奎宁环酮

奎宁环酮（Quinuclidone）是一类桥环化合物，分子式C₇H₁₁NO，有兩種位置異構體，2-奎宁环酮及3-奎宁环酮。

结构

 

2-奎宁环酮，2-奎宁环酮氟硼酸盐，3-奎宁环酮，3-奎宁环酮盐酸盐

合成

3-奎宁环酮（1-氮杂双环[2.2.2]辛-3-酮）盐酸盐很容易利用如下Dieckmann缩合反应制得：^[1]

 

此化合物经还原得奎宁环，即一个桥头原子为氮的双环[2.2.2]辛烷。

相比之下，2-奎宁环酮的制备却没有那么容易。2006年时才有人报道了这一化合物的制备方法。^{[2] [3] [4]} 造成这一现象的原因主要是2-奎宁环酮不稳定，它具酰胺结构，但受Bredt规则预测的立体位阻影响，氮的孤对电子和羰基却不能像在普通酰胺中很好地形成共振结构。实际上2-奎宁环酮中的氮更像胺，很易与酸成盐，也说明了这一点。

2-奎宁环酮氟硼酸盐的合成以降樟脑为原料，历经六步，最后一步为叠氮-酮Schmidt反应（38%产率）。^[5]

 

该化合物遇水分解产生相应的氨基酸，半衰期15秒。X射线衍射分析显示氮原子为三角锥结构（59°；对比二甲基甲醯胺 0°），C-N键也有扭转达91°。试图制取游离碱时不可避免地发生（无控制的）聚合反应。

不过，2-奎宁环酮的碱性仍然可以很巧妙地借助质谱仪测定。具体方法是将2-奎宁环酮盐与参照胺如二乙胺或吲哚啉共置于质谱仪中，通过测定碰撞诱导的异二聚体的解离，得出两种胺之间的相对碱性。进一步用动力学方法分析，还可得出2-奎宁环酮的质子亲和性和气相碱性。从此得出，2-奎宁环酮对质子的亲和性介于仲胺与叔胺之间。^[6]

参考文献

1. Organic Syntheses, Coll. Vol. 5, p.989 (1973); Vol. 44, p.86 (1964) Article （页面存档备份，存于互联网档案馆）
2. Synthesis and structural analysis of 2-quinuclidonium tetrafluoroborate Kousuke Tani and Brian M. Stoltz Nature 441, 731-734 (8 June 2006) | doi:10.1038/nature04842
3. Blogged on www.totallysynthetic.com Link （页面存档备份，存于互联网档案馆） June 11
4. Bethany Halford Amide With A Twist Chemical and Engineering News June 12, 2006 Volume 84, Number 24 p. Article （页面存档备份，存于互联网档案馆）
5. 反应过程：降樟脑(1)与mCPBA经Baeyer-Villiger氧化反应生成双环内酯(2)；在乙醚中被氢化铝锂还原为二醇(3)；伯羟基在TsCl和三乙胺作用下转化为对甲苯磺酸酯(4)并在二甲基甲酰胺中被叠氮化钠中的叠氮根取代；醇在二氯甲烷中被Dess-Martin高碘烷氧化为酮(6)；最后一步是在乙醚中进行的Schmidt反应，经中间体(7)，产生2-奎宁环酮的氟硼酸盐。
6. Synthesis of 2-Quinuclidonium by Eliminating Water: Experimental Quantification of the High Basicity of Extremely Twisted Amides Tony Ly, Michael Krout, Don K. Pham, Kousuke Tani, Brian M. Stoltz, and Ryan R. Julian J. Am. Chem. Soc.; 2007; 129(7) pp 1864 - 1865; (Communication) doi:10.1021/ja067703m