Day21 还原反应中的立体化学

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螯合控制手性化学

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    我们所使用的还原剂或者亲核试剂常常是带有金属离子或者有一定的配位性的其他原子,这往往会通过配位限制还原构象,同时使整体进攻位阻最小的构象即最优反应构象:

    如之前所言当α位置存在诸如羟基等可以与金属原子配位的基团时,螯合效应会迫使羟基与羰基同向共面,这样亲核试剂将会以Burgi-Dunitz角从小位阻基团一侧进攻,提供较好的选择性。

    与之类似的是当β位置存在可配位基团,可以形成六元环椅式配位中间体:    

   这样椅式中间体中,小位阻基团位于直立键、大位阻基团位于平伏键更加稳定,即可有效控制选择性。

    这是一种控制手性的策略,事实上在没有螯合的控制反应中存在选择性,但往往不会很好,相比之下这种通过螯合控制的反应手性选择性更好更加可靠。

    当α位置是一个环这种效应也相当明显:

    这样由于螯合效应,Felkin模型做出的预测事实上往往错误,因为螯合模型和Felkin模型所预测的产物选择性刚好相反:

    在此类反应中使用不同类别的金属试剂往往也会得到不同的结果,这可能是由于配位效应的强弱,比如相对格氏试剂中配位性很强的Mg,锂试剂中的Li半径小很难与两个氧同时配位,故螯合效应就差得多,选择性也下降

    其他金属:

    同时可以看出事实上溶剂的效应并不是很明显

    不仅如此,配位基团上的保护基往往也会对反应选择性产生影响:

    可以看出THP会导致这种配位效应被干扰从而抑制了选择性,这可能是由于THP上的其他氧原子的干扰。

    除此之外保护基效应中最出名的即叔丁基硅保护基,由于其较大的半径导致氧原子几乎无法与其他原子配位,故很难形成合适的螯合中间体,一般按照Felkin模型进行相反的选择性反应

    类似地对于二羰基化合物也有类似的效应:


    接下来介绍一下1,3位点的螯合效应:

    对一个β位置含有配位基团的物质:

    对大多数金属正常螯合可以给出如下的可能的模型:

    这样的情况下,还原氢或者亲核试剂来源于环外,羰基氧直接与金属配位,亲核试剂从位阻小的上方进攻得到立体选择性产物。

    情况也有例外,当还原试剂中心为B时,情况会变得复杂的多:

    如此例子,硼氢化钠几乎无选择性,而羧基取代的硼氢化物则显示了良好的选择性,这是由于硼氢化钠的还原性过强导致选择性无法区分,而取代后的硼氢化物活性下降反应速度变慢,使之有足够的时间与羟基配位从而可以进行合理选择性还原

    注意的是羧基取代的硼氢化物还原性能较差,需要在相对酸性的环境下才能顺利进行还原反应。

    类比于开链的1,3类羰基,也有类似的反应性:

    由于B自身配位的饱和性羰基无法与之络合,故只能按照如上的能量最低构型进行反应。这样得到的产物一般为与正常螯合效应相反选择性的产物:

    类似地,使用硅试剂也有相仿的反应选择性:

    氯化锡作为Lewis酸提升反应性。



2

人名反应




Prins环化:

这是一个常见的反应,是一种在双键上延长带有羟基的链的方法,不仅如此,利用其反应中间体也可以进行一系列有创造性的环构筑

机理如下:



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