烯烴氧化為鄰二醇是很常見的官能團轉(zhuǎn)化方法,利用環(huán)氧化、水解和高錳酸鉀/四氧化鋨氧化,能得到反式或順式鄰二醇,而將鄰二醇轉(zhuǎn)化為烯烴的方法卻比較少。Corey–Winter烯烴合成是很重要的一種官能團轉(zhuǎn)換方法,將鄰二醇轉(zhuǎn)化為烯烴。
通過環(huán)1,1-硫代羰基二咪唑(TCDI)和三甲氧基膦立體定向?qū)⒍嫁D(zhuǎn)化為相應(yīng)的烯烴的反應(yīng),被稱為#Corey-Winter烯烴化,又叫Corey-Winter還原消除,或Corey-Winter還原烯烴化。
反應(yīng)通過硫羰基二咪唑TCDI和三甲氧基磷實現(xiàn),首先是醇羥基與硫羰基二咪唑發(fā)生取代,形成六元環(huán)的中間體。接著硫羰基和磷發(fā)生作用,誘發(fā)α消除得到磷ylide,脫除一分子二氧化碳,最終得到烯烴產(chǎn)物。該反應(yīng)為合成具有特定結(jié)構(gòu)的烯烴提供了獨特路徑,在藥物、天然產(chǎn)物全合成以及材料科學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。
反應(yīng)定義
Synthesis of alkenes from 1,2-diols through the formation of a 1,2-thionocarbonate, followed by treatment with a trialkylphosphite

圖片來源:摩熵化學(xué)(MolAid)
反應(yīng)機理

圖片來源:摩熵化學(xué)(MolAid)
以鄰二醇類化合物為起始原料,首先與硫羰基化試劑(如硫光氣、二硫代碳酸酯等)反應(yīng),生成相應(yīng)的硫代碳酸酯中間體,接著在亞磷酸三甲酯等試劑作用下,發(fā)生消除反應(yīng),脫去硫代羰基等基團,最終形成碳 - 碳雙鍵,生成烯烴產(chǎn)物。
反應(yīng)一般在無水有機溶劑環(huán)境下進行,常用的溶劑有甲苯、二氯甲烷等,以確保反應(yīng)物及試劑的穩(wěn)定性。反應(yīng)過程對溫度要求較為嚴格,多在低溫至室溫范圍調(diào)控,通常在 - 20°C 到 25°C 之間,精準控制溫度對反應(yīng)的選擇性和產(chǎn)率至關(guān)重要,同時各試劑與底物的比例也需合理調(diào)配。
有兩種可能的歷程生成膦ylide中間體,一種通過三元環(huán)過渡態(tài)轉(zhuǎn)化為葉立德,另一種亞磷酸酯進攻硫原子得到卡賓,然后與另一分子的亞磷酸酯反應(yīng)生成葉立德中間體,最后裂環(huán)放出二氧化碳,得到烯烴。

改進方法用硫代光氣使反應(yīng)溫度降低很多,溫和的條件使帶有多種官能團的復(fù)雜分子也可應(yīng)用。此反應(yīng)的特點是立體專一性,消除一步是順式消除,能得到高產(chǎn)率的順和反式烯烴。因此用于張力大的烯烴、反式中環(huán)烯烴的合成,也用于實現(xiàn)順反構(gòu)型烯烴的相互轉(zhuǎn)化。產(chǎn)物烯烴的立體化學(xué)性質(zhì)由原料鄰二醇的立體化學(xué)性質(zhì)決定。
最早發(fā)表:
Corey, E. J.; Winter, R. A. E. J. Am. Chem. Soc. 1963, 85, 2677?2678.
1963年,E. J. Corey和R. A. E. Winter描述了一種新的兩步法,通過環(huán)1,2-硫代碳和1,2-三硫代碳來立體定向合成烯烴。
反應(yīng)特點
在順消會導(dǎo)致極端張力結(jié)構(gòu)(如經(jīng)環(huán)己烯)的情況下,沒有觀察到消去現(xiàn)象。
產(chǎn)物烯烴的立體化學(xué)性質(zhì)只取決于起始1,2-二醇的立體化學(xué)性質(zhì)(順式或反式),通常在反應(yīng)條件下產(chǎn)物沒有異構(gòu)化。
一個順式烯烴,可以轉(zhuǎn)化為trans-1,2-二醇,并經(jīng)過Corey-Winter過程得到相應(yīng)的反式烯烴。同樣,反式烯烴也可以轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的順式烯烴。
合成應(yīng)用
T.K.M.Shing等人完成了(+)-crotepoxide和(+)-boesenoxide等天然存在的環(huán)己烷環(huán)氧化物的對映選擇性合成。使用Corey-Winter方法制備了關(guān)鍵中間體1,3-環(huán)己二烯,然后通過幾個步驟將其轉(zhuǎn)化為天然產(chǎn)物。
圖片來源:人名反應(yīng)的戰(zhàn)略性應(yīng)用
T.Shioiri等人通過首次對天然產(chǎn)物進行對映選擇性全合成,確定了天然產(chǎn)物radiosumin的絕對構(gòu)型。在其中一個關(guān)鍵的合成中間體中,通過使用Corey-Hopkins試劑(1,3-二甲基-2-基-1,3,2-三氮雜磷烷)進行的Corey-Winter烯烴化反應(yīng),安裝了s-trans1.3-二烯。
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在J.H.Rigby的實驗室里,合成了英格南烷二萜。在這些研究中,有必要研究一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜的烯丙氧基中間體的開環(huán)反應(yīng)。這個烯丙氧基是從一個1,3-二烯通過三步反應(yīng)制備的:二羥基化、環(huán)氧化和科里-溫特烯丙氧基化。
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G.W.J.Fleet及其同事合成了L-(+)-山梗堿和其他高氧化的單環(huán)結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)對橙皮苷酶(L-鼠李糖苷酶)具有抑制活性。為了去除合成終產(chǎn)物中的鄰位二醇基團,使用了科里-溫特偶合反應(yīng)。
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反應(yīng)實例
Journal of Organic Chemistry, 2007 , vol. 72, # 14 p. 5276 - 5284
圖片來源:摩熵化學(xué)(MolAid)
Journal of the American Chemical Society, 2009 , vol. 131, # 30 p. 10587 - 10597
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Heterocycles, 2002 , vol. 58, p. 471 - 504
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European Journal of Organic Chemistry, 2003 , # 20 p. 3997 - 4002
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Organic Letters, 2002 , vol. 4, # 5 p. 799 - 802
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最新機理研究進展
北京大學(xué)余志祥教授課題組利用量子化學(xué)計算以及多參數(shù)線性擬合等手段,詳細地研究了Corey-Winter的機理,并提出了新的反應(yīng)路徑。
有別于其他所有機理,在他們新提出的路徑中,亞磷酸三烷基酯首先進攻硫代碳酸酯的碳原子而非硫原子,生成偶極子;隨后該偶極子發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化,生成螺環(huán);螺環(huán)直接發(fā)生環(huán)消除生成卡賓以及硫代磷酸酯;卡賓最后經(jīng)歷協(xié)同的逆周環(huán)反應(yīng)生成烯烴和二氧化碳。
與此同時,他們還成功地解釋了前人的機理實驗,提出了模型解釋了為什么P1能大大降低反應(yīng)溫度,修正了逆環(huán)化過程的電子流動模式以及逆環(huán)化過程的Woodward-Hoffmann軌道相關(guān)圖。相關(guān)論文發(fā)表于J. Am. Chem. Soc.期刊【J. Am. Chem. Soc., 2025, DOI: 10.1021/jacs.5c02629】。
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來源:碳氫數(shù)科
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