偶氮甲碱叶立德

偶氮甲碱叶立德是基于氮的1,3-偶极子，由一个亚胺离子和一个碳负离子组成。它们用于1,3-偶极环加成反应以形成五元杂环，包括吡咯烷和吡咯啉。这些反应具有高度的立体选择性和区域选择性，并有可能形成四个新的连续立体中心。因此，甲亚胺叶立德在全合成以及手性配体和药物的形成中具有很高的效用。氮甲碱叶立德可以从许多来源产生，包括氮丙啶、亚胺和亚胺。它们通常在原位生成，并立即与亲偶极体发生反应。

下面的共振结构显示了1,3-偶极子的贡献，其中与氮相邻的两个碳原子带有负电荷或正电荷。偶氮甲碱叶立德最常见的表现形式是氮带正电荷，而负电荷由两个碳原子共享。不同共振结构的相对贡献取决于每个原子上的取代基。由于附近的吸电子基团具有稳定负电荷的能力，含碳的吸电子取代基将具有更多的部分负电荷。三种不同的叶立德形状是可能的，每一种都会导致1,3-偶极环加成反应产物中不同的立体化学。W形、U形和S形叶立德是可能的。其中R取代基在同一侧的W型和U型叶立德产生顺式环加成产物，而S型叶立德产生反产物。在下面的示例中，R3取代基最终出现在产物中的位置取决于取代基的空间和电子性质（参见1,3偶极环加成的区域选择性）。环加成产物中R1和R2的立体化学来源于偶极子。R3的立体化学来源于亲偶极体——如果亲偶极体不止是单取代的（和前手性的），那么产物中可能会产生多达四个新的立体中心。

与1,3-偶极子与π系统的其他环加成反应一样，使用偶氮甲碱叶立德的1,3-偶极子环加成反应是一个六电子过程。根据伍德沃德-霍夫曼规则，这种添加对于偶极子和亲偶极子都是表面的。该反应通常被视为协同反应，其中两个碳-碳键同时形成，但不同步。然而，根据偶极子和亲偶极子的性质，双自由基或两性离子中间体是可能的。endo产物通常受到青睐，如在等电子Diels-Alder反应中。在这些反应中，偶氮甲碱叶立德通常是HOMO，而缺电子偶极体是LUMO，尽管已知会发生与未活化的π系统的环加成反应，特别是当环化是分子内时。有关1,3-偶极环加成的前沿分子轨道理论的讨论，请参阅1,3-偶极环加成#前沿分子轨道理论。偶氮甲碱叶立德的1,3-偶极环加成反应通常使用烯烃或炔烃作为亲偶极体，分别形成吡咯烷或吡咯啉。上面显示了甲亚胺叶立德与烯烃的反应，并产生吡咯烷。这种反应可用于合成乌拉嗪。虽然亲偶极子通常是α,β-不饱和羰基化合物，但最近在开发新型亲偶极子方面取得了许多进展。当偶极子和亲偶极子是同一分子的一部分时，分子内环化反应会产生相当复杂的多环产物。如果亲偶极子被束缚在偶极子的碳上，就会形成一个融合的自行车。如果它被束缚在氮上，就会产生桥接结构。反应的分子内性质也可用于区域选择性通常受到限制。分子内反应的另一个优点是亲偶极试剂不必是缺电子的——已经报道了许多与富电子、烷基取代的亲偶极试剂的环化反应的例子，包括如下所示的马汀酸的合成。

甲亚胺叶立德与未活化烯烃的环加成用于马汀酸的全合成。环加成步骤形成了两个环，包括一个吡咯烷和两个立体中心。

在螺前列素B的合成中，胺与醛缩合形成甲亚胺叶立德。叶立德然后与吲哚啉酮上的缺电子烯烃反应，导致形成螺环吡咯烷和四个连续的立体中心。

甲亚胺叶立德与羰基的环化得到螺环恶唑烷，其失去CO2形成七元环。这些高效的脱羧多步反应在偶氮甲碱叶立德化学中很常见。