Cope消除(Cope Elimination)
Cope消除反應,是指β-碳上有氫的氧化胺加熱到150~200℃時發生熱分解,生成羥胺和烯烴。由亞瑟·科普(Arthur C. Cope)發現。用於烯烴合成以及在化合物中除掉氮。
反應表現出顯著的溶劑效應,非質子性極性溶劑對反應速率的提高可達到百萬倍。
Cope消除反應機理
該反應是E2順式消除反應,反應過程中形成一個平面的五元環過渡態,氧化叔胺的氧作為進攻的鹼。
要產生這樣的環狀結構,氨基和β-氫原子必須處於同一側,並且在形成五元環過渡態時,α,β-碳原子上的原子基團呈重疊型,這樣的過渡態需要較高的活化能,形成後也很不穩定,易於進行消除反應。
位阻要求較高的氧化胺功能優先與較易接近的氫反應,並往往具有較好的選擇性,有利於取代較少的烯烴。因此,對於簡單烯烴,反應遵循霍夫曼規則。
以下結構舉例說明達到五元環狀過渡狀態的立體化學要求,以及一些環狀化合物的立體要求基團的影響:
一般優先使用更易接近的氫的一種合成上有用的例外是底物帶有一個β-苯基的反應,或者更通俗地說,在β-位置上具有吸電子基團的底物的反應:
與烷基取代的衍生物相比,苯基增加了100倍。苯基等吸電子基團降低了碳-氫鍵的電子密度,使氫更酸,並穩定了過渡態。計算出的最小能量路徑表明,作用域消除具有輕微的不對稱性和非同步性,H-轉移發生在其他鍵重組之前。(I. Komaromi, J. M. Tronchet, J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3554).
另一個有趣的特徵是反應表現出顯著的溶劑效應,非質子性極性溶劑對反應速率的提高可達到百萬倍。在非質子溶劑中,極性越小,反應速率越快。在質子溶劑中,氧化胺與溶劑之間的氫鍵作用導致了氧化胺的相對速率滯後。此外,在質子溶劑(如MeOH)中完全溶解的氧化胺甚至可以比極性較弱的羥胺更有利地激發能量,這可以取代平衡,有利於逆向消除。(O. Acevedo, W. L. Jorgensen, J. Am. Chem. Soc. 2006, 101, 6141):