Bergman芳環化反應

烯二炔類化合物在H? 供體（如1,4-環己二烯）存在下通過熱或光誘導環化構建取代苯環的反應，稱為Bergman芳環化反應。此反應最早由Bergman在1972年報道，由于Bergman環化反應的底物類型有限，另外反應條件也單一，因此之前對于此反應的研究比較少。直到上世紀九十年代發現了一些海洋天然產物包含烯二炔結構，具有DNA識別作用。烯二炔結構通過Bergman環化反應產生雙自由基從而切斷DNA分子，這類化合物具有非常高效的抗腫瘤活性，因此該反應得到了大量的研究。

其中一個例子就是 加里剎霉素，其甚至能夠在生理條件下形成活性二自由基化合物。在此過程中， Berg man環化反應作為引發反應。 形成的二自由基化合物的一個特性就是能夠導致雙鏈 D NA 裂解：

隨著 加里剎霉素等類似的天然產物的發現，對于Bergman環化反應的研究也開始增多。許多炔二烯類化合物可能是潛在的抗腫瘤藥物。因此在室溫下進行Bergman環化反應的研究吸引了很多研究者的注意。現在對于此課題最多的研究是Bergman環化反應的動力學參數。

例如， 加里剎霉素環化的活化能遠低于一般的烯二炔環化的活化能壘。Nicolaou在1988年發現炔碳之間的共價鍵的長度對環化的速率有影響。另外一個理論是Magnus 和 Snyder提出的，分子基團的空間狀態和過渡態導致的分子張力對速率有影響，對于環張力較大的系統此理論更加合理。通常鍵長和分子張力都無法準確測量，因此得到此反應的合適的前體也困難重重。正如下面的例子中，只是結構上的微小改變就導致了環化反應：

與Bergman環化反應類似，Myers-Saito環化反應與其反應機理類似，而聯烯基炔烯底物進行環化的活化溫度炔很低：

環狀的烯炔丙二烯也有反應活性。新制癌菌素是一種細菌產生的抗生素，其也具有抗腫瘤活性。它首先發生，然后再導致DNA裂解：

為了合成的目的，有機金屬試劑能夠產生Bergman環化反應的前體，在前體中能夠形成一種半配位的不飽和系統；這類環化反應發生在相對較低的溫度，例如Finn報道的反應( J. Am. Chem. Soc.1995, 117 , 8045)，在此反應中可視為發生了一個Myers-Saito環化產生了一個金屬中心的自由基：

對更多天然化合物的螯合成環和最新的Bergman環化反應的催化劑的研究，請參閱文章 ( Chem. Rev.2003, 103 , 4077. DOI).

反應機理

電環化反應可以通過加熱或者光照進行誘導。大多數環化需要很高的活化能，因此反應需要大約200°C左右。成環后形成1,4-二苯基自由基---一種高活性化合物，其迅速奪取H?供體的氫自由基得到相應的芳烴。

反應實例

【J. Org. Chem.1990, 55, 2576-2578】

【Org. Lett.2000, 2, 3761-3764】

【Angew. Chem., Int. Ed. Engl.2001, 40, 3439-3441】

【J. Am. Chem. Soc.2001, 123, 9675-9676】

【Tetrahedron2001, 57, 3753-3760】

【Angew. Chem. Int. Ed.2005, 44, 592-595】

【Tetrahedron Lett.2005, 46,1373-1375】

【J. Am. Chem. Soc.2007, 129, 3792-3793】

【Synlett2008, 2621-2624】

【J. Org. Chem.2012, 77, 10329-10339】

【Tetrahedron2013, 69, 2184–2192】

參考資料

一、Organic Chemistry Portal：https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/bergman-cyclization.shtm

二、Name Reactions （A Collection of Detailed Reaction Mechanisms）, Jie Jack Li, Bergman cyclization，page 48-49.

三、Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, László Kürti and BarbaraCzakó, Bergman cycloaromatization reaction, page 56-57.