多德-貝克威思擴環反應

多德-貝克威思擴環反應（Dowd–Beckwith ring expansion reaction）指環狀β-酮酯經過α-鹵烷基取代中間體，得到環擴大產物。^[1] ^[2]^[3]

反應為自由基機理，自由基引發劑體系為偶氮二異丁腈和三丁基錫烷。原料環狀β-酮酯可通過狄克曼縮合反應合成。底物通過此反應可在環中增加1－4個碳原子。

反應的最初版本是環己酮-2-羧酸乙酯用氫化鈉處理產生的烯醇負離子，對1,4-二碘丁烷行親核脂肪取代，生成α-碘丁基取代物，然後再用AIBN/Bu₃SnH處理，得環癸酮-6-羧酸乙酯及碘丁基取代物被還原得到的副產物。

反應機理

反應中擴環一步的機理見圖。首先引發劑偶氮二異丁腈熱分解產生自由基，該自由基從三丁基氫化錫奪氫，產生三丁基錫自由基。三丁基錫自由基接下來再奪取鹵代物的鹵原子，生成烷基自由基。烷基自由基對羰基進行進攻，生成雙環的羰自由基中間體。該中間體然後發生重排，同時擴環，得到一個酯基α-位的自由基。它最後從三丁基錫烷奪取質子，生成產物，並再生三丁基錫自由基。

副反應

此反應的一個副反應為鹵烷基酮酯被還原為烷基酮酯。實驗表明反應中的烷基自由基更容易接近分子內的酮基時，該副產物的比例也相應減小。^[4]

使用氘的同位素實驗證明反應中有1,5-氫轉移發生。此外，烷基自由基也可對酯羰基進行進攻，不過此反應的活化能較高。

參見

化學反應列表

參考資料

^ Paul Dowd, Soo Chang Choi. Free radical ring expansion by three and four carbons. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109 (21): 6548–6549. doi:10.1021/ja00255a071.
^ Paul Dowd, Soo Chang Choi. A new tributyltin hydride-based rearrangement of bromomethyl β-keto esters. A synthetically useful ring expansion to γ-keto esters. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109 (11): 3493–3494. doi:10.1021/ja00245a069.
^ Athelstan L. J. Beckwith, D. M. O'Shea, Steven W. Westwood. Rearrangement of suitably constituted aryl, alkyl, or vinyl radicals by acyl or cyano group migration. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110 (8): 2565–2575. doi:10.1021/ja00216a033.
^ Diego Ardura and Tomás L. Sordo. Three-Carbon Dowd-Beckwith Ring Expansion Reaction versus Intramolecular 1,5-Hydrogen Transfer Reaction: A Theoretical Study. J. Org. Chem. 2005, 70 (23): 9417–9423. doi:10.1021/jo051551g.

[1] Paul Dowd, Soo Chang Choi. Free radical ring expansion by three and four carbons. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109 (21): 6548–6549. doi:10.1021/ja00255a071.

[2] Paul Dowd, Soo Chang Choi. A new tributyltin hydride-based rearrangement of bromomethyl β-keto esters. A synthetically useful ring expansion to γ-keto esters. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109 (11): 3493–3494. doi:10.1021/ja00245a069.

[3] Athelstan L. J. Beckwith, D. M. O'Shea, Steven W. Westwood. Rearrangement of suitably constituted aryl, alkyl, or vinyl radicals by acyl or cyano group migration. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110 (8): 2565–2575. doi:10.1021/ja00216a033.

[4] Diego Ardura and Tomás L. Sordo. Three-Carbon Dowd-Beckwith Ring Expansion Reaction versus Intramolecular 1,5-Hydrogen Transfer Reaction: A Theoretical Study. J. Org. Chem. 2005, 70 (23): 9417–9423. doi:10.1021/jo051551g.

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