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Prilezhaev反應

(2022-07-31 10:03:19) 下一個

Prilezhaev反應,又稱Prileschajew反應Prilezhaev環氧化反應,為烯烴過氧酸形成環氧化物化學反應。該反應由尼古拉·普裏列紮耶夫英語Nikolai Prilezhaev(Nikolai Prilezhaev)於1909年首次報告,並因此得名。該反應常用的過氧酸間氯過氧苯甲酸m-CPBA),因其性質相對穩定,且在大多數有機溶劑中有較好的溶解度。如下所示的反應實例中,mCBPA使反-2-丁烯環氧化,得到反-2,3-環氧丁烷英語2,3-Epoxybutane

該反應有高度立體專一性,C=C雙鍵的立體異構通常可以完全保真地在環氧化物中得以保持。所以反式烯烴僅會形成反式環氧化物(如上例所示),而順式烯烴隻會產生順式環氧化物。這種立體專一性是協同反應機理的結果,具體如下所述。

目前普遍承認的Prilezhaev反應機理為Paul Bartlett首先提出的“蝴蝶機理”。在該機理中,過氧酸在反應過渡態中形成分子內氫鍵。盡管在兩個方向上都存在前線軌道軌道相互作用,但過氧酸通常被視為親電體,而烯烴則被視為親核體。可以印證這一規律的是,C=C雙鍵上的電子雲密度越大,環氧化反應的速率通常越快。例如,隨著烯烴上取代的甲基數量增加,環氧化反應的相對速率變化如下:乙烯(1,無甲基)<丙烯(24,一個甲基)<順-2-丁烯(500,兩個甲基)<2-甲基-2-丁烯(6500,三個甲基)<2,3-二甲基-2-丁烯(>6500,四個甲基)。甲基的超共軛效應增加了雙鍵的電子密度,導致了環氧化反應的速率變化。

Prilezhaev反應屬協同反應機理,具有同步(或近同步)的過渡態。在“蝴蝶機理”的過渡態構型中,過氧酸所在平麵將烯烴所在平麵一分為二,過氧O-O鍵垂直於烯烴雙鍵。這種構象使關鍵的前線軌道相互作用得以進行。其中主導性的相互作用為占據的πC=C軌道(HOMO)和未占的σ*O-O軌道(LUMO)間的相互作用,該相互作用可解釋反應中烯烴的親核性與過氧酸的親電性。反應的次要相互作用為垂直於過氧酸平麵的孤對電子軌道nO(p)(HOMO)與未占據的π*C=C軌道(LUMO)之間的相互作用。根據Anslyn & Dougherty,環氧化反應的機理可以表示如下:

Prilezhaev反應涉及的前線軌道相互作用

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