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1、第七章 有机合成中的选择性,现代有机合成中涉及的反应底物通常会带有多个官能团或多个可能发生反应的部位。,有机合成中的选择性控制至关重要,即使只在某个特定官能团或特定部位进行反应，还有可能生成不止一个的异构体产物。,反应的选择性（Selectivity）：是指一个反应可能在底物的不同部位和方向进行，从而形成几种产物时的选择程度。,一、概念,二、分类,（一）按选择方式大致分为三种:,1、化学选择性（Chemoselectivity）,2、区域选择性（Regioselectivity）,3、立体选择性（Stereoselectivity）,1、化学选择性（Chemoselectivity）,不同官能
2、团或处于不同化学环境中的相同官能团，在不利用保护或活化基团时区别反应的能力。,不同官能团,不同官能团,不同官能团,非共轭的多烯烃的氢化受到取代基的影响，随着取代基数目的增多，反应变得比较困难，因而可以在多烯分子中有选择性地还原其中的一个双键。例如柠檬烯（I）用氧化铂催化氢化时，在只吸收一摩尔的氢就停止反应时，能得到接近定量产率的（II），进一步氢化生成薄荷烷（III）。,处于不同化学环境中的相同官能团,2、区域选择性（Regioselectivity）,在一个具有两个不等同反应部位的底物上反应，试剂进攻两个可能部位及生成二个可能异构体的选择情况。如通常涉及的不对称羰基二侧位、不对称双键或环氧两
3、侧位置上的选择反应、, -不饱和体系的1, 2或1, 4加成以及烯丙基离子的1, 3选择反应等。,（注意烯胺与烯醇反应区域选择性的区别）,溴代醋酸烯丙酯的区域选择性反应,3、立体选择性（Stereoselectivity）,是指反应在可能生成多种立体异构体时的选择情况。这个选择性又可分为两类： 一类是相对立体化学或非对映选择性（diastereoselectivity）另一类是绝对立体化学或对映选择性（enantioselectivity）,消除反应的立体化学,D-A反应的立体化学,Simmons-Smith反应的立体化学,两个产物为非对映异构体，且其中一个是过量的，所以为非对映选择性反应。,
4、两个可能产物为对映异构体，且其中的一个是过量的，为对映选择性反应。,三、（能够进行）选择性反应的底物,1、被选择的两方面有质的不同,不同异构体的反应性差别：反应活性不同；反应的区域选择性不同。为什么？,2、被选择的两方面量上差别大,这里所指的量不是数量的意思，而是相同的活性官能团处于不同的化学环境中产生的反应差异性。,亲双烯体的二侧烯烃活性差异以及双烯体两端的电性差异在Diels-Alder反应中表现出不同的反应性质，利用这样的性质可以达到区域选择性和立体选择性的目的。,双负离子的选择性,3、两方面差别很小,不易做到满意的选择反应，只能采取分离或改变合成路线来避免这种情况,4、被选择的两方面完
5、全相同,分子存在对称性时，可以选用合适的反应条件和试剂量，或利用部分反应后的中间产物进一步反应的活性下降，达到单边反应效果。,1、化学选择性（Chemoselectivity）,2、区域选择性（Regioselectivity）,3、立体选择性（Stereoselectivity）,有机合成中的选择性,在一个结构较为复杂的有机分子合成中，由于合成过程涉及的中间体常是多官能团的，而目标化合物又都是具有特定结构的，所以往往会涉及到三种选择性问题 。,另外，合成中也存在不少缺乏有效选择性反应的场合，于是不得不采用迂回的方法，如采用保护基团、潜在官能团或合成等当体的方法，甚至改变合成路线采用其它合适原
6、料等。,除了本身允许进行选择性反应的部分底物外，最理想的实现高选择性合成的途径是采用高选择性反应，因此寻找高选择性的有机反应（试剂）是当前有机合成方法学研究的主要课题。,四、（能够实现）选择性反应（的试剂）,1.1 烯丙基及苄基位羟基的选择性氧化,1.1.1 MnO2 （新制）,1. 羟基的选择性反应,1.1.2 Ag2CO3,1.2 伯羟基的选择性氧化,伯羟基和仲羟基同时存在时，可选择性被氧化。 例如在铂存在下氧气即可选择性氧化伯羟基为羧酸, 上例子中在氧化后又随即发生内酯化反应生成最后的产物。,在一般条件下，醛基的活性要高， 通常优先发生反应；但某些情况下也可以获得相反的选择性。,2. 羰
7、基的选择性反应,通常认为，在这些条件下，醛基作为水合物被保护起来，这种水合物通过与铈离子络合而被稳定。在分离出产物后可以使醛基再释放出来。,3. 双键顺反式的选择性控制,3.1 通过炔烃的立体控制性还原,通常, 顺式烯烃主要通过非均相催化氢化获得；而化学还原法则大 都以反式选择性为主。,反式烯烃的生成与反应历程有关：,3.2 Wittig型反应,醛经Wittig反应生成烯烃的立体化学与ylide的性质有关，稳定ylide以E式产物为主，而不稳定ylide主要生成Z式产物。,五、选择性控制的间接途径,选择性的控制，除利用前面提及的控制反应条件、使用高选择性试剂和催化剂等方法之外，还有很多情况下因
8、缺乏这些控制反应的条件，而只能采用引入辅助基团（比如保护、活化及钝化）等间接的方法。,1、 定向控制Diels-Alder反应的区域选择性,2、引入手性辅助基团控制立体化学,缬氨酸,去甲麻黄碱,如何得到另一种异构体？,烃基化反应,引入手性辅助基团控制立体化学的一般过程,例一,3、引入保护基团实现多官能团化合物选择性反应,例二,产物,例三,Flexibilene, found in a marine coral, has an unusual 15-membered ring structure.,例四,抗疟药,哪种拆分方法好？,例五,合成,例六,4、通过加入活化官能团实现选择性反应,邻二醇类化
9、合物在酸催化下，失去一分子水重排生成醛或酮的反应，称为Pinacol重排反应。,反应机理：,对于不对称二醇，倾向于生成更稳定的碳正离子中间体：,Treatment of the unsymmetrical diol 49 with acid leads to loss of OH from what would be the more stable t-alkyl cation and hence, by hydrogen shift, to the ketone 51.,如何得到？,The alternative, more interesting rearrangement to give
10、 53 can be initiated by tosylation of the diol 49 in weak base. It is impossible to tosylate tertiary alcohols under these conditions, as both the t-alcohol and TsCl are large, so only the secondary alcohol becomes sulfonylated and so leaves, and the rearranged ketone 53 is the only product.,In Core
11、ys longifolene synthesis, the fused enone 54 was an important intermediate. Synthesis from the readily available Robinson annelation product 57 is very attractive, but this demands a ring expansion step such as the pinacol rearrangement of 55 of unknown selectivity. 1,2-Diols such as 55 normally com
12、e from the hydroxylation of an alkene, in this case the diene 56 which might be made by a Wittig reaction on the dione 57.,Every step in this sequence raises a question of chemoselectivity. Which of the two ketones in 57 is more reactive? Which of the two double bonds in 56 is more easily hydroxylat
13、ed? Which side of the ring migrates in the pinacol rearrangement on 55?,One of the ketones in 57 is conjugated, and one is not. The unconjugated one is less stable and we can therefore use thermodynamic control if we protect as an acetal, a reversible process. Of the two double bonds in 59, the one
14、outside the ring is more reactive towards electrophilic reagents. The tosylation route ensures that the right OH group leaves in the pinacol rearrangement with a weak Lewis acid, all is well. The synthesis therefore follows the route below, with all questions of chemoselectivity neatly solved. The acetal protecting group was also useful later in the synthesis.,57,本 章 完,
