Barbier Reaction

Barbier Reaction(巴比耶反應)是鹵代烴在鎂、鋁、錫、銦、鋅等金屬或其鹽類作用下對羰基化合物進行親核加成生成醇的反應。

反應簡介

C-C鍵的合成反應在有機化學領域一直處於十分重要的地位。Barbier反應是羰基化合物等親電試劑的催化下,鹵代烴和鎂、鋁、錫、銦、鋅等金屬或者其鹽類等作用生成有機金屬試劑,並與反應體系中的羰基化合物反應,生成仲醇或者叔醇的反應。

這個反應和格林納反應十分類似,但最重要的區別是巴比耶反應屬於一鍋煮反應,而格氏反應中則需要在加成羰基化合物前分開準備格林納試劑。

Barbier 反應是一個親核加成反應,使用的是對水不活躍和相對便宜的金屬(相比格氏試劑和有機鋰試劑),因此成本相對較低,而且很多情況下反應可以在水中進行,符合綠色化學的標準。

這個反應的名字是因為維克多·格林尼亞的老師菲利普·巴比耶(Philippe Barbier)而得名。

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反應舉例

銦參與的Barbier 反應

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銦第一電離電位與鹼金屬相當,它在金屬中具有最強的向有機物傳遞電子的能力。而且它對水和空氣穩定,反應不需要附加條件。

鋅參與的Barbier 反應

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鋅在水中穩定,而且價格便宜,毒性小。

錫參與的Barbier 反應

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鎂參與的Barbier 反應

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鉍參與的Barbier 反應

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選擇性

從發現Barbier 反應可以在水相中進行以來,選擇性的研究一直是重點。具體來說,可以分為化學選擇性、區域選擇性以及立體選擇性三個方面,而不同金屬參與的反應,選擇性也有所不同。

化學選擇性

水相Barbier 反應的化學選擇性和金屬試劑有關,不同的金屬,在反應中表現的化學選擇性不一樣,活潑性越高的金屬,其參與的反應化學選擇性也就越差.。對水相Barbier 反應,根據參加反應的有機試劑,其化學選擇性有可以分為以下兩個方面。

對羰基的選擇性:一般地,在Barbier 反應中,參加反應的羰基活性順序是:醛> 酮,芳香羰基化合物>脂肪羰基化合物。例如,鋅和錫參與的Barbier 反應中,加入等當量的醛和酮,反應絕大部分得到的是醛的烯丙基化產物,並且在這兩種金屬中,錫的選擇性稍好。

對鹵代烴的選擇性:烯丙基化合物參與Barbier 反應的反應活性順序為:烯丙基金屬有機化合物>烯丙基碘>烯丙基溴>烯丙基氯>丙烯醇。不是每一種金屬試劑都能參與所有這些烯丙基化合物的Barbier 反應。其中,烯丙基金屬有機化合物的活性最高,甚至在三氟乙酸中,無需其他金屬試劑,就可發生反應。

區域選擇性

Barbier 反應的區域選擇性,受電子效應和立體效應的影響。一般地,反應的區域選擇性可以用下面的通式表示,通常反應得到的是重排的γ-產物。

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立體選擇性

一般地,在Barbier 反應中,能產生赤式和蘇式產物Barbier-Type 反應分為兩種情況:Type A 和Type B。

當發生的是A 類反應時,順反烯烴發生反應的立體選擇性是一樣的,而立體選擇性一般只和取代基R 和R′的大小有關,當R 和R′的體積越大時,生成的赤式產物也越多。

當發生的是B 類反應時,決定反應非對應立體選擇性的是羰基化合物上α位取代基的性質。例如,在水相中,當α位取代基是強螯合基團,反應得到的蘇式產物占優;而α位取代基是弱的螯合基團,則是赤式產物占優。而在有機溶劑中,即便α位取代基是弱的螯合基團,反應還是傾向於生成蘇式產物。

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理論發展

在20 世紀70 年代,化學家們發現Barbier-Type 反應可以部分的在水相進行,水相Barbier 反應的優越性也很快被人們所發現,主要包括三點:

(1) 水相Barbier-Type反應具有很好的綠色性,減少了有機溶劑的使用;

(2) 對於反應底物中的活潑氫,不需要任何保護,因此對於含有羥基、氨基等基團的羰基化合物,它們的烷基化反應可以減少反應步驟、縮短反應時間和提高反應的產率;

(3) 反應完成結束後,水解步驟也同時完成,簡化了試驗操作。

水相Barbier 反應存在著很多其他優點,並且許多種金屬和金屬鹽被發現可以參與這類反應。但是,並不意味著這類反應非常成熟,畢竟它只有三十多年的歷史。對於普通鹵代烴,絕大部分的水相Barbier 反應不能發生,因此,還需要開發比銦或鋅更加活潑的試劑。此外,反應的立體選擇性還有較大的研究空間,以達到定向立體反應的目的。它所具備的合成價值還需要人們在將來的研究中進一步發掘。

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