Staudinger烯酮环加成反应

1908年，F. Chick和H. Staudinger的团队分别合成了乙烯酮。与此同时，Staudinger也在研究乙烯酮及其衍生物的反应，并发现二苯基乙烯酮可以与烯烃，酮和亚胺反应。烯酮与碳碳、碳氧和碳氮双键的[2+2]环加成反应被称为Staudinger烯酮环加成反应。

常见的制备乙烯酮的方法：1）酰氯在三烷基胺的存在下脱氯化氢；2）α-三卤代酰氯，在锌或锌铜合金的作用下脱卤化氢得到二卤乙烯酮；3）在热或光催化下环丁烯酮开环得到；4）α-重氮甲酮得到；5）酸酐热裂解后减压蒸馏得到；6）酯的热裂解；7）一些容易得到的双烯酮在常压下裂解得到。

反应机理: 烯酮和烯烃的反应一般认为是协同非同步机理，两种底物反应时以正交方向靠近。因此，烯酮上较大的取代基最终在环丁酮产物上在空间上较拥挤的一面。对反应结果有两种解释：1）根据Woodward-Hoffmann规则，处在异面的烯酮的最低未占用轨道（LUMO）与处在同面的烯烃的最高已占用轨道（HOMO）反应；2）烯烃的最高已占用轨道（HOMO）与烯酮的端基碳的pz轨道和中间碳的py轨道成键。烯酮与羰基和亚胺的反应也是相似机理。

反应特点：烯酮与烯烃：1）反应产物为环丁酮；2）简单烯烃的顺序为：反式烯烃<順式烯烃<环状烯烃<链状二烯烃<环二烯烃；3）双键的立体化学构型保持；4）反应的区域选择性由双键的极化程度决定；5）乙烯酮本身不会和双键反应；通常由二氯乙烯酮代替，再用锌铜合金脱卤得到产物；6）全氟烯酮和烷氧基丁二烯反应生成[4+2]环加成产物；7）另外简单烯烃，丙二烯，烯胺和烯醇醚都能进行环加成反应，但产率一般都很低。

烯酮与醛酮：1）反应产物为丙内酯（β-内酯）；2）这类反应一般需要Lewis酸催化，常用的Lewis酸有三氟化硼，氯化铝和氯化锌；3）胺也常用于催化此类反应；4）大量的烯酮可以进行此类反应，但芳基和二芳基烯酮不反应；5）可以通过使用手性胺作为催化剂得到非对映的环加成产物。

烯酮与亚胺：1）此类反应很重要，因为其产物为2-杂氮环丁酮（β-内酰胺）；2）此类反应通常利用酰氯与三乙胺或α-重氮甲酮作为烯酮的前体，通过热或光催化引发反应；3）得到β-内酰胺的非对映立体选择性通常很高；4）通过将手性助剂链接到亚胺或烯酮上起到手性诱导作用；5）使用手性胺作为催化剂也可以进行不对称反应；6）当反应中存在二氧化硫时，会生成2,3-二苯基噻唑烷-4-酮-1,1-二氧基衍生物。

除了以上物质，乙炔，硫代碳基，异氰酸酯，碳二酰亚胺，N-亚硫酰胺，亚硝基和偶氮化合物都可以和烯酮进行[2+2]环加成反应。

反应实例：

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【 Eur. J. Med. Chem. 2013, 63, 897-906 】

赫尔曼・施陶丁格（德国，1881‑1965），因在高分子化学领域的发现，荣获 1953 年诺贝尔化学奖 。

相关文献：

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相关资料：

1、Strategic Applications of Named Reactions in OrganicSynthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Staudinger ketene cycloaddition,page 426-427.

2、Name Reactions （A Collection of Detailed Reaction Mechanisms）, Jie Jack Li, Staudinger ketene cycloaddition，page 574-575.