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卡罗尔重排反应

卡罗尔重排反应（英语：Carroll rearrangement），又称卡罗尔-克莱森重排反应，指β-酮酸烯丙酯发生克莱森重排反应产生α-烯丙基-β-酮酸，再经脱羧，得到γ,δ-不饱和酮。[1]

反应机理

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反应最初是用碱催化，采用一锅反应，即酯交换（制取β-酮酯）-卡罗尔重排串联进行，需要苛刻条件（乙酸钠，170－240℃）。其机理为烯醇发生的克莱森重排然后脱羧（下图A途径）。现多采用分步方法进行，主要改进包括双负离子法（用二异丙基氨基锂生成双负离子，然后在室温或回流下重排，由此得到的酮酸较易分离）[2][3]以及负载在氯化铝上无溶剂条件下的反应[4]。

1980年辻二郎对此反应作了改进，他用钯(0)作催化剂，经过生成中间体烯丙基正离子／羧酸根负离子有机金属配合物，然后脱羧和烯丙基化，实现了温和条件下的卡罗尔重排（下图B途径）。[5]

 
卡罗尔重排的机理

下面用四(三苯基膦)钯(0)催化的实验证实了脱羧一步是在烯丙化前发生。[6]

 
脱羧烯丙基化

不对称脱羧烯丙化反应

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使用手性配体的不对称卡罗尔重排也有发展。[7] 首个不对称重排由 Burger 等在 2004 年报道，是以三(二亚苄基丙酮)二钯(0)和Trost配体催化：[6]

 
烯醇负离子的不对称烯丙化

桑野良一等报道了萘酚存在下的卡罗尔重排，反应ee可达88%，但缺点是底物必须要含乙酰氨基基团。[8]

 
桑野良一的不对称卡罗尔重排

又如如下对映归一性合成：[9]

 
莫尔的不对称卡罗尔重排

不对称卡罗尔重排也可拓展至烯醇的碳酸酯发生的α-烯丙基化。[10]

 
2005年特罗斯特的脱羧烯丙化

参见

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参考资料

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  1. ^ Carroll, M. F. 131. Addition of α,β-unsaturated alcohols to the active methylene group. Part I. The action of ethyl acetoacetate on linalool and geraniol. J. Chem. Soc. 1940: 704–706. doi:10.1039/JR9400000704. 
  2. ^ J. F. Genus, D. D. Peters, J-F. Ding, T. A. Bryson. The Dianion Carroll Rearrangement - A Cyclic Application. Synlett. 1994: 209–210. doi:10.1055/s-1994-22797. 
  3. ^ Stephen R. Wilson, Martyn F. Price. The ester enolate Carroll rearrangement. J. Org. Chem. 1984, 49 (4): 722–725. doi:10.1021/jo00178a036. 
  4. ^ S. I. Pogrebnoi, Y. B. Kalyan, M. Z. Krimer, W. A. Smit. Carrol rearrangement on the surface of chromatographic grade alumina. Tetrahedron Lett. 1987, 28 (41): 4893–4896. doi:10.1016/S0040-4039(00)96654-1. 
  5. ^ Isao Shimizu, Toshiro Yamada and Jiro Tsuji. Palladium-catalyzed rearrangement of allylic esters of acetoacetic acid to give γ,δ-unsaturated methyl ketones. Tetrahedron Letters. 1980, 21 (33): 3199–3202. doi:10.1016/S0040-4039(00)77444-2. 
  6. ^ 6.0 6.1 Erin C. Burger and Jon A. Tunge. Asymmetric Allylic Alkylation of Ketone Enolates: An Asymmetric Claisen Surrogate. Org. Lett. 2004, 6 (22): 4113–4115. doi:10.1021/ol048149t. 
  7. ^ Shu-Li You and Li-Xin Dai. Enantioselective Palladium-Catalyzed Decarboxylative Allylic Alkylations. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45 (32): 5246–5248. doi:10.1002/anie.200601889. 
  8. ^ Kuwano, R.; Ishida N.; Murakami, M. Asymmetric Carroll rearrangement of allyl α-acetamido-β-ketocarboxylates catalysed by a chiral palladium complex. Chem. Commun. 2005, (31): 3951–3952. doi:10.1039/b505105c. .
  9. ^ Justin T. Mohr, Douglas C. Behenna, Andrew M. Harned, and Brian M. Stoltz. Deracemization of Quaternary Stereocenters by Pd-Catalyzed Enantioconvergent Decarboxylative Allylation of Racemic β-Ketoesters. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44 (42): 6924–6927. doi:10.1002/anie.200502018. 
  10. ^ Barry M. Trost and Jiayi Xu. Palladium-Catalyzed Asymmetric Allylic α-Alkylation of Acyclic Ketones. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127 (49): 17180–17181. doi:10.1021/ja055968f. 
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