRe-CatalyzedMeyer–SchusterRearrangement
在2011年DennisG。Hall等人报道了在温和的催化条件下使用了硼酸催化炔丙基醇发生了迈耶尔-舒斯特重排反应,再与之前报道的过渡金属基和路易斯酸催化剂相比,这种方法具有比较高的E:Z选择性,如图所示。