碳金属化

碳金属化是指碳-金属键与碳-碳π键反应，产生新的碳-碳σ键和碳-金属σ键的任何反应。产生的碳-金属键可以进一步进行碳金属化反应，也可以与各种亲电体包括卤化试剂、羰基、氧和无机盐反应，产生不同的有机金属试剂。碳金属化可以在炔和烯上进行，分别形成具有高几何纯度或对映选择性的产品。有些金属喜欢以高选择性给出反加成产物，有些则产生合成加成产物。同步和反加成产物的结果是由碳化作用的机制决定的。

羰基化反应最常见的是由二氯化锆（或相关的催化剂）催化。一些碳化反应是用茂钛络合物进行的。这种反应有时被称为Zr-催化的烯类不对称碳铝化（ZACA）或Zr-催化的炔类甲基碳铝化（ZMA）。这种转化最常见的三烷基铝试剂是三甲基铝、三乙基铝，有时还有三异丁基铝。当使用具有β-氢化物的三烷基铝试剂时，消除和氢化铝反应成为竞争过程。ZMA反应的一般机制可以描述为：首先，通过与三甲基铝的反应，从预催化剂二氯化锆形成活性催化物种。首先发生从铝到锆的甲基的转金属化。接下来，铝的氯化物吸收产生了一个阳离子锆物种，它与阴离子铝复合物紧密相连。这种锆阳离子可以与一个烯烃或炔烃相协调，然后发生甲基的迁移性插入。由此产生的乙烯基或烷基锆物种可以与有机铝发生可逆的、但立体的转金属反应，以提供碳化产品和二氯化锆催化剂的再生。这个过程通常提供协同加成产物；然而，也有条件通过修改机制提供反加成产物。三甲基硅（TMS）保护的炔烃、三甲基锗炔烃和末端炔烃可以在室温或高温下产生反加成产物，如果底物上有一个配位基的话。在这些反应中，首先在前面概述的机制下发生协同碳化作用。然后，与导向基团配位的另一种等价的铝可以取代乙烯基铝，在发生取代的碳上颠倒几何形状。这形成了一个热力学上有利的金属环，以防止随后的反转。从形式上看，这个过程提供了可以用亲电物淬灭的抗碳化产物。这种方法的一个局限性是，导向基团必须足够接近碳-碳π键，以形成一个热力学上有利的环，否则会形成几何异构体的混合物。如果使用手性烯，烯的羧基化形成取代的烷烃，可以使其具有对映选择性。在这些反应中，使用手性的茚基锆催化剂来诱导对映选择性。在这些反应中，一些三烷基铝试剂获得了高的对映选择性，然而，三烷基铝试剂上的烷基链每增加一个碳，产量就会急剧下降。

卡波利蒂化是指有机锂试剂跨越碳-碳π键的添加。在这种转化中使用的有机锂试剂可以是商用的（如正丁基锂），也可以通过去质子化或卤素锂交换生成。分子间和分子内的羰基锂化实例都存在，并可用于合成以产生复杂性。有机锂是高度反应性的化学品，通常情况下，由碳化锂产生的有机锂试剂可以继续与亲电物或剩余的起始材料反应（导致聚合）。这种反应通过使用斯巴达因而变得具有对映选择性，斯巴达因可以螯合锂离子并诱发手性。今天，由于缺乏天然的斯巴达因，这不是一个常见的策略。然而，最近在合成斯巴达因代用品方面的进展以及它们在碳硫化合物中的有效应用，重新激活了人们对这一策略的兴趣。这种反应类型的另一个证明是，从二苯乙炔和乙基锂开始的他莫西芬的替代路线。