Wagner-Meerwein重排 - 有机定制合成网

（美）屈尔蒂，曹科编著方原翻译ong>

要点：

1899年，G.Wagner和W. Brickner报道，α-蒎烯在氯化氢存在下重排为冰片基氯。此转化当时困扰着化学家，因为它与假设骨架不变的经典结构理论相矛盾。直到1922年，当H. Meerwein及其同事揭示了重排的离子性质时，才给出了一个解释。碳正离子形成后发生相邻碳-碳键的[1,2]-迁移，产生新碳阳离子，被称为Wagner-Meerwein重排。最初这个名称仅指双环系统中的骨架重排，但今天它用于描述氢、烷基和芳基的所有[1,2]-迁移。有时，桥联双环单萜和相关系统的[1,2]-甲基转移被称为Nametkin重排。

Wagner-Meerwein重排的一般特征是：

1）初始碳正离子的形成可通过多种方式实现，例如，烯烃、醇、环氧化物或环丙烷的质子化，极性质子溶剂中二级和三级烷基卤化物或磺酸盐的溶剂解（半频哪醇重排），胺用亚硝酸脱氨（Tiffeneau-Demjanov重排），用路易斯酸处理烷基卤等；

2）初始碳正离子有重排成热力学更稳定的结构的倾向，可能以几种不同的方式发生变化：例如，[1,2]-烷基、芳基或氢转移，得到更稳定的碳正离子；高张力小环如环丙烷和环丁烷的扩环，得打更稳定的五或六元产物；碎裂分解等；

3）如果底物含有多种结构元素，可以逐渐形成更稳定的结构，则可能进行几次连续的[1,2]-迁移；

4）各种竞争的重排途径限制了Wagner-Meerwein重排的合成效用，因为其需要安装所有结构特征以驱动重排朝所需方向进行；

5）最终最稳定的碳正离子的命运可能是失去质子得到烯烃或被反应混合物中存在的亲核试剂捕获（用于促进重排的溶剂或酸的共轭碱）；

6）保持迁移基团的立体化学，这符合Woodward-Hofmann规则。

机理：

Wagner-Meerwein重排一直是大量机理研究的主题，使其成为有机化学中研究最深入的反应之一。根据底物的结构和立体化学，重排可以协同或分步的方式进行。当离去基团和迁移基团彼此反叠时，重排是协同的（特别是在刚性多环体系中），但在大多数其他情况下，预期形成碳正离子中间体。

合成应用：

来源于抗肿瘤抗生素duocarmycin B2的强效抗肿瘤剂KW-2189的大规模合成由T. Ogasa及其同事完成，其使用Wagner-Meerwein重排作为关键步骤。其合成策略避免了保护基的使用。对此关键重排步骤进行了详细研究，作者发现质子酸和路易斯酸都是有效的。在二氯乙烷中使用甲磺酸获得了最佳结果。在C3处2°醇的质子化导致失去一个水分子和仲碳阳离子的形成。C2处的相邻羧甲基发生[1,2]-迁移，在C2处形成更稳定的叔碳正离子，其也被氮原子的孤电子对稳定，最终失去质子而得到吲哚核。

以连续两次WagnerMeerwein重排为基础，A.G.Martinez实验室开发了从小茴香酮到（1R）-10-羟基小茴香酮的简短对映专一性合成。该目标物的制备非常重要，因为10-羟基小茴香酮是C10-氧取代小茴香酮的一种方便的中间体。合成序列的关键中间体是2-亚甲基降冰片烷-1-醇，从小茴香酮经WagnerMeerwein重排（步骤未显示）获得，其在室温下暴露于mCPBA中。最初形成的环氧化物被mCPBA质子化，产生三级碳正离子，其发生容易的[1,2]-烷基转移，产生更稳定的氧稳定的碳正离子。