「NR」Diels-Alder cycloaddition (D-A cycloaddition)

定义

二烯和烯烃发生[4π+ 2π]的环化生成一个环己烯衍生物

反应通式

起源与发展

在20世纪早期，H. Wieland, W. Albrecht, Thiele, H. Staudinger, 和 H.V. Euler报道了这种环化，但是给出的产物的结构不正确。直到1928年，O. Diels和K. Alder才确定了对醌和环戊二烯的环加合物的正确结构。自发现以来，D-A环加成已成为应用最广泛的合成工具之一。

二烯组分通常是富电子的，而烯烃(亲双烯体)通常是缺电子的，它们之间的反应称为正常的D-A反应。当二烯缺电子而亲双烯体多电子的时候，就会发生逆电子需求D-A环化(Inverse electronic demand Diels–Alder reaction)。除烯烃外，取代的炔烃、苯并烯和丙二烯也是良好的亲双烯体。如果两个组分中有一个或多个原子不是碳，那么这个反应就被称为杂-D-A反应(hetero-D-A reaction)。在逆D-A反应中，不饱和六元环分解生成二烯和亲双烯体。

反应的一般特征

1)可以一步生成四个立体中心;

2)非对称二烯和亲双烯体反应具有高度的区域选择性和立体专一性;

3)同分异构体主要是“邻位”和“对对”产物，而不是“间位”产物;

4)如果使用cis(Z)二取代的烯烃，产物中两个取代基的立体化学为cis；如果使用(E)烯烃，产物的立体化学为trans;

5)二烯中的立体化学信息(E或Z)也传递给产物;

6)主要产品为endo加合物;

7)通过适当的手性催化剂，环加成成对映体选择性

8)通过确定的立体化学，可以一步生成多个环

机理

机理上，D-A反应被认为是具有芳香过渡态的协同的周循环反应。反应的驱动力是生成两个新的σ-键。endo产物是动力学产物，其形成可用二次轨道相互作用来解释。一些机理研究表明，在某些情况下，双自由基或双离子机制可能起作用。溶剂和盐也会影响反应动力学。

反应实例

1) Rapid Access to the Structural Core of Aflavinines via Stereoselective Tandem Intramolecular Diels–Alder Cycloaddition Controlled by the Allylic 1,3-Strain

DOI: 10.1021/acs.orglett.9b02457

2) Synthesis of ent-Cleistanthane Diterpenoid Spruceanol: Construction of an Aromatic C Ring via Lewis Acid-Controlled Regioselective Diels–Alder Cycloaddition

DOI: 10.1021/acs.joc.0c00713

3) Activating Pyrimidines by Pre-distortion for the General Synthesis of 7-Aza-indazoles from 2-Hydrazonylpyrimidines via Intramolecular Diels–Alder Reactions

DOI: 10.1021/jacs.9b07037

4) Computational Design of an Enzyme Catalyst for a Stereoselective Bimolecular Diels-Alder Reaction

DOI: 10.1126/science.1190239

5) Asymmetric Lewis acid organocatalysis of the Diels–Alder reaction by a silylated C–H acid

DOI: 10.1126/science.aae0010

6) Asymmetric Catalysis of the Transannular Diels-Alder Reaction

DOI: 10.1126/science.1146939

7) Diels–Alder cycloadditions of strained azacyclic allenes

https://www.nature.com/articles/s41557-018-0080-1

8) Unconventional exo selectivity in thermal normal-electron-demand Diels–Alder reactions

https://www.nature.com/articles/srep35147

评述

D-A环化反应发现至今有将近一个世纪了，但是其研究热度仍未减退。这主要是因为其在有机合成、药物化学以及天然产物合成上的广泛应用。

参考

1. a)László Kürti, Barbara Czakó. StrategicApplications of Named Reactions in Organic Synthesis. b)Jie Jack Li. Name Reactions: A Collection ofDetailed Mechanisms and Synthetic Applications. c) 黄培强.有机人名反应、试剂与规则

2. https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/ugi-reaction.shtm

3. a) https://pubs.acs.org/ b) https://onlinelibrary.wiley.com/

c) https://www.sciencedirect.com/ d) https://www.rsc.org/

e) https://www.thieme-connect.com/ f) http://www.sciencemag.org/

g) https://www.nature.com/natcatal/

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