研究论文介绍

可以无限玩花的Aldol缩合(一)简介

小编 孙苏赟

羟醛缩合,又叫aldol反应,应该算是有机化学中很重要的一个形成C-C单键的方法,关于它的一些基本内容之前在此前chemstation已经有了一些很好的介绍。见 碳碳键构筑的王道反应:羟醛缩合反应(Aldol reaction) 系列

今天在这里给大家介绍一些之前没有提到的一些已有内容的扩充本文是这个系列的第一部分,为大家简要介绍锂烯醇和两种硼烯醇在Aldol反应中的立体选择性。

1.酸或碱催化的交叉aldol缩合

关于aldol交叉缩合反应的经典条件与其难点,请参见羟醛缩合反应(Aldol reaction) 系列 第一弹

2.手性选择导向的aldol缩合反应

交叉aldol缩合中会产生两种具有反应活性的烯醇中间体,对于这两种烯醇中间体的控制可以直接影响aldol的受体和供体,这就叫做导向的aldol缩合反应。此外,反应的立体选择性也是可控的,这使得aldol反应在有机合成中具有更加广泛的应用,例如在(+)-discodermolide的结构中就有三个可以考虑用aldol反应进行的结构片段:

i.  利用锂烯醇进行反应选择性

在低温,羰基化合物倾向于和碱生成动力学控制的烯醇产物,这时候另外一个羰基化合物再加入到反应体系中,再将温度逐渐升高,就可以得到aldol缩合产物。通常来说,烯醇化的过程是要比亲核加成要快的,因此可以控制反应的立体选择性。

一般的策略是:

其中,aldol产物的syn/anit-选择性是和烯醇的构形密切相关的,而在动力学条件下,烯醇的构形和反应底物的结构由很大的关系:

一般来讲,在热力学的条件下,Z-烯醇倾向于得到syn-aldol产物,而E-烯醇倾向于得到anti-aldol产物。

溶剂也会影响烯醇的构形:

HMPA可以减小Li+的配位作用而得到Z-烯醇,而在THF中他们的作用却很强烈,倾向于得到E-烯醇。

此外,烯醇化的过程是通过六元环的过渡态进行的,其详细的机理和立体选择性参见羟醛缩合反应(Aldol reaction) 系列

第二弹

这里补充一下Z/E-锂烯醇的aldol缩合的立体选择性的差异:

(1) E-锂烯醇

E-烯醇的反应通常会经过一个扭船形的过渡态,这样的能量较椅式过渡态更低,因此E-烯醇反应的选择性不如对应的Z-烯醇其,例如:

(2) Z-锂烯醇:Z-烯醇在实际上更加容易得到,反应的选择性也更好一些(倾向于生成syn-aldol)

ii.  硼烯醇反应的立体选择性

a.  Z-硼烯醇

在烯醇化的过程中,有硼的参与更加倾向于生成Z-烯醇,此外,因为B-O键较Li-O键更加短,位阻效应就被放大了,因此产物的syn/anti比例就更大了,也就是说反应的立体选择性比锂烯醇更好,例如:

反应机理和过渡态:

一般来说,虽然烯醇的构形是基本确定的,但是反应过程还有以下三个因素需要考虑:

  • 1.位阻效应,譬如烯丙基体系中的重叠效应
  • 2.电子效应,例如偶极弱化等
  • 3.立体电子效应,超共轭效应等

反应的实例[1]

a.  E-硼烯醇

在这些实例中,Zimmerman-Traxler提出的模型可以解释反应的立体花雪,反应中最重要的是甲基,同时也和参与反应的金属离子有关。[2]

烯醇化过程中使用的是Bu2OTf/DIEPA,那么生成的烯醇的构形是相反的。但是这个反应的后半部分的结果也是有些出乎意料的,但是利用Houk的模型来解释反应的面选择性是很好的:

通过计算之后的结论是更加可靠的情形是反应经过船形过渡态,如果Bu2BOTf作为硼试剂,那么可以有利的支持这个观点:

参考文献:

  1. Angew. Chem. Int. Engl. Ed., 1980, 19, 557, DOI; 10.1002/anie.198005571
  2. J. Am. Chem. Soc.1990112(2), pp 866–868, DOI: 10.1021/ja00158a056

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