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Cope消除反應(yīng)是指β-碳上有氫的氧化胺加熱到150~200°C時發(fā)生熱分解，生成羥胺和烯烴。用于烯烴合成以及在化合物中除掉氮。該反應(yīng)表現(xiàn)出顯著的溶劑效應(yīng)，非質(zhì)子性極性溶劑對反應(yīng)速率的提高可達到百萬倍。

此反應(yīng)由亞瑟·科普(Arthur C. Cope)發(fā)現(xiàn)。

Arthur Clay Cope (1909-1966)出生于印第安納州的Dunreith。他是麻省理工學(xué)院的教授和校長，在那里他發(fā)現(xiàn)了Cope消除反應(yīng)。他在布林莫爾和哥倫比亞大學(xué)教書后，發(fā)現(xiàn)了Cope重排。以他的名字命名的亞瑟·柯普獎（The Arthur Cope Award）是美國化學(xué)學(xué)會頒發(fā)的有機化學(xué)領(lǐng)域的一個享有盛譽的獎項。

反應(yīng)定義

Formation of an alkene and hydroxylamine from a tertiary amine via and amine oxide

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）

Cope消除反應(yīng)是E2順式消除反應(yīng)，反應(yīng)過程中形成一個平面的五元環(huán)過渡態(tài),氧化叔胺的氧作為進攻的堿。要產(chǎn)生這樣的環(huán)狀結(jié)構(gòu),氨基和β-氫原子必須處于同一側(cè),并且在形成五元環(huán)過渡態(tài)時，α,β-碳原子上的原子基團呈重疊型,這樣的過度態(tài)需要較高的活化能,形成后也很不穩(wěn)定,易于進行消除反應(yīng)。

位阻要求較高的氧化胺功能優(yōu)先與較易接近的氫反應(yīng)，并往往具有較好的選擇性，有利于取代較少的烯烴。因此，對于簡單烯烴，反應(yīng)遵循霍夫曼規(guī)則。

反應(yīng)特點：

1）叔胺N-氧化物，很容易通過過氧化氫或過氧酸氧化制備得到

2）N-氧化物通常不需要分離純化，與氧化試劑的混合物直接加熱，即可發(fā)生Cope消除

3）胺氧化物是強極性化合物，氧氣作為堿，以順式方式拔去β-氫

4）該反應(yīng)可以替代部分Hofmann消除，并且反應(yīng)溫度較低

5）Cope消除反應(yīng)很少發(fā)生副反應(yīng)

6）消除得到的烯烴，可能經(jīng)歷異構(gòu)重排，生成更穩(wěn)定的共軛結(jié)構(gòu)

原始文獻

Cope, A. C.; Foster, T. T.; Towle, P. H. J. Am. Chem. Soc. 1949, 71, 39293934.

合成應(yīng)用

A.Vasella及其同事在尋找構(gòu)象有偏的mannopyranosylamines模擬物時，計劃合成抑制β-甘露糖苷酶的化合物。為了構(gòu)建雙環(huán)[3.1.0]己烷骨架，合成了五元氧-硅烷基化的N，N-二甲基氨基醇。用mCPBA氧化叔胺以83％收率得到N-氧化物，隨后進行Cope消除，以69％收率得到期望的芐基烯醇醚。該烯醇醚的環(huán)丙烷化生成了高度官能化的雙環(huán)骨架。

圖片來源：人名反應(yīng)的戰(zhàn)略性應(yīng)用

LA. O’Neil實驗室開發(fā)了使用仲胺作為起始材料合成仲羥胺的簡便合成方法。仲胺用邁克爾受體如甲醇中的丙烯腈處理，得到三級β-氰基乙胺，收率極好。然后用mCPBA氧化這些叔胺，得到相應(yīng)的N-氧化物，接著原位Cope消除，以極好的收率得到了羥胺。這種方法的最大優(yōu)點是它適用于環(huán)系統(tǒng)和無環(huán)系統(tǒng)。

圖片來源：人名反應(yīng)的戰(zhàn)略性應(yīng)用

A.G. Martinez描述了紫杉烷中間體（1S）-10-亞甲基樟腦的一種新的對映專一性合成，其中利用了Cope消除在降莰烷橋頭位置產(chǎn)生乙烯基。（1R）-3,3-二甲基-2-亞甲基降莰烷-1-醇用Eschenmoser鹽處理，發(fā)生了串聯(lián)親電碳-碳雙鍵加成/ Wagner-Meerwein重排反應(yīng)，得到了（1S）-10-二甲基氨基甲基樟腦。將該叔胺以95％收率氧化成相應(yīng)的N-氧化物，隨后發(fā)生Cope消除以80%收率得到所需的紫杉烷類中間體。