维蒂希反应

维蒂希反应的经典机理为：

维蒂希反应机理

磷叶立德1中的电负性碳进攻与醛酮羰基2中的碳原子，发生亲核加成。由于位阻原因，主要生成Ph₃P⁺-和-O⁻处于反式的产物3。3C-C键旋转得到偶极中间体4。4在-78°C时比较稳定。然后生成含氧四元环过渡态5。5发生消除得到顺式烯烃7和三苯基氧膦6。

对于活泼的维蒂希试剂而言，与醛和酮反应时第一步的速率都较快，但第三步成环反应速率较慢，是速控步。但对于稳定的叶立德而言，R₁基团可以稳定碳上的负电荷，第一步是速控步。因此总体的成烯反应速率减小，而且生成的烯烃中E型比例较大。这也是不活泼的维蒂希试剂与有位阻的酮反应很慢的缘故。

最近的研究表明，以上的机理并不能解释所有的实验数据。目前主要用核磁共振谱来研究活泼维蒂希试剂的反应中间体。但是对于偶极中间体（3a和3b）是否存在及它们之间的相互转换，现在仍有争议。[6] 有证据显示磷叶立德1可以与羰基化合物2发生π²s/π²a [2+2]环加成反应，直接生成含氧的四元环4a和4b，并且产物5的立体化学与叶立德1和2羰基的加成以及4a和4b中间体之间的平衡有关。[7][8][9]布魯斯·瑪麗安諾夫（Bruce Maryanoff）和Reitz研究了它们之间的平衡，将其称为“立体化学移动”（Stereochemical drift）。

多年以来，维蒂希反应的立体选择性一直被认为与产物烯烃的Z/E标记有关，然而有一些反应物却不遵守这样简单的规律。而且锂盐对反应的立体化学似乎也有复杂的影响。[10]

维蒂希反应机理

脂肪醛和芳香醛，以及脂肪族和芳香族的鏻盐在发生维蒂希反应时也有显著的不同。Vedejs等人已经表明直链醛在无锂盐存在时没有可逆反应，整个反应是动力学控制的。[11][12] Vedejs也因此提出一套理论来解释活泼和稳定维蒂希反应之间的差别。[13]

维蒂希试剂（Wittig）通常以四级鏻盐在强碱作用下失去一分子卤化氢制备，而鏻盐则可由三苯基膦和卤代烃反应得到。前者制备反应通常在乙醚或四氢呋喃中进行，强碱选用苯基锂或正丁基锂。

Ph₃P⁺−CH₂−R X⁻ + C₄H₉Li → Ph₃P=CH−R + LiX + C₄H₁₀

最简单的维蒂希试剂是亚甲基三苯基膦（Ph₃P⁺−C⁻H₂），是一个橙黄色固体，对空气和水都不稳定，可通过三苯基膦和溴甲烷生成的溴化三苯基甲基鏻 Ph₃P⁺-CH₃·Br⁻ 在干燥乙醚和氮气流下用苯基锂处理失溴化氢制得：[14]

Ph₃P + CH₃Br → Ph₃P⁺-CH₃·Br⁻ -(干燥乙醚,PhLi)→ Ph₃P⁺-CH₂⁻

它也是另一种合成维蒂希试剂方法的原料。合成时一般不将它分离出来，而直接进行下一步的反应。

至于取代叶立德，可先用卤代烃R−CH₂−X烷基化Ph₃P=CH₂，得到一个取代的鏻盐：

Ph₃P=CH₂ + R-CH₂-X → Ph₃P⁺−CH₂− CH₂−R X⁻

再用C₄H₉Li脱去质子，生成Ph₃P=CH−CH₂−R。

比较稳定的维蒂希试剂通常含有能够稳定类似碳负离子的碳上的负电荷的基团，例如在α碳上含有羰基的Ph₃P=CH−COOR、Ph₃P=CH−Ph。它们比简单的叶立德要稳定，且一般不与酮反应。对于不活泼叶立德和酮的反应可以参见Horner-Wadsworth-Emmons反应。

稳定的叶立德可通过用较弱的碱来处理鏻盐制备，比如醇盐，有时也可用氢氧化钠和碳酸钠。它们在维蒂希反应中通常生成E型为主的产物，即含羰基基团与β碳原子上较大的基团处于异侧。

维蒂希试剂的结构可通过叶立德式，或更常见的含P=C双键的Phosphorane式来描述：

但是该共振式中磷超过了八隅律的要求。这个超价性质尚不能用经典理论解释。此外其共振倾向也不如烯烃和亚胺中p-p轨道交盖的π键强烈，意味着叶立德式对杂化体的贡献较大，碳原子具有亲核性。