双环丁烷

双环[1.1.0]丁烷（英语：Bicyclo[1.1.0]butane），简称双环丁烷（英语：Bicyclobutane）是一种烃类化合物，化学式为C₄H₆。其是一种双环分子，通过两个环丙烷环通过顺式融合得到，为无色易压缩气体^[1]。双环丁烷是可大规模分离的高环应力化合物中环应力最大的物质之一，其预估的环张力为63.9 kcal/mol。其为非平面分子，两个三元环之间的二面角为123°^[2]。

双环丁烷
IUPAC名 双环[1.1.0]丁烷 Bicyclo[1.1.0]butane
识别
CAS号	157-33-5  Y
PubChem	135973
ChemSpider	119751
SMILES	C1C2C1C2
InChI	1S/C4H6/c1-3-2-4(1)3/h3-4H,1-2H2
InChIKey	LASLVGACQUUOEB-UHFFFAOYSA-N
性质
化学式	C4H6
摩尔质量	54.09 g·mol−1
外观	无色气体
沸点	8.3 ± 0.2 °C
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

双环丁烷首次被报导是出现在其乙酯衍生物C₄H₅CO₂Et中。其通过对应溴代环丁烷羧酸酯在氢化钠作用下发生脱卤反应得到^[2]。溴代环丁烷羧酸酯转换成1-溴-3-氯环丁烷，然后在熔融金属钠作用下发生分子内武兹偶联得到其双环丁烷结构母体^[1][3]。中间体1-溴-3-氯环丁烷也可以利用氯代环丁烷基甲酸采用溴和氧化汞进行改进的汉斯狄克反应得到^[4]。

双环丁烷衍生物的合成方法则是将适当取代的2-溴-（1-氯甲基）环丙烷在金属镁的四氢呋喃溶液中进行环合得到^[5]。双环丁烷的取代衍生物也可以利用碘代双环[1.1.1]戊烷与胺、硫醇和亚磺酸盐反应得到^[6]。双环[1.1.0]丁烷在药物化学中常被用作共价反应基团^[7]。

涉及双环[1.1.1]戊烷合成双环[1.1.0]丁烷的药物合成反应

立体化学证据表明，双环丁烷通过协同周环反应（[σ2s+σ2a]环消除）热解形成1,3-丁二烯，反应活化能为41 kcal/mol^[8]。

生物合成

α-亚麻酸可利用球孢鱼腥藻（Anabaena sphaerica，菌株 PCC 7120）产生的融合蛋白转化成双环丁烷衍生物^[9]。有的研究组报导一种定向演化的生物工程方法，使大肠杆菌表达出特定的工程血红蛋白，使得双环丁烷衍生物的产率和产速都得以优化^[10]。

相关条目

• 丙搭烯 （双环丁二烯）
• [1.1.1]螺桨烷
• 双环[1.1.1]戊烷

参考文献

1. Wiberg, K. B.; Lampman, G. M.; Ciula, R. P.; Connor, D. S.; Schertler, P.; Lavanish, J. Bicyclo[1.1.0]butane. Tetrahedron. 1965, 21 (10): 2749–2769. doi:10.1016/S0040-4020(01)98361-9.
2. Wiberg, K. B. Small Ring Bicyclo[n.m.0]alkanes. Hart, H.; Karabatsos, G. J. (编). Advances in Alicyclic Chemistry 2. Academic Press. 1968: 185–254. ISBN 9781483224213.
3. (1971) "Bicyclo[1.1.0]butane". Org. Synth. 51: 55.
4. (1971) "Mercury(II) oxide-modified Hunsdiecker reaction: 1-Bromo-3-chlorocyclobutane". Org. Synth. 51: 106.
5. D'yachenko, A. I.; Abramova, N. M.; Zotova, S. V.; Nesmeyanova, O. A.; Bragin, O. V. New synthesis of bicyclo[1.1.0]butane hydrocarbons. Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR. 1985, 34 (9): 1885–1889. S2CID 96988412. doi:10.1007/BF00953929.
6. Mandler, Michael; Mignone, James; Jurica, Elizabeth; Palkowitz, Maximilian; Aulakh, Darpandeep; Cauley, Anthony; Farley, Christopher; Zhang, Shasha; Traeger, Sarah; Sarjeant, Amy; Paiva, Anthony; Perez, Heidi; Ellsworth, Bruce; Regueiro-Ren, Alicia. Synthesis of Bicyclo[1.1.0]butanes from Iodo-Bicyclo[1.1.1]pentanes. 2023-05-29. doi:10.26434/chemrxiv-2023-z8jvt-v2.
7. Tokunaga, Keisuke; Sato, Mami; Kuwata, Keiko; Miura, Chizuru; Fuchida, Hirokazu; Matsunaga, Naoya; Koyanagi, Satoru; Ohdo, Shigehiro; Shindo, Naoya; Ojida, Akio. Bicyclobutane Carboxylic Amide as a Cysteine-Directed Strained Electrophile for Selective Targeting of Proteins. Journal of the American Chemical Society. 2020-10-28, 142 (43): 18522–18531. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/jacs.0c07490 （英语）.
8. Woodward, Robert B.; Hoffmann, Roald. The Conservation of Orbital Symmetry. Angewandte Chemie International Edition. 1969, 8 (11): 781–853. doi:10.1002/anie.196907811.
9. Schneider, Claus; Niisuke, Katrin; Boeglin, William E.; Voehler, Markus; Stec, Donald F.; Porter, Ned A.; Brash, Alan R. Enzymatic synthesis of a bicyclobutane fatty acid by a hemoprotein lipoxygenase fusion protein from the cyanobacterium Anabaena PCC 7120. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2007-11-27, 104 (48): 18941–18945. Bibcode:2007PNAS..10418941S. ISSN 1091-6490. PMC 2141887 . PMID 18025466. doi:10.1073/pnas.0707148104 .
10. Chen, Kai; Huang, Xiongyi; Kan, S. B. Jennifer; Zhang, Ruijie K.; Arnold, Frances H. Enzymatic construction of highly strained carbocycles. Science. 6 April 2018, 360 (6384): 71–75. Bibcode:2018Sci...360...71C. ISSN 1095-9203. PMC 6104391 . PMID 29622650. doi:10.1126/science.aar4239.