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McMurry 偶联反应(即麦克默里反应)是由美国化学家 John E. McMurry 于 1974 年首次发现的一种重要有机反应。该反应利用低价钛试剂催化两分子醛或酮发生还原偶联,生成相应的烯烃产物。其发现过程颇具偶然性——McMurry 最初试图用 LiAlH₄/TiCl₃ 组合将羰基还原为亚甲基,却意外得到了偶联产物烯烃。这一意外发现为有机合成开辟了一条高效构筑碳碳双键的新途径。
催化体系与反应机理
McMurry 偶联反应的核心是低价钛活性物种,通常由三氯化钛或四氯化钛与还原剂反应原位生成。常用的还原剂包括锌粉、LiAlH₄、镁、碱金属及锌铜偶等。反应一般在四氢呋喃(THF)中进行,以增强中间体的溶解度。
McMurry 偶联是一个两步单电子转移过程。第一步,低价钛将单电子转移到羰基氧原子上,形成羰基自由基,两个自由基迅速偶联生成钛-频哪醇盐中间体(1,2-二醇)。第二步,在加热回流条件下,钛-频哪醇盐进一步脱氧并释放稳定的钛氧键,最终生成烯烃。
该反应可视为臭氧化分解烯烃生成羰基的逆反应,特别适用于对称烯烃和环烯烃的构建。
偶联模式与合成应用
McMurry 偶联反应可分为四种基本模式:同源偶联制备对称烯烃、交叉偶联制备非对称烯烃、分子内偶联制备环状烯烃以及串联偶联制备多环多烯烃。
该反应在大环天然产物全合成中应用尤为广泛,许多环尺寸适中至较大的天然产物均可通过分子内 McMurry 偶联实现环化构建。近年来,该反应还被拓展至高分子聚合领域。2023 年,研究者利用 McMurry 偶联反应一步制备了具有 π-共轭结构的碱性阴离子交换膜,该反应条件温和、无需有害试剂和贵金属催化剂,为高性能膜材料的绿色合成提供了新思路。
局限性与前沿进展
传统的分子间 McMurry 交叉偶联长期受限于选择性差的问题,不同醛或酮的混合偶联往往伴随着自偶联副产物,导致产率偏低。近期研究基于低价钛表面亲和力差异提出了新的选择性调控策略,为交叉偶联的实现提供了新的可能性。
此外,超声辅助合成法的开发也为该反应带来了效率提升——利用超声的空化效应可加速低价钛物种的形成,将反应时间大幅缩短,同时避免了长时间回流可能引起的副反应。
McMurry 偶联反应流程图(Mermaid)


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