伯格曼環化反應

Bergman環化反應（伯格曼環化反應），又稱Bergman反應；Bergman芳構化反應

共軛的烯二炔通過分子內環化生成1,4-苯雙自由基（對苯炔）或其類似物的一類環化反應。^[1] 這個反應是由美國化學家 Robert George Bergman（1942年－）在 1972 年發現的。

啟動反應的關鍵反應條件是加熱或者光照。第一步烯二炔環化為苯雙自由基的反應是一個典型的可逆電環化反應，一般產生的苯雙自由基接下來與反應體系中氫供體（如1,4-環己二烯）作用，產生苯的衍生物，1,4-環己二烯則轉化為芳香性的苯。但是如果反應體系中不存在氫供體，那麼就很容易發生自由基之間的偶聯反應。

反應中如果用四氯化碳處理產生的雙自由基，則產物將是對二氯苯的衍生物。如果用甲醇，則得苄醇的衍生物。

理論上所有包含共軛烯二炔結構的底物都有可能發生 Bergman 環化反應，但實際上各種底物的反應性隨着兩個炔基之間距離的不同而有很大的差別。Nicolaou^[2] 提出兩個炔外端碳原子的距離（cd值）越小時環化越容易進行，而且距離在 3.20～3.31 Å 之間時反應才會在室溫下進行。例如，1,2-二(二苯基膦基乙炔基)苯經過與 Pd²⁺ 配位後，發生環化反應的溫度可以大大降低。類似也可推測出環狀的共軛烯二炔比非環烯二炔更容易發生環化。例如，下圖所示的環癸-3-烯-1,5-二炔在 37 °C 的較低溫度下即可發生 Bergman 環化。

Bergman 環化是具有共軛烯二炔骨架結構的抗癌抗菌素類化合物（如刺孢黴素、esperamicin）生物活性機制的重要一步。這類物質都有特定的結構特點，它以共軛烯二炔結構為骨架，一個可以激活並啟動自由基反應的基團（如多硫化物）作為啟動基團，較大張力結構以抑活，作為保險機制，以及抑制活性的一部分如寡糖鏈，以穩定活性中心。其作用機制為啟動基團產生的親核試劑對張力結構進行麥克爾加成，使 β-碳構型發生改變，從而使活性中心產生苯雙自由基，然後自由基從DNA鏈上奪取氫原子，從而造成DNA不可修復的損傷。天然存在的共軛烯二炔具有很強的抗癌抗菌生理活性，但因其不穩定且具有毒性，臨床上應用較少。目前如何設計併合成出具有生理活性、低毒、穩定的共軛烯二炔化合物，是研究者追求的目標，其中核心結構共軛烯二炔的合成已經有很大的進展。吉妥單抗即是這樣的藥物之一。^[3]

為了解釋海洋天然產物 sporolides 中氯苯結構的生成，有研究者認為該結構是以氯化物鹽類作為氯源合成的。這個機理得到實驗的支持。有人用如下環狀共軛烯二炔在 37 °C 發生 Bergman 環化（速控步，一級），並用溴化鋰作為鹵源捕獲中間體苯雙自由基，經過一個極不穩定的芳基負離子中間體，它再從乙酸或溶劑二甲基亞碸中奪取質子，成功得到了一個鹵苯衍生物。^[4]^[5]

參見[編輯]

參考資料[編輯]

^ Richard R. Jones, Robert G. Bergman. p-Benzyne. Generation as an intermediate in a thermal isomerization reaction and trapping evidence for the 1,4-benzenediyl structure. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94 (2): 660–661. doi:10.1021/ja00757a071.
^ K. C. Nicolaou, Y. Ogawa, G. Zuccarello, E. J. Schweiger, T. Kumazawa. Cyclic conjugated enediynes related to calicheamicins and esperamicins: calculations, synthesis, and properties. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110 (14): 4866–4868. doi:10.1021/ja00222a077.
^ Luca Banfi, Andrea Basso, Giuseppe Guanti, and Renata Riva. Design and synthesis of heterocycle fused enediyne prodrugs activable at will (PDF). Arkivoc. 2006,. HL-1786GR: 261–275. ^{[永久失效連結]}
^ Charles L. Perrin, Betsy L. Rodgers, and Joseph M. O'Connor. Nucleophilic Addition to a p-Benzyne Derived from an Enediyne: A New Mechanism for Halide Incorporation into Biomolecules. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129 (15): 4795–4799. doi:10.1021/ja070023e.
^ Stu Borman. New Route For Halide Addition - Reaction allows nucleophilic halide anion addition to aromatic rings. Chemical & Engineering News. 2007-04-02 [2009-10-03]. （原始內容存檔於2007-09-29）.

外部連結[編輯]

高活性抗癌藥物——烯二炔類抗生素^{[永久失效連結]}
烯二炔類天然產物及其類似物研究簡介
Bergman Cycloaromatization Whitney M. Erwin 2002

[1] Richard R. Jones, Robert G. Bergman. p-Benzyne. Generation as an intermediate in a thermal isomerization reaction and trapping evidence for the 1,4-benzenediyl structure. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94 (2): 660–661. doi:10.1021/ja00757a071.

[2] K. C. Nicolaou, Y. Ogawa, G. Zuccarello, E. J. Schweiger, T. Kumazawa. Cyclic conjugated enediynes related to calicheamicins and esperamicins: calculations, synthesis, and properties. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110 (14): 4866–4868. doi:10.1021/ja00222a077.

[3] Luca Banfi, Andrea Basso, Giuseppe Guanti, and Renata Riva. Design and synthesis of heterocycle fused enediyne prodrugs activable at will (PDF). Arkivoc. 2006,. HL-1786GR: 261–275. ^{[永久失效連結]}

[4] Charles L. Perrin, Betsy L. Rodgers, and Joseph M. O'Connor. Nucleophilic Addition to a p-Benzyne Derived from an Enediyne: A New Mechanism for Halide Incorporation into Biomolecules. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129 (15): 4795–4799. doi:10.1021/ja070023e.

[5] Stu Borman. New Route For Halide Addition - Reaction allows nucleophilic halide anion addition to aromatic rings. Chemical & Engineering News. 2007-04-02 [2009-10-03]. （原始內容存檔於2007-09-29）.

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