Mitsunobu反應(光延反應)是一種雙分子親核取代反應(SN2反應)。1967年, Mitsunobu 報導了在三苯膦(PPh3)和偶氮二甲酸二乙酯(DEAD)作用下酸和醇縮合成酯的新方法。當?shù)孜餅橹俅嫉臅r候,與羥基相連的碳原子的構型會發(fā)生翻轉。經(jīng)過多年的研究和發(fā)展,形成了一大類合成方法,我們稱之為Mitsunobu 反應。這類反應被廣泛應用在有機合成,特別是天然產(chǎn)物的合成中。其反應可表示為:
反應機理:
Mitsunobu反應機理相當復雜,其中的中間體實體以及它們所起的作用仍然有許多爭論。
先是三苯基膦進攻DEAD形成中間體,奪取羧酸質(zhì)子形成正離子,親核試劑進攻離子的膦正中心形成氧膦離子,而DEAD脫落下來形成肼的副產(chǎn)物。雖然說反應當中參與了很多的膦中間體,但是step4是唯一形成產(chǎn)物的路徑并且最后得到三苯基氧膦副產(chǎn)物。
反應特點:
一、伯醇和仲醇可以進行Mitsunobu反應,仲醇手性翻轉,叔醇不反應;二、親核試劑質(zhì)子的pKa值必須小于甜菜堿式中間體(betaineintermediate)的pKa 值(~13),否則親核試劑的質(zhì)子不能被中間體奪?。蝗?、氧親核試劑主要產(chǎn)物為酯和醚,硫親核試劑主要得到硫醚,氮親核試劑常見的有酰亞胺,羥胺,雜環(huán)氮和疊氮酸;四、也可以生成碳碳鍵,親核試劑主要是活性亞甲基化合物,如β-二酮,β-酮酸酯等等,但β-二酯活性達不到;五、可以進行分子內(nèi)反應,三元、四元、五元、六元和七元環(huán)醚和環(huán)胺可以用此反應制備;六、用酰鹵,鹵化鋅或鹵化鋰作為鹵離子源,可以把醇轉化為相應的鹵化物;七、低極性的溶劑有利于反應,通常用四氫呋喃,乙醚,二氯甲烷和甲苯作為溶劑,有時候乙酸乙酯,乙腈和DMF也用作溶劑;八、PPh3和 P(n-Bu)3是最常用的膦配體,常用的偶氮二羧酸酯是DEAD 和 DIAD,反應中此兩種試劑可以互換;九、反應溫度通常在0℃到25℃之間,底物的位阻較大的反應溫度也要提高;十、投料順序至關重要,首先應當將親核試劑,底物,三苯基膦溶解于適當?shù)娜軇┊斨校热缢臍溥秽ɑ蛘咭颐训龋渲亮愣?,然后將DEAD緩慢滴加,最后在室溫下攪拌。若反應不完可以升溫到室溫或者繼續(xù)加熱進行。另外一種投料方式,是將三苯基膦和DEAD先于溶劑中攪拌,再將底物和親核試劑依次溶劑加入。
醇的翻轉
用p-硝基苯甲酸(PNBA)作為親核試劑對立體位阻較大的醇的翻轉更有效,p-硝基苯甲酸(PNBA)還能有效地抑制副反應:醇的消除。所以,在Mitsunobu反應中,通常使用p-硝基苯甲酸(PNBA)作為親核試劑。
Tsunoda等發(fā)現(xiàn),對于位阻較大的醇,TMAD(N, N, N’, N’-tetramethyl-azodicarboxamide) 和三丁基膦的體系效果比較好。