化學界的驚人發現:威提反應如何解鎖不同功能基團的潛力?

威提反應,或稱為威提烯化,是一種將醛或酮與三苯基膦陽離子鹼(即威提試劑)反應的化學反應。這個反應最常用於將醛和酮轉化為烯烴。在這個過程中,威提反應常使用的試劑是美基三苯基膦(Ph3P=CH2),其能夠即便對於立體位阻較大的酮如樟腦,也能將其轉化為亞甲基衍生物,展現出它的廣泛潛力。

威提反應是有機合成中的一項重要工具,尤其在合成不飽和化合物方面。

威提反應的機制已經引起了許多學者的關注,尤其是在非穩定化陽離子的研究上,因為這些中間體可以通過核磁共振(NMR)光譜學進行追蹤。根據最新的研究,無鋰的威提反應支持烏克法斯蓬烷的協同形成,而不需要中間的貝塔因結構。在這一過程中,磷陽離子與碳氧化合物經歷一種[2+2]環化,加直接形成烏克法斯蓬烷,而在無鋰的條件下,產物的立體化學由陽離子對碳基的動力學控制。

在威提反應的進行中,鋰鹽的存在可能會導致中間體的平衡改變,這就是所謂的「立體化學漂移」。

許多研究指出,未分支的醛類在無鋰鹽的條件下,其反應不會平衡,因此在動力學反應控制下進行。此外,E. Vedejs提出了一種理論,解釋穩定化和非穩定化威提反應的立體選擇性。資料顯示,在沒有鋰的情況下,涉及未穩定化和穩定化陽離子反應的威提反應都會通過一種[2+2]/反向[2+2]機制進行。

功能基團的耐受性

威提試劑通常可以耐受含有多種功能基團的碳氧化合物,例如氫氧基、醚類、亞硝基芳香族、環氧化物,有時還有酯和酰胺基團。甚至在與陽離子共價結合的情況下,酮、醛和腈基團也能夠存在,這些就是上文提到的穩定化陽離子。然而,在進行反應時,對於立體位阻較大的酮,反應可能會緩慢且產率不理想。在這些情況下,Horner-Wadsworth-Emmons(HWE)反應(使用磷酸酯)通常是優選方案。

在一種所謂的串聯氧化-威提過程中,醛類是在相應醇的氧化下原位生成的。

立體化學的探究

當醛類參與的反應,雙鍵幾何形狀就容易根據陽離子的類型來預測。在使用未穩定的陽離子時,這會產生(Z)-烯烴產物,且具有中等至高的選擇性。反之,使用穩定化陽離子時,則會以高選擇性形成(E)-烯烴。尤其是半穩定化陽離子,常出現(E)/(Z)的選擇性較差。

為了獲得未穩定陽離子的(E)-烯烴,可以利用Schlosser的改進威提反應,或選擇Julia烯化反應及其變體,這些方法均能選擇性地生產(E)-烯烴。通常,Horner-Wadsworth-Emmons反應也能提供(E)-烯酸酯(α,β-不飽和酯),正如威提反應所做的一樣。

威提反應的歷史

威提反應首次於1954年由Georg Wittig和他的合作夥伴Ulrich Schöllkopf報道。出於這一貢獻,威提於1979年獲得諾貝爾化學獎,這充分體現出他對化學界的深遠影響。

最後,威提反應的廣泛應用使得科學家們不斷探索如何進一步改進該反應技術及其機制,未來是否會有新的反應模式得到發現呢?

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