人名反應|McMurry 烯烴化反應

人名反應|McMurry 烯烴化反應:如何把兩個羰基「接起來」,直接形成碳—碳雙鍵?
McMurry reaction(McMurry 烯烴化反應)是有機合成中經典的還原偶聯反應:醛或酮在低價鈦試劑作用下,兩個羰基碳形成新的碳—碳鍵,並脫除氧原子,最終生成烯烴。
此反應最初源自一場意外。研究人員原本嘗試使用 TiCl₃/LiAlH₄ 將羰基還原成亞甲基,卻發現產物不是單純還原物,而是羰基彼此偶聯後形成的烯烴。
一、反應特色與應用
低價鈦通常由 Titanium(III) chloride 或 Titanium(IV) chloride,搭配 LiAlH₄、Zn、Mg、Li、Na 或 Zn–Cu couple 等還原劑原位製備。由於低價鈦物種在常見有機溶劑中的溶解度有限,McMurry 反應多半被視為非均相反應;實際活性物種及反應路徑則可能隨試劑組合、鈦表面狀態與受質結構而改變。
- ✓ 醛與醛、酮與酮的分子間偶聯
- ✓ 合成對稱或非對稱烯烴
- ✓ 二羰基化合物的分子內環化
- ✓ 建構中環、大環與高度擁擠的碳—碳雙鍵
- ✓ 天然物、藥物分子及特殊材料的合成
反應機理簡述:通常以羰基氧與低價鈦配位、單電子轉移、碳—碳鍵形成及脫氧等步驟說明;文獻中亦提出 titana-pinacol、oxatitanacyclobutane、carbene 或 titanium carbenoid 等可能中間體。
二、核心鈦試劑與常見還原劑
「低價鈦」通常是反應系統中原位生成的活性物種,不一定對應單一、可獨立採購的化合物。
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三氯化鈦 Titanium(III) chlorideCAS No.:7705-07-9
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四氯化鈦 Titanium(IV) chlorideCAS No.:7550-45-0
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氫化鋁鋰 Lithium aluminium hydride, LiAlH₄CAS No.:16853-85-3
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鋰 LithiumCAS No.:7439-93-2
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鈉 SodiumCAS No.:7440-23-5
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鉀 PotassiumCAS No.:7440-09-7
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鎂 MagnesiumCAS No.:7439-95-4
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鋅 ZincCAS No.:7440-66-6
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銅 CopperCAS No.:7440-50-8
* Zinc–Copper couple(鋅–銅偶)屬於複合還原材料,其 CAS No. 常依製備方式或供應商規格標示,採購時宜分別確認鋅、銅含量及活化方式。LiAlH₄ 為強還原劑,遇水會產生高度危險的反應。
三、常見反應溶劑與圖示案例試劑
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1,2-二甲氧基乙烷 (DME) 1,2-DimethoxyethaneCAS No.:110-71-4
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四氫呋喃 (THF) TetrahydrofuranCAS No.:109-99-9
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吡啶 (Pyridine) PyridineCAS No.:110-86-1
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甲醇 (MeOH) MethanolCAS No.:67-56-1
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乙酸乙酯 (EtOAc) Ethyl acetateCAS No.:141-78-6
* DME 與 THF 常被用作醚類反應介質;THF 的 CAS 登錄資訊為 109-99-9,Pyridine 則為 110-86-1。
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四丁基氟化銨 (TBAF) Tetrabutylammonium fluoride 用於移除 TBDPS、TBS 等矽基保護基;實際商品也可能是水合物或 THF 溶液,CAS 標示須依規格確認。CAS No.:429-41-4
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2,6-二甲基苯酚 2,6-DimethylphenolCAS No.:576-26-1
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臭氧 Ozone, O₃CAS No.:10028-15-6
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二甲基硫醚 Dimethyl sulfide, Me₂SCAS No.:75-18-3
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甲醇鈉 Sodium methoxide, NaOMeCAS No.:124-41-4
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鹽酸 Hydrochloric acidCAS No.:7647-01-0
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氫氣 HydrogenCAS No.:1333-74-0
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鈀(常見形式如 Pd/C) Palladium Pd/C 為負載型觸媒,產品規格通常另標示鈀含量、含水率及載體種類。CAS No.:7440-05-3
⚠️ 安全提醒
TiCl₄ 遇濕氣會劇烈水解並產生腐蝕性煙霧;低價鈦、金屬鈉鉀、LiAlH₄、無水醚類溶劑及氫氣操作,也涉及自燃、火災、爆炸與強腐蝕風險。相關反應須由受過訓練的人員,在惰性氣體、完善排風及適當防護條件下進行。TiCl₄ 具有強烈發煙及腐蝕特性,THF 則須留意易燃與過氧化物管理。
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