Brook 重排反应, [1,2]-硅基迁移

Brook 重排反应,是α-硅基氧负离子通过生成一个五配位硅中间体重排得到α-硅氧基碳负离子的反应,也称为[1,2]-Brook 重排, 或 [1,2]-硅基迁移。后来发现此类硅迁移反应普遍存在,因此[1,n]-硅基由碳原子迁移到氧原子的反应统称为Brook重排。

此反应最早在1958年由加拿大的化学家A. G. Brook发现。J. L. Speier首次报道了相反的反应类型,硅基从氧到碳上的分子内迁移反应也可以发生,称为 逆-Brook 重排反应。

反应定义

[1,n]-silyl group migration to form silyl ethers from acyl silanes

图片来源:摩熵化学(MolAid)

反应机理

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首先是碱夺取羟基氢,生成烷氧负离子,然后烷氧负离子作为亲核试剂进攻硅原子,经过环状的硅负离子过渡态(对于[1,2]-迁移来说是三元环),负电荷转移到碳原子上,Si-C 键断裂生成碳负离子,最后碳负离子从质子供体夺取一个质子生成产物硅基醚。

Brook重排反应的的推动力是产物中键能较高的 Si-O 键的生成,Si-O键与Si-C键能之差大概是269kJ/mol,正由于这个原因,经过五配位型的中间体,重排得到热力学支配的硅醚产物。实现分子内硅从碳至氧的迁移。

合成应用

K.Takeda 曾提出一种立体选择性的构建八碳环的新合成策略,即通过利用在中间Brook 重排[3+4]成环反应。这个方法显著的特征就是生成,需要两步,得到了八原子体系,并且这个八原子体系包含容易得到的三到四个碳原子的化合物官能团。

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W.H.Moser 和他的合作者发展了一种新的有效方法来立体控制构建螺环化合物,包括抗癌剂fredericamycinA 的螺环核心.策略牵涉了同一反应中醛加成反应,Brook 重排和环化反应等一系列反应,这些反应从芳烃三羰基铬化合物,并能够生成被称作[3+2]环状物。

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蛋巢菌素类,因为其不同寻常的 5-6-7 三环体系与独特生物活性而区别于鸟巢式霉菌。 K.Takeda 和他的合作者通过Brook 重排[4+3]成环反应合成了蛋巢菌素的三环中心。并且通过二乙烯基环丙烷中间体的 Oxy-Cope 重排生成七原子环。

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E.J.Corey 实验室通过四个部分耦合和系统环化反应实现了(+)-a-芒柄花萜全合成。首先法呢基硅烷乙酸衍生物用乙烯基锂处理得到了(Z)-烯醇硅醚,这是由于发生自发的 Brook 重排而对应选择性生成了(Z)-烯醇硅醚。然后在同一容器中,加入碘溶液 即可通过氧化二聚反应获得预期想得到的双环氧化合物。

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反应实例

Tetrahedron Letters, 2000 , vol. 41, # 21 p. 4169 - 4172

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Journal of Organic Chemistry, 2002 , vol. 67, # 24 p. 8450 - 8456

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Journal of Organic Chemistry, 2004 , vol. 69, # 20 p. 6548 - 6555

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Journal of Fluorine Chemistry, 2000 , vol. 101, # 2 p. 193 - 198

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Journal of the American Chemical Society, 2002 , vol. 124, # 38 p. 11290 - 11291

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