三甲基甲烷环化反应

三甲基甲烷环化反应是三甲基甲烷（TMM）衍生物与双原子π系统的正式[3+2]环化。虽然TMM本身太过反应性和不稳定，无法储存，但可在原地生成TMM或TMM合成物的试剂可用于与适当的电子受体发生环化反应。一般来说，缺电子的π键比富电子的π键更容易与TMM发生环化反应。

三亚甲基是一个中性的四碳分子，由四个π键组成；因此，它必须被表达为非凯库莱分子或齐式分子。TMM的轨道能级显示，它拥有单子态和三子态；通常，这些状态表现出不同的反应性和选择性。单子[3+2]环加成，当它是协同的，被认为是在前沿轨道控制下进行的。当涉及富电子的TMM时，A轨道作为HOMO（如果TMM是环状的，则导致融合产物）。当涉及到贫电子（或未被取代的）TMM时，S轨道作为HOMO（如果TMM是环状的，则会产生桥接产物）。涉及三联态的环加成是逐步进行的，通常会导致双原子部分的构型混乱。TMMs快速闭合成亚甲基环丙烯（MCPs）是一个普遍的问题，影响到涉及这类反应中间体的[3+2]环加成反应的速率和产率。由于相应的MCPs中存在环形应变，这个问题对于五元环状的TMMs来说通常不那么严重。当环闭合和TMM二聚体可以被控制时，[3+2]环化反应会产生亚甲基环戊烷的异构体混合物。有三类化合物已被用来生成合成有用的TMM中间体：二元苯、硅基取代的烯丙基醋酸盐和亚甲基环戊烯。过渡金属催化可用于后两类，尽管极性的MCP可能在光或热下打开（见下文）。

普遍的机制偶氮化合物可以挤出氮气，提供不连续的TMM中间体。一般来说，桥式二苯被用来避免与MCP的竞争性封闭和二聚反应。与烯类受体结合时，会发生环化，产生融合或桥接产物。一般来说，融合型产品更受欢迎，除非二元苯前体在亚甲基碳原子上被电子放弃的基团所取代。只要反应是通过单子TMM进行的，烯烃的构型就会保持不变。当稳定基团存在时，MCP可能会向相应的齐聚物TMM开放。缩醛1已被用于这种情况，并以高选择性提供具有缩醛功能的环戊烷与新形成的环外。这个反应对于烯烃的几何形状也是立体特异性的，在大多数情况下对内向产物表现出高选择性。缺乏稳定基团的MCP在钯（0）或镍（0）催化剂的存在下可以生成TMM合成物。催化剂正式插入两个化学性质不同的环丙烷键（称为远端和近端以反映它们与双键的距离）中的任何一个，都有可能生成异构体产品。一般来说，钯催化剂会引起正式的远端键裂解。这个过程被认为是通过远端键对配位烯的直接攻击而发生的。在钯和镍的催化下，该反应是逐步进行的，缺乏立体特异性。

在钯的催化下，硅烷化的烯丙基醋酸盐、碳酸盐和其他取代的烯丙基化合物可以形成TMM合成物。该反应具有高度的区域选择性，无论起始烯丙基乙酸酯上的R'基团在什么位置，都只能提供如下的取代模式。然而，环化反应是以逐步的方式进行的，并不表现出立体定向性。手性π-烯丙基钯络合物会迅速外消旋，在手性烯丙基醋酸盐的反应中只观察到适度的非对映选择性。然而，手性非外消旋烯可能表现出中度至高度非对映选择性。

烯烃伙伴上的手性辅助物已被用于立体选择性的转化。在樟脑丸衍生的不饱和酰胺的反应中，需要较低的温度来实现高选择性。在硅基取代的烯丙基醋酸盐的反应中，手性硫化物可被用来强制实现高非对映选择性。

采用二苯的TMM环化反应的主要局限性是竞争性MCP和二聚体的形成。为了规避这些问题，要么必须使用非常高浓度的烯烃，要么必须进行分子内环化。从二元苯开始的分子内环化变体的立体选择性和部位选择性也可能更高。