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碳碳键构筑的王道反应:羟醛缩合反应(Aldol reaction)第一弹

我想学化学的大伙儿应该都知道羟醛缩合反应(Aldol reaction)吧?

从历史、反应机理、应用、实用性、方法论・・・等等各个观点上看,该反应是有机合成化学中最最被重视的反应之一,常常被称作是「有机化学反应的王道」

本系列主要是对aldol反应的特征,里程碑应用,以及最近的发展等,顺次为大家介绍一下。

首先,在这里,第一次主要是介绍一下aldol反应是什么?等基本的概念知识。

什么是aldol反应?

可能有些人不太知道aldol反应,在这里首先让小编来简单说明一下。最基本的反应请看下图。

無題

就是这么一个看似简单的反应,一直到现在围绕着这一类反应的研究还在不断进行着。为什么这个反应具有这么大的魅力,让化学研究人员如获至宝,不断探索呢?以小编个人来看主要有以下4大价值。

① 新的碳-碳键的构筑
碳碳键结合是有机化合物的基本形式,而通过这个反应能够把两个片段化合物连接起来,形成更复杂的新结构。

② 生成产物的官能团的可修饰性很广
生成的产物中含有羰基,羟基,可以转换成各种所需目标化合物。

③ 连续不对称碳中心的构筑

该反应被广泛用于不对称合成,尤其是一些生物活性物质的合成,价值很高。

④ 原子效率高

反应中副产物少,对环境影响小。

由于这么多的优良的特点,aldol反应常常被用于医药化工中,是一个需求跟实用性特别高的反应。

经典条件与其难点

aldol反应、最早是由Charles Adolphe Wurtz于Alexander Borodin等人、在19世纪后半双方独立发现的。

当初的经典典条件是利用硫酸等Bronsted酸,或如质子溶剂+乙醇钠等Bronsted碱的条件下得到的(下图所示)。

aldoltopic_2

図:古典aldol反应的条件与机理

以上的酸或碱的条件,都是为了形成烯醇中间体,是十分剧烈的条件。也由于这一个缺点,反应控制也成为一大难点。对于这两个条件,主要有以下三点必需改进的地方。

① 化学选择性的制御 → 减少副产物的形成,只生成所需产物
② 可逆・平衡条件的回避 → 对于产率上不去的底物,想办法提高产率
③ 交叉反应的促进 → 抑制自我缩合,提高反应一般性与多样性

为了改进以上三点问题,这么多年化学研究人员进行了很多很多尝试,并且不断地改善,下图的年表(引用自MacMillan研组会材料)中总括了这些年aldol反应的发展历程。再接下来的几篇中,我们详细来一起学习下。aldol_timeline

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京都大学药学博士,现某化学企业小职员,化学空间员工副代表,网页小编&翻译。
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