Cannizzaro 反应

Cannizzaro 反应

重要性 机理 合成应用

重要性

[开创性文献^1,2；综述³；改进与优化^4-14；理论研究^15,16]

Cannizzaro 反应是指无 α-氢的脂肪族或芳香族醛在浓 NaOH (50 wt%) 或其他强碱（如醇盐）条件下发生的一种分子间氢化物转移反应。在该歧化反应中，一个醛分子氧化另一分子生成相应的羧酸，同时被还原为相应的伯醇（理论最高产率为 50%）。当醛含有 α-氢时，醛醇缩合反应的速率通常快于 Cannizzaro 反应。在存在过量甲醛的条件下，几乎所有醛均可通过交叉 Cannizzaro 反应高产率生成伯醇。α-酮醛则可发生分子内 Cannizzaro 反应。此外，反应在无溶剂条件下的速率显著提高。尽管如此，由于 1946 年氢化物还原剂的出现，该方法已逐渐被取代。

机理^17-23

Cannizzaro 反应的公认机理涉及氢化物转移。首先，OH^- 进攻羰基形成四面体中间体，该中间体在碱性条件下脱质子生成二负离子。随后，二负离子使醛基中的氢以氢化物离子形式离去，后者进攻另一个醛分子生成醇盐，醇盐最终被质子化为伯醇。在重水 (D₂O) 中进行反应时，生成的伯醇中未观察到氘，表明氢化物来自另一醛分子而非反应介质。此外，ESR 谱研究表明取代苯甲醛与 NaOH 或 KOt-Bu 反应时生成自由基阴离子，表明反应可能通过单电子转移 (SET) 机制进行。

合成应用

1. 新型跨环 Cannizzaro 反应：G. Mehta 等人在研究 1,4-双高碳环-6-seco[7]prismane 二醛衍生物时，发现其在碱性条件下经历了新颖的跨环 Cannizzaro 反应生成八环内酯²⁴。

2. 双分子内 Cannizzaro 反应：J. Rebek 等人通过双分子内 Cannizzaro 反应合成了新型二苯并庚稠缩双内酯，用于缩合聚合和远程催化研究²⁵。

3. 交叉 Cannizzaro 反应：在 M. Penso 等人的研究中，4-氯吡啶的直接区域选择性锂化/甲酰化和交叉 Cannizzaro 还原被用于合成多官能分子4-氯-3-(羟甲基)吡啶，该分子可与头孢菌素偶联²⁶。

4. (+)-Isokotanin 的全合成：J. Bringmann 等人通过关键的 Cannizzaro 反应生成轴向手性双香豆素 (+)-Isokotanin 的构型稳定的七元双芳基内酯，并通过对映选择性环裂解进行动力学拆分²⁷。