Cannizzaro (坎尼扎罗)反应!

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碳氢数科 02/25

Cannizzaro反应是碱催化诱导的醛之间的歧化反应。无α活泼氢的醛在强碱作用下发生分子间氧化还原,一分子醛被还原成醇,一分子醛被氧化成酸。如果醛中含有α -活泼氢,碱则会夺取其α -活泼氢,进而发生羟醛缩合反应,导致Cannizzaro反应的收率降低。

意大利化学家斯坦尼斯劳·坎尼扎罗在1895年通过用草木灰处理苯甲醛,得到了苯甲酸和苯甲醇,首先发现了这个反应,由此而称坎尼扎罗反应。

反应定义

Base promoted disproportionation reaction of aromatic or aliphatic aldehydes with no α-hydrogen to corresponding acid and alcohol

图片来源:摩熵化学(MolAid)

反应机理

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首先羟基负离子作为亲核试剂进攻羰基碳,生成四面体型中间体。四面体型中间体再与强碱作用,失去一个质子变为双负离子(坎尼扎罗中间体)。由于氧原子带有负电荷,具有供电性,使得邻位碳原子排斥电子的能力大大增强。两个负离子中间体都可与醛作用,碳上的氢带着一对电子以氢负离子的形式转移到醛的羰基碳上,形成一个醇盐负离子和一个羧酸根负离子。坎尼扎罗反应中的水可以参与反应,生成氢气,也证实了氢负转移的过程。

注:

①无α-活泼氢的两种不同的醛会发生交叉Cannizzaro反应,其中还原性较强的醛被氧化成酸,还原性较弱的醛被还原为醇。若想使原料醛还原成醇,通常用还原性较强的甲醛作交叉Cannizzaro反应;

②Cannizzaro反应也可发生在分子内。

交叉康尼查罗反应交叉康尼查罗反应是康尼查罗反应的其中一种。混合两个不同的不含α氢的醛,如甲醛和苯甲醛,使其在碱性条件下发生交叉氧化还原反应,称为交叉康尼查罗反应。由于甲醛在醛类中的还原性最强,因此总是自身被氧化为甲酸,而另一个反应物被还原为醇。

合成应用

GMehta 及其合作者用 1,4-bishomO-6-secoprlsmane 二醛衍生物在基本的条件下制备一个新颖的八环内酯时,他们意外地发现了一个新颖的跨环 Cannizzaro 反应。跨环 Cannizzaro 反应是由刚性笼结构诱导的二起反应的醛官能团互相接近的结果。

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J.Rebex et al.为了缩合、聚合和远程催化研究,通过一个双分子内的 Cannizzaro 反应合成了新颖的产物dibenzoheptalene bislactone。这些产物是含轴手性分子。

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在 4-氯-3-(羟甲基)砒啶的大规模、高产量、一锅合成中,一个开始的原料可制备一些多功能化分子且可连到头孢霉素上。M.Penso 及其合作者利用了直接的区域选择性的锂化/甲酰化和 4-氯砒啶的交叉Cannizzaro 还原反应的组合。

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J.Bringmann 及其合作者完成了向轴方向的手性的联香豆素(+)-isokotanin 的一个有影响力的含轴对映异构体的全合成。在这个合成途径中,关键步骤是:通过相应的联芳二醛的 Cannizzaro 反应来形成稳定的七元环的联芳内酯,紧接着通过含轴选择性的环裂解发生动力学的归结。

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反应实例

Journal of Chemical Research, Synopses, 2003

图片来源:摩熵化学(MolAid)

Journal of Chemical Research, Synopses, 2003

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Synthesis, 2007 , # 14 p. 2125 - 2134

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Tetrahedron, 2008 , vol. 64, # 51 p. 11661 - 11665

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Tetrahedron Letters, 2001 , vol. 42, # 45 p. 7983 - 7986

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