Rainier复分解反应

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Rainier复分解反应

概要

Rainier复分解反应(Rainier metathesis)又称为 Rainier 烯烃-酯关环复分解反应(Rainier olefinic-ester ring-closing metathesis)，是在Takai-Utimoto试剂（亚烷基钛卡宾）作用下进行的烯基与酯的关环反应。1994年，日本京都大学的Takai Kazuhiko(高井和彦), Uchimoto Kiichiro（内本喜一朗）研究组报道了RCHX₂-TiCl₄-Zn-PbCl₂ 体系促进的醛与酮的Wittig型烯基化反应。2009年，美国Utah州立大学的Rainier课题组对相应的反应条件进行了优化，将反应的应用范围扩展到酯。目前该反应已广泛应用于各类环状天然产物的全合成。

基本文献

[1] K. Takai, T. Kakiuchi, Y. Kataoka, K. Utimoto, J. Org. Chem., 1994, 59, 2668. doi: 10.1021/jo00089a002.

[2] Y. Zhang, J.D. Rainier, Org. Lett., 2009, 11, 237. doi: 10.1021/ol8025439.

反应机理

反应机理涉及串联的酯亚甲基化/关环复分解过程。首先，偕二卤代烷 1 与活性锌粉反应生成 2。在无PbCl₂存在时，二级金属-卤素交换过程极为缓慢。然而，PbCl₂存在时，在发生二级卤素-金属交换之前，2与PbCl₂迅速进行转金属化过程，形成有机铅物种3。有机铅的反应活性较高，随后迅速形成偕双金属物种4，4再与原位生成的卤化锌反应，形成 5。5再与 TiCl₄ 反应，形成金属杂环丁烷或Schrock型卡宾7。7再将酯羰基烯基化，最后经过关环复分解过程，产生最终目标产物。

反应实例

天然产物的collective全合成[1]

烯烃-内酯环化(Olefinic-lactone cyclization) [2]

烯烃-大环内酯环化(Olefinic-macrolactone cyclization) [3]

Bryostatin 1 的全合成[4]

烯烃-内酰胺环化(Olefinic-lactam cyclization) [5]

实验步骤

在0 °C下，将TiCl₄ (0.31 mL, 2.8 mmol) 加入CH₂Cl₂ (10 mL) 中随后加入THF (1.2 mL, 14 mmol)，并滴加TMEDA (2.06 mL, 13.7 mmol)。滴加结束后，撤去冰浴，并将反应混合物搅拌20 min。随后，立即加入活性锌粉 (0.333 g, 5.13 mmol)与PbCl₂ (0.075 g, 0.27 mmol)。上述反应物会经过一系列的颜色改变，由棕色、绿色至紫色，在3-5 min后，最终变为蓝绿色悬浮液。向上述蓝绿色悬浮液中加入大环内酯 (0.018 g, 0.071 mmol) 与CH₃CHBr₂ (0.20 mL, 2.3 mmol) 的CH₂Cl₂ (1 mL + 1 mL 润洗)溶液，将上述反应混合物加热至65°C，并搅拌2 h, 反应结束后，将反应液冷却至0 °C, 并加入饱和K₂CO₃ (aq., 2 mL)溶液淬灭。在0 °C下搅拌0.5h后，将反应液过滤(hexanes/EtOAc 1:1 v/v混合溶剂洗涤滤饼)，并浓缩滤液。粗产物采用硅胶柱色谱(正己烷/乙酸乙酯100:1到20:1 v/v作为洗脱剂进行梯度洗脱) 分离纯化，获得最终目标产物。

实验技巧

参考文献

[1]U. Majumder, J.D. Rainier, Tetrahedron Lett., 2005, 46, 7209. doi: 10.1016/j.tetlet.2005.08.071.
[2] K. Iyer, J.D. Rainier, J. Am. Chem. Soc, 2007, 129, 12604. doi: 10.1021.ja073880r. [3] J.C. Rohanna, J.D. Rainier, Org. Lett., 2009, 11, 493. doi: 10.1021/ol802737h.
[4]G. E. Keck, Y. B. Poudel, Y. J. Cummins, A. Rudra, J. A. Covel, J. Am. Chem. Soc, 2010, 133, 744. doi: 10.1021/ja110198y.
[5] J. Zhou, J.D. Rainier, Org. Lett., 2009, 11, 3774. doi: 10.1021/ol901448n.