莫斯科以东600英里,在欧亚分界线的最边缘是喀山大学,到19世纪中叶,喀山大学已经成为俄罗斯最杰出的化学系。1它的主席,亚历山大·布特勒洛夫,是有机化学新结构理论的倡导者——主要是由August Kekulé在1858年左右发展起来的。2这个理论预测了一类新的化合物——叔醇——正是布特勒洛夫成功地完成了叔醇的第一次合成丁醇。用二甲基锌处理乙酰氯,二甲基锌是一种具有极化碳锌键的试剂(碳上的电子密度更大),导致甲基转移到亲电乙酰氯上(图1)。3.改变二烷基锌试剂生成其他叔醇,被称为“假醇”,因为它们不能像迄今为止已知的所有其他(伯)醇一样被氧化成醛或酸。

乙酰氯转化叔丁醇的工艺方案

Butlerov是第一个合成三醇的人

借鉴爱德华·弗兰克兰的开创性工作,他第一次用碘乙基和活化的金属锌制备了二乙基锌,4Butlerov年轻的protégé Aleksander Zaitsev开始使酒精合成更实用。利用锌钠和烷基碘化物,他发现可以形成二烷基锌原位无需单独处理这些燃性物质。5在30多篇论文中,扎伊采夫发现了许多通过改变有机锌试剂和羰基(含C=O)材料来合成新醇的有用方法,就像他的第二篇论文一样从甲酸酯中合成醇(图2)。在三十年后首次制备他的团队成为了一个蓬勃发展的训练场——它的成员被鼓励探索自己对锌化合物新应用的想法。喀山实验室现在领导着有机锌化学领域,谢尔盖·尼古拉耶维奇·雷formatskii进入了这个肥沃的环境。

二烷基锌催化甲酸酯原位转化为叔醇

扎伊采夫开发了一种原位合成有机锌化合物的方法,并将其应用于制造各种新型醇和其他化合物

谢尔盖和他的弟弟亚历山大一起在神学院接受教育——因为他们都是牧师的儿子,所以都被寄予了成为牧师的希望。反抗父亲的期望,Reformatskii兄弟有其他想法。在完成他的神学学习后,谢尔盖离开了他在俄罗斯科斯特罗马省的童年家园,前往南方,跟随扎伊采夫学习化学。表现出类似的独立精神,如果相对较少的想象力,亚历山大直接效仿。兄弟俩都是才华横溢的学生,都想从事化学方面的学术事业。毕业后,谢尔盖继续与扎伊采夫一起工作,为他的第一个任期做好准备Privatdozent在喀山,这个头衔使他能够独立教学、考察和研究。正是在这一时期,也就是1887年,老雷formatskii匆匆发表了他对他所纪念的反应的主张。

在研究各种羧基酯与有机锌试剂的反应时,Reformatskii使用了氯乙酸甲酯——它的羰基旁边有氯。在尝试在同一容器中使用扎伊采夫的方法生成二烯丙基锌时,他发现锌插入氯乙酸甲酯的碳-氯键中,而不是与碘化烯丙基反应。Reformatskii发现了偶然形成的有机锌物种(现代术语为烯酸锌,他以C-Zn形式描述,但现在被理解为通过重新排列为O-Zn形式二聚物),并表明它与丙酮反应,导致β-羟基酯的产物(图3)。6

一种用于氯乙酸甲酯的Reformatskii反应的图解

Reformatskii反应使用了将锌插入a-halo羰基中形成的烯酸盐,以形成新的碳-碳键

Reformatskii急于发表他的新反应,同时仍将其范围扩大到包括其他a-halo酯和酮或醛反应伙伴,他发现了一份竞争报告。德国化学家鲁道夫·菲蒂格曾试图通过将金属与氯乙酸乙酯反应制备C-Zn亲核试剂。7但是俄国人已经意识到这个意外发现的意义。这种新的“Reformatskii反应”与最近开发的烯酸钠与非烯酸醛的醛醇加成密切相关,但有一个关键的优势。烯酸锌可以在烯酸醛或酮的存在下形成(在醛醇反应条件下,烯酸锌会被脱质子化并转化为不需要的烯酸锌,从而导致竞争途径)。利用这些化合物作为亲电试剂的能力极大地扩展了加成化学的范围。

1891年,Reformatskii被任命为乌克兰基辅大学的教授,在那里他将在他的职业生涯中研究烯醇酸锌的合成应用。他是一位敬业而严格的老师,也是他的学术团体中非常活跃的一员。Reformatskii的实验室是基辅物理化学学会的创始人和主席,每天24小时开放(包括周日和所有节假日)。他还在新成立的女子学院基辅理工学院工作,并领导基辅橡胶研究所的化学系,直到1934年去世。

漫长的19世纪在俄罗斯是最长的,但1900年喀山有机锌化学的时间到了,当时法国人维克多·格里纳德(Victor Grignard)发表了他制备的用于醇合成的有机卤化镁。这使得布特勒洛夫和扎伊采夫的方法失败了,喀山学院将在扎伊采夫的继任者亚历山大·阿尔布佐夫的领导下重新成为有机磷化学的专业中心。但是像氯乙酸甲酯这样的α-晕酯不能与镁发生反应,所以唯一的幸存者经受住了这场风暴:Reformatskii反应。