Mitsunobu 反应的核心是通过 三苯基膦（PPh₃）和偶氮二甲酸二乙酯（DEAD）或偶氮二甲酸二异丙酯（DIAD） 的协同作用，将醇转化为具有良好离去能力的中间体，随后被亲核试剂进攻。主要适用于伯醇和仲醇（叔醇因位阻大难以反应）。其具体步骤如下：
活化阶段：三苯基膦（PPh₃)或三丁基膦（PBu₃）与偶氮试剂（如 DIAD）发生亲核加成，生成两性离子中间体。该中间体夺取醇的质子，使醇氧原子与磷原子结合，形成烷氧基磷鎓盐。新型偶氮试剂（如 ADDP、TMAD）：稳定性更高，适用于对热敏感的底物。
亲核取代阶段：亲核试剂（如羧酸、酚、硫醇等）在偶氮试剂的共轭碱作用下被去质子化，形成亲核负离子。
亲核负离子进攻醇的 α- 碳原子，同时磷鎓盐作为离去基团离去，发生 SN2 型取代反应，导致构型翻转。
副产物形成：偶氮试剂被还原为肼衍生物（如 DIAD 生成 N,N'- 二异丙基肼），三苯基膦转化为三苯基氧膦（Ph₃PO）。
醇的酯化反应：醇 + 羧酸 + PPh₃ + DIAD，THF 溶剂，室温。适用于对酸碱敏感的底物。
醇的醚化反应：醇 + 酚或醇（作为亲核试剂） + PPh₃ + DIAD，THF 溶剂。亲核试剂需为酸性较强的醇或酚（pKa < 15），以确保足够的亲核性。
醇的胺化反应：醇 + 胺或胺的前体（如邻苯二甲酰亚胺） + PPh₃ + DIAD。直接使用胺作为亲核试剂时，可能发生过度烷基化，需控制反应条件。
分子内环化反应：通过分子内的 Mitsunobu 反应合成四氢呋喃或四氢吡喃衍生物。
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