Claisen重排反应文献综述

Claisen 重排反应文献综述

1912年，Claisen 发现烯丙芳基醚经高温加热后，会发生重排得到邻位烯丙基酚，邻位烯丙基酚可以进一步重排得到对位烯丙基酚，而后又拓展到非芳香族的化合物，于是人们把烯丙基芳基醚或乙烯基烯丙基醚在加热条件下发生的分子内的重排，从而生成的邻对位烯丙基酚或者不饱和醛(酮)的反应统称为Claisen 重排反应。

1. Claisen 重排反应的研究发展历史

Claisen 重排反应是德国著名的有机化学家Rainer Ludwing Claisen 于1912年在研究烯丙基苯基醚热重排和蒸馏O-烯丙基乙酞乙酸乙醋时所发现。因此该反应被命名为Claisen 重排。Claisen 发现在无催化剂存在下，烯丙基苯基醚在约200℃下可以很顺利地重排得到邻烯丙基苯酚。

O

200℃

OH

通过巴豆基苯基醚的重排发现，重排后是烯基的γ-位碳原子与苯基的芳环相连，得到支链取代的邻甲基烯丙基苯酚。在该过程中，烯基的双键也同时发生了迁移，由原来的β,γ-位迁移到α,β-位。

O

OH

α

β

γγ

β

α

1937年，Mumm 和M öller 发现当邻位被占据时，烯丙基可以重排到苯酚的对位。

R

Mumm 和Sp äth 发现邻位被占据且烯丙基芳基醚3位碳上连有R 基团时，重排到对位的产物与氧原子连接的碳原子连接到芳环上。

OH

通过对Claisen 重排底物的适用范围进行研究发现:烯丙基环己基醚、O-丙基乙酞乙酸甲脂和丙基苯基醚在加热条件下都是稳定的。后来的研究还发现:丁烯基苯基醚和乙烯基苯基醚型的化合物也不能发生Claisen 重排。

从以上这些实验可以清楚地看出，Claisen 重排反应要求底物具有乙烯基烯丙基醚结构。其中，烯丙基通常是脂肪类的，也可以带有取代基。

2. Claisen 重排概念和机理

广义的Claisen 重排反应被定义为乙烯基烯基醚类化合物在加热条件下，经过六员环状过渡态形成α,β-不饱和羰基化合物的反应。Claisen 重排反应机理是周环[3,3] -σ迁移重排机理，在该反应中，先发生Claisen 重排反应生成环己二烯酮，互变异构后得到邻烯丙基苯酚。

早在1952年，Claisen 就为该重排反应提出了环状过渡态理论。根据后来文献可以看到这一理论已为众多学者所共识。该重排反应经过一个包含六个原子的环状中间过渡态，按照协同机理进行，碳-氧键的断裂和碳-碳键的形成是同时发生的，并且同时伴随着不饱和键的移动。

O

CH CH

CH 2O

H

CH H 2C OH

若两个邻位都被占据，则经过两次重排得到对位异构体，它保持了原烯丙基的结构

O

H 2C C H

CH 2

H 3C

CH 3O

CH 2HC

CH

2

2H 2

O H

C H 2

H C

CH 2

2C H

CH 2

为了证明上述历程，人们做了大量实验：

A：交叉法:将肉桂基苯基醚和烯丙基β-萘醚混合加热，发现只产生各自重排产物，而未发现二者交叉反应的产物。

O

Ph

+O

OH Ph

OH

+

说明重排是在分子内进行的协同反应

B：同位素标记法:在烯丙基端标记C13的烯丙基醚，经重排后得邻位异构体。

O

*OH

*

若两个邻位均被占据，则重排得对位异构体

O

*

经过两次重排，标记的C13又回到原来末端的位置。

C：旋光性的测定:利用光学活性化合物，加热重排得邻位异构体，仍具有旋光性。

OH

[α]25=-0.1

D [α]25=+0.48

D

若加热重排得对位异构体，则几乎无旋光性。

O

[α]25=--0.63

D heat

OH

[α]25=-0.08

D

此外，利用中间体截获法、NMR谱及ESR谱等实验方法，均可证明上述的Claisen重排历程。

3.Claisen 重排反应的条件

3.1Lewis酸催化剂

3.1.1铝金属催化剂

各种氢化铝、三烷基铝和烷基氯化铝是带有吸电子取代基的烯丙基芳基醚Claisen重排反应的有效催化剂。Et2AlCl或(i-Bu)2AlCl等可以催化烯丙基苯基醚在室温下发生Claisen 重排，以大于93%的产率得到2-烯丙基苯酚，但催化剂的制备条件要求较高[。

3.1.2硼金属催化剂

烯丙基芳基醚的Claisen重排通常需要在较高的反应温度，但在Lewis酸的催化下则可以在较低温度下进行。Bryusova等首次报道了用Lewis酸BF3催化的芳基烯丙基醚的Claisen 重排反应[。

3.1.3锡金属催化剂

2007年，Debayan等报道易得的SnCl4可用作芳基Claisen重排反应的催化剂。以SnC14作催化剂，室温下、氮气氛围中、在CH2Cl2溶剂中，除个别得到二氢苯并呋喃外，其余均能高产率地得到烯丙基芳醚的重排产物。

3.1.4镁金属催化剂

2007年，Lin等等在研究离子液体[b-3C-im] [NTf2]中微波对烯丙基苯醚Claisen重排影响时，在同等条件下加入MgCl2可极大地缩短完成Claisen重排反应的时间。

3.1.5锌金属催化剂

1978年，Hayashi等报道ZnCl2可催化烯丙基芳基醚发生Claisen重排反应。

3.2质子酸催化剂

许多质子酸如三氟乙酸、硫酸、磷酸等均可催化烯丙基芳基醚的Claisen重排反应。但普遍存在取用不便，反应后续处理繁琐，不易回收再用、环境不友好等问题。因此在提倡绿色化学的情况下，己不合时宜。

3.3水加速的Claisen重排反应

Wipf和Ribe报道，加入化学计量的水可加速三烷基铝催化的芳基Claisen重排和锆催化的端基烯烃不对称碳铝化的串联反应，可直接得到手性伯醇[21]。2010年，Hajime等报道了以HPHT-H2O既作溶剂又作催化剂，与微波结合的芳基Claisen重排反应，产率高，选择性良好，反应时间短，是芳基Claisen重排反应的一种绿色反应体系。