Claisen缩合反应

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在强碱作用下,含有α-H的酯和另外一分子相同的酯缩合得到β-酮酯的反应被称为Claisen缩合反应。如果发生分子内的酯缩合反应关环,则被称为Dieckmann缩合反应。两种不同的酯在此条件下缩合被称为交叉Claisen缩合反应。交叉Claisen缩合可能会生成四种不同的缩合产物,因此做此反应时通常会选择一个无α-H的酯(如苯甲酸酯,甲酸酯或草酸酯)作为底物。控制好加料顺序,无α-H的酯只作为受体,这样就只生成一种产物。反应至少需要一个当量的碱(通常为醇钠,LDA或NaH),当醇钠作为碱时,醇钠的醇最好和酯的醇相同,以减少发生酯交换反应。

此反应有三种变体:一、酯的烯醇盐和醛酮反应可以制备β-羟基酯(类似aldol反应);二、醛酮的烯醇盐和酯反应可以生成 1,3-二酮;三、酯的烯醇盐和酰氯反应生成β-酮酯。这三种变体都被称为Claisen缩合反应


反应机理

首先,碱脱去酯α-H得到酯烯醇盐,作为亲核试剂进行下一步反应;接着,烯醇盐进攻酯(或者酰氯,酸酐)的羰基,生成季碳四面体中间体;最后,离去一个烷氧基或卤素生β-酮酯。由于两个羰基之间的碳上有质子,其酸性很强【最全化合物pKa表】,在此碱性条件下很容易脱质子生成一种共振稳定阴离子,此阴离子反应活性低于第一步的酯烯醇盐,因此不会进一步反应。



反应实例

J. Org. Chem. 1992, 57, 2566-2574】



Org. Lett. 1999, 1, 957-959】



Tetrahedron Lett. 2001, 42, 6973-6975】



Tetrahedron Lett. 2001, 42, 7983-7985】



Org. Lett. 2002, 4, 447-449.】



反Claisen缩合反应

Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7793-7795】



无溶剂条件下的Claisen缩合反应

J. Labelled Compd. Radiopharm. 2008, 51, 167-169】



Ester (5). A solution of TiCl4 (8.78 mL, 80 mmol) and Et3N (13.3 mL, 96 mmol) were successively added dropwise to a stirred solution of a methyl ester 4 (40 mmol) and HCO2Me 3 (7.21 g, 120 mmol) in DCM (80 mL) at 0–5 ℃ under Ar, The mixture was stirred at 5 ℃ for 1 h and at r.t. for another 1 h. Usual workup followed by distillation and chromatography afforded 5 in 81% yield.

Org Lett. 2009, 11, 4258】



Tetrahedron Lett. 2013, 54, 2658-2660】



Rainer Ludwig Claisen (1851-1930)生于德国科隆,他在有机化学史上可谓师出名门。在他独立进行研究之前曾经师从凯库勒,维勒,von Baeyer和Fischer 。


参考文献

1 Claisen, R. L.; Lowman, O. Ber. 1887, 20, 651. 

2 Hauser, C. R.; Hudson, B. E. Org. React. 1942, 1, 266-302. (Review).

3 Schäfer, J. P.; Bloomfield, J. J. Org. React. 1967, 15, 1-203. (Review).

4 Yoshizawa, K.; Toyota, S.; Toda, F. Tetrahedron Lett. 2001, 42, 7983-7985.

5 Heath, R. J.; Rock, C. O. Nat. Prod. Rep. 2002, 19, 581-596. (Review).

6 Honda, Y.; Katayama, S.; Kojima, M.; Suzuki, T.; Izawa, K. Org. Lett. 2002, 4,447-449.

7 Mogilaiah, K.; Reddy, N. V. Synth. Commun. 2003, 33, 73-78.

8 Linderberg, M. T.; Moge, M.; Sivadasan, S. Org. Process Res. Dev. 2004, 8, 838-845.

9 Kawata, A.; Takata, K.; Kuninobu, Y.; Takai, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46,7793-7795.

10 Iida, K.; Ohtaka, K.; Komatsu, T.; Makino, T.; Kajiwara, M. J. Labelled Compd.Radiopharm. 2008, 51, 167-169.

11 Song, Y. Y.; He, H. G.; Li, Y.; Deng, Y. Tetrahedron Lett. 2013, 54, 2658-2660.


参考资料

一、Strategic Applications of Named Reactions in OrganicSnthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Claisen condensation,page 86-87.

二、J.J. Li, Name Reactions: A Collection of Detailed Mechanisms and Synthetic Applications,  Claisen condensation,page 136-137.



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