有机合成百科

双烯酮-酚重排 (Dienone-Phenol Rearrangement)

背景

酚类化合物是一类重要的有机合成前体,它广泛存在于自然界和生物体系。传统的制备酚类化合物的方法包括卤代苯水解法、异丙苯氧化法、重氮盐水解法等,此外,双烯酮-酚重排反应也被广泛用于酚类化合物的制备。早在1893年,化学家A. Andreocci就发现蛔虫药“山道年”(Santonin)在酸性条件下会生成另一种物质,但直到1930年“山道年”及其酸性条件下生成的产物结构才被确定。1946年,美国化学家A. L. Wilds和C. Djerassi首先将该反应用于Chrysene衍生物的合成并首次将其命名为Dienone-Phenol Rearrangement[1]

“山道年”在酸性条件下的重排

反应概况

环己二烯酮化合物在酸或光化学诱导下,烃基发生分子内迁移生成多取代苯酚的反应被定义为“双烯酮-酚重排”。邻位或对位取代的环己二烯酮本身不具备芳香性,但产物苯酚具有较为稳定的芳香结构,因此该过程的巨大驱动力是“芳构化”,反应往往需要放出大量的热。通常情况下,该反应仅仅需要中等强度的酸介质,例如H2SO4/HOAc,Ac2O,Lewis酸等就可以获得可观产率,因而实际应用非常广泛。[2]

“双烯酮-酚重排”的反应通式

反应机理

“双烯酮-酚重排”反应的机理并不复杂,由于最常用的催化条件是酸,因此反应通常被认为涉及碳正离子中间体。首先环己二烯酮的羰基氧原子被质子化,氧鎓离子共振成相应的碳正离子后发生一系列重排,最后失去质子恢复稳定的芳香结构。根据反应机理我们不难推测不同基团发生迁移的难易程度,显然迁移后形成的碳正离子越稳定该基团也越容易迁移。一般而言,基团迁移大致为OR > Ph > Me,vinyl > Me。[3]

“双烯酮-酚重排”的反应机理

合成应用

  • 多取代苯酚的制备[4]

2001年,A.G. Schultz组报道了一个由苯酚制备多取代苯酚的简洁方法。首先,通过Birch reduction-alkylation反应将叠氮烷基引入底物,TBHP进一步氧化后可构建环己二烯酮中间体。惰性非极性溶剂苯中,利用波长为366 nm的辐射光照射中间体,可以高区域选择性和高产率获得2,3,4-多取代苯酚。

多取代苯酚的制备

  • 螺环吲哚酮在Lewis酸介导下的开环-关环重排[5]

2017年,天津大学赵康教授和杜云飞教授合作报道了螺环吲哚酮在非金属Lewis酸BF3ŸEt2O催化下发生分子内迁移,高效合成了具有潜在生物活性的8-hydroxy-phenanthridin-6(5H)-one衍生物,初步的机理研究表明,反应可能涉及酰胺氮正离子中间体。

螺环吲哚酮在Lewis酸介导下的开环-关环重排

  • Krempene B的全合成[6]

Krempene B是一类重要的甾体药物中间体,广泛用于甾体类药物、黄体酮类药物及生化研究。2012年,广西民族大学申利群教授以酰基保护的孕烯醇酮为起始原料,历经11步以较高产率实现了Krempene B的合成,其中的关键步骤是构建环己二烯酮中间体并利用“双烯酮-酚”重排构建苯酚骨架,最终他们以85%的高产率实现了这一转化。

“双烯酮-酚重排”在Krempene B合成中的应用

参考文献

  • [1] Wilds A L, Djerassi C. J. Am. Chem. Soc. 1946, 68, 1715-1719. DOI: 10.1021/ja01213a010
  • [2] Kurti L, Czakó B. Strategic applications of named reactions in organic synthesis[M]. Elsevier, 2005. pp. 142-143. ISBN: 0-12-429785-4
  • [3] Wang H. Comprehensive Organic Name Reactions[M]. Wiley, 2010. pp. 900-904.
  • DOI: 10.1002/9780470638859.conrr193
  • [4] Guo Z, Schultz A G. Org. Lett. 2001, 3, 1177-1180. DOI: 10.1021/ol015637h
  • [5] Guo X, Xing Q, Lei K, et al. Adv. Synth. Catal, 2017, 359, 4393-4398.
  • DOI: 10.1002/adsc.201700728
  • [6] Shen L-Q, Huang S-Y, Tang Y, et al. Steroids, 2012, 77, 1398-1402.
  • DOI: 10.1016/j.steroids.2012.08.006

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