基本介紹
- 中文名：1,3-偶極加成反應
- 外文名：1,3-dipolar cycloaddition
- 別名：1,3-偶極環加成反應
- 產物：一個五元雜環化合物
定義,一般反應特點,典型反應,套用,
定義
1,3-偶極環加成反應（1，3-dipolarcycloaddition) 是發生在1，3-偶極體和稀徑、炔烴或相應衍生物之間的環加成反應，產物是一個五元雜環化合物。烯烴類化合物在反應中稱親偶極體。
一般反應特點
德國化學家Rolf Huisgen首先廣泛套用此類反應製取五元雜環化合物，因此它也稱為Huisgen反應。以前曾認為1, 3-偶極環加成反應是經過一個雙自由基的中間體完成的，但現在大多認為1,3-偶極環加成反應經過五元環的過渡態，是總電子數6π體系的協同反應。它受溶劑的極性影響很少，而且是立體專一的順式加成反應。分子內或逆向的1,3-偶極環加成反應都是可以發生的。
疊氮基與碳碳雙鍵，碳碳三鍵或碳氮三鍵的1,3-偶極加成通常有很多優點。反應模組化，高產率，反應條件簡單，立體選擇性，後處理簡單。此類反應是經典點擊化學(Click Chemistry) 的精華。 故自2001年諾貝爾化學獎獲得者K. B. Sharpless提出點 擊化學的概念以來，疊氮基參與的1，3-偶極環加成反應 就在藥物合成、分子印跡、超支化聚合物製備、納米材料的修飾等眾多領域引起了國內外科學家的重視。
1,3-偶極環加成反應與狄爾斯-阿爾德反應有些相似。根據前線軌道理論，基態時1,3-偶極體的LUMO和親偶極體的HOMO，以及基態時1,3-偶極體的HOMO和親偶極體的LUMO，都是為分子軌道對稱守恆原理所允許的，因此反應可以發生。1,3-偶極環加成反應因此也分為三類：一類是由1,3-偶極體出HOMO，稱為HOMO控制的反應；一類是由1,3-偶極體出LUMO，稱為LUMO控制的反應；還有一類就是兩種情況都存在，稱為（HOMO-LUMO）控制的反應。
以前曾認為1,3-偶極環加成反應是經過一個雙自由基的中間體完成的，但現在大多認為1,3-偶極環加成反應經過五元環的過渡態，是總電子數6π體系的協同反應。它受溶劑的極性影響很少，而且是立體專一的順式加成反應。分子內或逆向的1,3-偶極環加成反應都是可以發生的。
典型反應
1）通過1-苄基-3,5-雙芳亞甲基哌啶-4-酮與靛紅，脯氨酸的1,3-偶極環加成反應，合成了一系列新的螺哌啶-六氫吡嗪類化合物。
2）通過六氫-4-芳基-1H-吡喃【2,3-d】並嘧啶-2（8aH）-硫酮與丁炔二酸二甲（DMAD）的加成反應，合成了一系列新的吡喃-嘧啶並噻唑類化合物。
3）以氯化苄和取代氯化苄為原料，替代通常的溴化物，合成了苄疊氮，對甲基苄疊氮，對氰基苄疊氮，對氟基苄疊氮，4-4‘-聯苯二苄疊氮等，有效降低反應成本。
4）通過2-芳亞甲基-6,7-二氫-噻唑並[3,2-a]嘧啶-2-酮與靛紅，肌氨酸是的1,3-偶極環加成反應，合成了一系列新的螺噻唑並嘧啶類化合物，為藥物篩選提供先導化合物。
5）在氧化劑存在下，吡啶葉立德與查爾酮進行1,3-偶極環加成反應，一鍋法合成2-苯基-3-乙醯基中氮茚，以及用類似的一鍋法合成1-苯甲醯基-2-苯基-3-乙醯基吡咯並[2，I-a]異喹啉化合物。
6）在硝酮與缺電子烯烴的1,3-偶極環加成反應的研究中，常用的親偶極體為3-（3-取代丙烯醯）-嗯唑烷-2-酮。
7）Yamada等利用B-酮亞胺與三價鈷陽離子的絡合物催化氮-芳亞甲基苯基氧化胺與1-甲醯基-1-環戊烯的1,3-偶極環加成反應。在反應液中加入四氫硼化鈉的乙醇溶液猝滅環加成反應，將環加成產物的醛基轉化為更穩定的醇，產物保持了加成反應的收率，非對映選擇性和對映選擇性。
8）1,3-偶極環加成反應是合成五元雜環的常用方法。其中，以硝酮為1,3-偶極化合物，1,2-二取代烯烴為親偶極體的1,3-偶極環加成反應是合成異嗯唑烷衍生物的重要途徑。
套用
有學者開發匹配含能黏合劑的新型固化劑以替代傳統異氰酸酯固化劑，引起了業界關注。而要實現含能黏合劑的非異氰酸酯固化，點擊化學的1, 3 –偶極環加成反應是一個很好的選擇。點擊化學自2001年由美國化學家Sharpless提出以來，受到了研究人員的廣泛重視。 在有機化學尤其是高分子化學領域，點擊化學的使用越來越廣泛。點擊化學包括以下幾類反應：張力環親電試劑的親核開環反應；羰基化合物溫和的縮合反應；環加成反應。點擊化學套用最成熟的是亞銅離子催化疊氮化物和端炔生成1,4 –二取代的1,2,3–三唑的Huisgen偶極環加成反應。
腈氧化物（R—CNO）也是一類非常重要的1,3–偶極子，可以與烯烴、炔烴、硫酮、氰等親偶極體發生1,3–偶極環加成反應。腈氧化物具有反應活性高、可低溫固化、固化過程無其他小分子生成等優點。不同於傳統異氰酸酯固化體系，採用1,3–偶極環加成反應形成新的固化體系，以實現含能黏合劑固化溫度的降低。
