级联反应

级联反应，也被称为多米诺反应或串联反应，是一个包括至少两个连续反应的化学过程，这样，每一个后续的反应只凭借前一个步骤中形成的化学功能而发生。在串联反应中，不需要隔离中间物，因为组成该序列的每个反应都是自发发生的。在这个术语的最严格定义中，反应条件在级联反应的连续步骤中不发生变化，并且在初始步骤后不添加新的试剂。相比之下，单锅程序同样允许连续进行至少两个反应而不分离任何中间产物，但不排除在xxx个反应后添加新试剂或改变条件。因此，任何级联反应也是一个单锅程序，而反之则不成立。尽管通常只由分子内转化组成，但级联反应也可以在分子间发生，在这种情况下，它们也属于多组分反应的范畴。级联反应的主要好处包括高原子经济性和减少由几个化学过程产生的废物，以及进行这些过程所需的时间和工作。级联反应的效率和效用可以用在整个序列中形成的键的数量、通过该过程增加结构复杂性的程度以及它对更多种类的底物的适用性来衡量。最早的级联反应的例子可以说是Robinson在1917年报告的托品酮的合成。从那时起，级联反应的使用在全合成领域激增。同样地，级联驱动的有机方法学的发展也有了巨大的进步。这种对级联反应兴趣的增加反映在过去几十年里发表的大量相关评论文章中。一个日益重要的领域是通过采用手性有机催化剂或手性过渡金属配合物来发展级联过程的不对称催化。由于转化过程中许多步骤的不同性质，级联反应的分类有时很困难。K.C.Nicolaou根据所涉及的步骤的机制，将级联反应称为亲核/亲电、自由基、过环或过渡金属催化。在一个级联中包含两类或更多反应的情况下，这种区分变得相当武断，该过程是根据可以说是"主要主题"来标记的。为了突出级联反应的显著合成效用，下面的例子大多来自复杂分子的全部合成。亲核/亲电级联亲核/亲电级联被定义为级联序列，其中的关键步骤是亲核或亲电攻击。

Rao等人报告的广谱抗生素(-)-氯霉素的简短对映选择性合成就是这样一个级联的例子（方案1）。在这里，手性环氧醇1首先在NaH的存在下用二氯乙腈处理。然后得到的中间产物2经历了BF3-Et2O介导的级联反应。环氧环的分子内开放产生了中间体3，经过过量BF3-Et2O促进的原位水解，得到了(-)-氯霉素（4），总产率为71%。方案1.通过亲核级联合成(-)-氯霉素亲核级联也被用于天然产物戊烯的全合成（方案2）。在这个过程中，用（5-甲基环戊-1-烯-1-基）锂和丙炔锂处理方酸酯5。两个亲核攻击主要是通过反式加成发生的，从而得到中间物6，它自发地经历了环丁烯环的4π旋转电环开放。由此产生的共轭物7平衡为构象体8，后者更容易发生8π旋转电环化，成为高度紧张的中间物9。释放应变的潜力指导了9的质子化，从而选择性地获得了物种10。该级联反应由分子内醛缩完成，以76%的总产率得到了产物11。进一步的阐述得到了目标的(±)-戊烯（12）。方案2.(±)-戊烯的全合成中的级联反应。

亲核/亲电序列的一个亚类是由有机催化级联构成的，其中关键的亲核攻击是由有机催化驱动。Sorensen等人在2004年报告的天然产品harziphilone的全合成中采用了有机催化级联（方案3）。在这里，用有机催化剂14处理烯酮起始材料13，产生中间物15。