Dimroth 重排
重要性
[开创性文献1-3；综述4-10；理论研究11]
杂环化合物中，通过开环-闭环序列将环内或环外的杂原子及其连接的取代基迁移的异构化反应称为 Dimroth 重排。这类重排最早由 B. Rathke 在三嗪衍生物中观察到，但当时未能合理解释。¹ 1909 年，O. Dimroth 提出了三唑衍生物重排的正确机理。² 1950 年代中期，首次在嘧啶系列中认识到此过程的普适性¹²,¹³，并证明其在许多含氮杂环系统中均可发生。¹⁰ 1963 年，D.J. Brown 和 J.S. Harper 正式命名此类重排为 Dimroth 重排。¹⁴ Dimroth 重排可分为两类：1）融合环系统内的杂原子迁移（I 型）；2）杂环中环外和环内杂原子的迁移（II 型）。第二种类型更为常见。Dimroth 重排可由酸¹⁵,¹⁶、碱（如碱金属）¹⁷,¹⁸、热或光¹⁹,²⁰ 催化。以下因素会影响 Dimroth 重排的进程：
- 1）环中氮原子的数量（氮原子越多，核亲试剂的攻击越容易）；
- 2）反应介质的 pH（影响重排速率）；
- 3）电子吸引基团的存在（使开环更容易发生）；
- 4）起始物和产物的相对热力学稳定性。
机理23,24
Dimroth 重排的具体路径取决于多种因素（见上）。但通常包含以下三个步骤：1）杂环被核亲试剂攻击；2）电环开环，随后沿单键旋转；3）闭环。这些步骤统称为 ANRORC 机理。如果重排是由加热或光照引起，则第一步为电环开环，随后是闭环。以下机制图展示了 2-氨基-5-硝基吡啶重排为 2-甲氨基-5-硝基吡啶的过程。
合成应用
1. Aplidiamine-9-β-D-核糖呋喃苷的合成：通过 T. Itaya 等人的研究，海洋被囊动物代谢物 purine aplidiamine-9-β-D-核糖呋喃苷的合成得以实现。²⁵ 该合成包括用 4-苄氧基-3,5-二溴苄基溴对 8-氧腺苷进行烷基化，随后经 Dimroth 重排和酸性水解，最终生成目标核苷，整体产率为 58%。
2. 腺苷及其脱氧衍生物的同位素标记：在 R.A. Jones 实验室中，N1-甲氧基腺苷及 2'-脱氧腺苷的衍生物被发现可轻松发生 Dimroth 重排。²⁶ 该高产率的过程可高效合成[1,7-¹⁵N₂]-和 [1,7,NH₂-¹⁵N₃] 标记的腺苷及 2'-脱氧腺苷，成为研究核酸结构与相互作用的重要工具。该重排在弱酸性回流甲醇中进行。
3. 三环噻二氮杂环庚烷的合成：V.A. Bakulev 等人开发了一种合成三环 1,3,6-噻二氮杂环庚烷的新方法。²⁷ 合成序列包括碱催化的 Smiles 重排，随后是原位 Dimroth 重排。起始的 1,2,3-噻二唑被三乙胺在回流乙醇中处理，首先发生 Smiles 重排将噻二唑环从硫原子转移到氮原子（第一步），接着 5-氨基-1,2,3-噻二唑发生 Dimroth 重排生成双三唑中间体，并立即失去硫化氢阴离子形成目标三环化合物。
