De Mayo 环加成反应

重要性

[开创性文献^1-4；综述^5-14；改进与优化^15-18]

De Mayo 环加成反应是指 α,β-不饱和羰基化合物（烯酮）与烯烃的光化学 [2+2] 环加成反应，生成取代环丁烷化合物。此反应最早由 G.L. Ciamician 于 1908 年观察到，他通过“意大利阳光诱导”实现了胡薄荷酮的分子内光异构化生成胡薄荷樟脑¹⁹。50 年后，G. Büchi 验证了此发现²⁰。直到 1960 年代，P. de Mayo、P.E. Eaton 和 E.J. Corey 才证明了分子间烯酮-烯烃的光环加成反应的可行性^1-4。在 De Mayo 的首次论文中，他描述了 1,3-二酮的烯醇（烯酮）与烯烃的分子间 [2+2] 环加成反应，环加成产物（β-羟基酮）经历自发的逆醛缩反应生成 1,5-二酮¹。

烯烃（烯化物）和烯酮的反应伙伴范围非常广泛，已成功实现了烯醇酯、β-二酮、二恶烷酮、延共轭酯和酰胺以及环烯酮的环加成反应。De Mayo 环加成反应具有很高的立体选择性和区域选择性，但目前尚无简单的规则可以预测反应产物的立体和区域化学性。分子间反应中，烯烃部分携带的立体信息常常在产物中发生重排，表明环加成的机理不是协同的¹²。而环烯酮的环加成产物通常为顺式融合结构⁴。

分子间反应的区域化学性由轨道系数决定。在分子内反应中，连接两个双键（烯酮和烯烃双键）的原子数也有影响：两个原子连接的体系会生成区域异构体的混合物，而三个或更多原子连接的体系通常会生成单一产物¹⁰。

机理^2,4,21-28

该反应的机理包括以下步骤：1）烯酮受光激发生成三重态，并与基态烯烃形成三重激态络合物（exciplex）；2）三重激态络合物坍塌生成一个或多个 1,4-双自由基；3）双自由基可环化生成环丁烷，或者重新解离成起始材料；4）双自由基的解离会降低反应的总体效率。

合成应用

1. Taxane 二萜类的合成：M. Fetizon 等通过 De Mayo 环加成反应构建了 Taxol 的 AB 环骨架。使用 Lewis 酸催化进行环开反应，成功获得含双环结构的关键中间体²⁹。

2. Guanacastepenes 的合成：E.J. Sorensen 等通过分子内 [2+2] 光环加成和 SmI₂ 诱导的碎裂反应完成了 Guanacastepenes 的三环碳骨架合成³⁰。

3. Ingenol 的全合成：J.D. Winkler 利用 Dioxenone-烯烃的 [2+2] 光化学环加成-碎裂序列构建了 Ingenol 的 BC 环系统，完成了自然产物的全合成³¹。

4. Guaiane 型天然产物的合成：G.L. Lange 等利用 De Mayo 光环加成反应和后续自由基碎裂-消除序列完成了 (±)-Alismol 的全合成³²。