Favorskii重排反應

Favorskii重排反應，也稱作法沃斯基重排反應，是α-鹵代酮在鹼作用下重排為羧酸衍生物（如羧酸、酯和醯胺）的反應。

環酮反應得到少一個碳的環烷基羧酸。使用的鹼可以是氫氧根離子、醇鹽負離子或胺，產物分別為羧酸、酯和醯胺。α,α'-二鹵代酮在反應條件下消除HX生成α,β-不飽和羰基化合物。

基本介紹

• 中文名：Favorskii重排反應
• 外文名：Favorskii rearrangement 
• 所屬學科：有機化學
• 別名：法沃斯基重排反應 、法沃爾斯基重排反應
• 底物：α-鹵代酮
• 條件：鹼
• 產物：羧酸衍生物
• 發現者：Favorskii, A. J. 
• 發現時間：1894年 

發展歷史

1894年，俄國化學家Favorskii, A. J.首次報導了α-鹵代酮在鹼作用下會發生重排並得到相應的羧酸衍生物。這個反應後來被稱作Favorskii重排反應。

到了1939年，B. Tchoubar等人發現α-氯代環己基苯基酮在乙醚中用粉末氫氧化鈉處理後，會得到約40%的1-苯基環己烷甲酸。1952年，C.L. Stevens 和 E. Farkas在回流的二甲苯中重複相同的反應時，他們獲得了更高的收率。他們預測重排的過程涉及含鹵碳原子的反轉。這個反應涉及到一種α位不含氫的鹵代酮的Favorskii重排反應，也被稱為準Favorskii重排反應(quasi-Favorskii rearrangement)。

1971年，Wenkert, E.等人發現，不僅是α-鹵代酮可以發生Favorskii重排反應，β-鹵代酮經過一個四元環中間體重排也可以發生類似於Favorskii重排反應，他們將其稱為同型Favorskii重排反應(Homo-Favorskii rearrangement)。

反應內容

定義

在鹼的作用下，至少有一個α-H的α-鹵代酮在親核試劑（如醇，胺或水）的存在下會發生以環丙烷作為中間體的碳架重排反應，最終產生酸或羧酸衍生物（酯或醯胺），這個反應我們一般稱為Favorskii重排反應。

Favorskii重排反應

反應特徵

Favorskii重排反應所需要的鹼一般為氫氧化物、醇鹽、酚鹽等，鹵素原子為氯溴碘時均可以進行，可以製備出多支鏈羧酸衍生物。

重排過程中，鏈狀α-鹵代酮產生鏈狀羧酸衍生物，而環狀α-鹵代酮（應為6~10碳環）則會產生少一個碳的環狀羧酸衍生物。這個反應既有區域選擇性又有立體選擇性。不對稱的α-鹵代烴在反應中通過環丙烷中間體的斷裂，通常生成熱力學上更穩定的產物。除了α-鹵代酮，其它α-取代酮像α-羥基酮，α-甲苯磺醯基酮和α-，β-環氧基酮，經鹼處理後均可發生Favorskii重排反應。原料若為α, α'-二鹵代酮，產物為β-不飽和羧酸衍生物。另外，α-鹵代酮亞胺也可發生Favorskii重排反應，但其活性比其對應的a-鹵代酮更弱，Favorskii重排反應受取代基結構和反應條件（鹼，溶劑和溫度）影響較大，帶鹵素的碳上有烷基或芳基存在時，重排反應會更快進行。

反應機理

Favorskii重排反應的反應機理為：首先在氯原子另一側形成烯醇負離子，負離子進攻另一側的碳原子，氯離子離去，形成一個環丙酮中間體。受親核試劑進攻，羰基打開，打開三元環，得到羧基鄰位的碳負離子，最後獲得一個質子得到產物。

Favorskii重排反應機理

意義價值

Favorskii重排反應提供了一種製備多支鏈羧酸及其衍生物的重要方法，也可以通過該反應進行縮環反應，製備出比α鹵代環酮少一個碳的環狀羧酸衍生物。該反應產率通常較高，由於經過環狀中間體結構，化學選擇性和立體選擇性均較高，在有機合成，藥物研發，新材料製備方面有著廣闊的套用。例如，甾體激素類藥物氫化可的松的合成，其中一步關鍵性的步驟就涉及到Favorskii重排反應。

衍生反應

Favorskii重排反應還有兩種重要的形式。當鹵素在β位置時，Favorskii重排反應同樣也會經過一個環丁烷中間體發生，這個反應稱為Homo-Favorskii重排反應；當鹵代酮α位沒有任何氫原子時，反應會發生碳和鹵素原子的整體交換，被稱為quasi-Favorskii重排反應。

Favorskii重排反應衍生反應

反應舉例

1994年，H. Takeshita等人利用Diels-Alder環加成、Favorskii重排和[2π+2π]光環加成等關鍵性步驟完成了六環籠狀化合物hexacyclo[6.4.2.0.0.0.0]tetradecene的全合成。橋頭α-鹵代酮的Favorskii重排以88%的產率製備得到相應的橋頭羧酸。接著，將酸轉化為相應的過氧化叔丁酯，隨後將其光環化。最後一步是將過氧化叔丁酯在對二異丙基苯中在150°C下加熱2小時來去除橋頭羧酸官能團。

六環籠狀化合物的合成

1994年，E. Lee等人報導了衍生自(+)-香芹酮的氯醇經過立體選擇性Favorskii重排，得到高度取代的環戊烷羧酸衍生物。之後，他們將該中間體繼續轉化為(+)-二氫荊芥內酯。在室溫下以甲醇為溶劑用甲醇鈉中處理THP保護的氯醇時，Favorskii重排具有優異的立體選擇性(10:1)和高產率。有趣的是，這個重排過程主要產物是熱力學穩定性較差的環戊烷羧酸衍生物。

(+)-二氫荊芥內酯的合成

2002年，M. Koreeda等人完成了三環化合物(±)-kelsoene的全合成。其關鍵步驟是γ-酮甲苯磺酸酯的鹼催化Homo-Favorskii重排，以製備出目標分子的4-5稠環部分。雙環5-6稠合γ-酮甲苯磺酸酯用過量的叔丁醇鉀處理，使其在室溫下不到2分鐘的時間內完成Homo-Favorskii重排。由於親核溶劑體積太大，無法打開環丁酮中間體，使它們的分離成為可能。異構環丁酮的混合物用對甲苯磺酸處理後轉化為可分離的環丁酮的1:1混合物，然後通過相應的甲苯磺醯腙除去酮官能團得到最終的目標產物。

(±)-kelsoene的合成