有机合成的部位控制讲解.docx

有机合成中的部位控制一、控制选择的重要性众所周知有机合成在化学、生物、药物等学科乃至国民经济中都起着十分重要的作用。一个有机分子的特殊功能和生理活性往往与本身特定结构和专一的立体化学有关。任何的结构差异、构型的差异都会引起理化性质的变化有时甚至会起相反的作用[1]。例如：羟基醛具有顺反异构，順式（1）具有强烈的愉快的气味，可作为一种香料使用，而反式（2）毫无气味。又例震惊动世界的十九世纪海豹婴儿事件其悲剧的根源在于厂家没有把“反应停”药中的两个旋光异构体分开而是作为外消旋体来出售，而其中一个旋光异构体具有致畸作用导致了可怕的事件。上述两例都充分说明了有机合成中各种选择控制是十分重要的，我们只有掌握各种选择控制的策略和方法才能使化学反应在我们所需的部位上发生,以保证目标分子的顺利合成。二、控制选择的方法和策略有机合成中涉及到的各种选择控制可分为化学控制、区域控制及立体化学控制。要想有效地实现这些控制，首先依赖于对有机反应理论、各类反应类型及机理的透彻理解和掌握；依赖于对分子结构的电性分析，亲电性、亲核性、亲电试剂、亲核试剂之间的辩证关系；充分利用电性效应和空间效应去预测反应发生的活性大小以及反应的可能位置尽可能多地掌握有机反应中的立体化学问题。1、利用基团的反应活性的差异选择控制通常在使用逆合成法或合成子法设计有机化合物的合成路线时,常常因反应体系中各共存官能团或受官能影响的反应部位之间的相互影响，得不到预期的合成产物，这种现象我们称之为干扰。而在复杂的有机物合成过程中，这样的干扰因素是经常存在的,只有借助有效的反应部位控制方法，排除干扰,才能实现复杂有机化合物的合成。有机合成中的干扰因素，有的来自于同种分子的不同部位,有的则来自于合成体系中共存的其它化合物分子 ( 诸如反应物，产物、溶剂、催化剂等 )。根据希望反应部位和干扰部位的活性差异，可将干扰分成如下三种类型。第一类、两者活性一致。例如，我们希望的是A和B反应生成C，但由于C分子中受羧基影响的α位活性和A 近，也可以进一步和B发生反应生成D和E，在此C对A行成干扰。[2]第二类，虽然希望反应部位比不希望反应部位活性高，但在某些条件下希望反应部位显示不出它的优势。从空间位阻考虑，对位应比邻位反应活性高，但在室温下各部位都能发生反应，对位的优势表现不出来。第三类，希望反应部位没有不希望反应部位活性高。例如设计的合成路线使用逆合成法可以作如下分析[3]在合成时由于酮拨基比醋簇基的活性高，反应优先发生在酮淡基上,在这里干扰部位的反应活性高于希望反应部位。对于上述反应的干扰问题，我们可以选择适当的反应部位控制方法，在不需要改变整个合成路线情况下，同样能获得所需要的合成产物。第一、活化希望反应部位,提高其反应活性。例如第二、降低所有反应部位的活性例如，苯胺进行溴化合成对一溴苯胺时，常因邻位发生反应而生成三溴苯胺，所以，我们可先将氨基酰化，降低其供电子能力，降低苯环上各部位的反应活性，又因为酰基的引入，增大了邻位空间位阻，获得主产物:对一溴苯胺。[4]第三、钝化或封闭不希望起反应部位，降低其活性，达到排除干扰之目的。例如:解决上述所提出的合成问题。[5]封闭羰基，降低其活性，得我们需要的。象上述反应那样,只需要把两个轻基加以封闭，从而达到降低活性之目的，对于这类官能团的钝化或封闭，通常叫做官能团的保护。对那些受官能团影响的部位的干扰，我们可以用封闭干扰部位的方法加以排除。如：苯酚氯化制备2，6一二氯苯酚时，就可以把对位封闭起来，再进行基团转移，从而得到我们需要的产物第四、强化反应条件，创造动力学优势，使原来活性较低的希望反应部位发生反应，排除较高活性部位的干扰。例如:2,4一戊二酮的烷基化反应通常发生在受两碳基活化的 3一位上，若制1一位烷基化物，则可以按下列反应进行。[6]的碱催化烷基化反应，常发生在1一位，若要使 3一位烷基化，则有[7]第五，使用潜在官能团，即在反应分子中引入一个稳定的结构单元，它可由“转移性”的反应，转变成我们所需要的结构。MCPBA：过间氯苯甲酸在上例中若不用潜在官能团，直接使用进行反应的话，得到是Darzens反应的产物。第六，选择试剂的应用它既不需要改变合成路线，又可以避免使用其它排除干扰方法所带来的反应步骤的增加,是最理想的排除干扰方法。但由于专一性的反应试剂数目还较少，同时还存在着价格、来源等方面的间题，在有机合成中仍然受到限制。2、区域选择控制方法第一，利用空间位阻实现选择空间这种选择控制方法广泛应用于芳香族化合物的合成制备上，如合成一般情况下，联苯发生亲电取代反应，主要到对位，邻位是次要的产物。现想要邻位成为主要的产物，必须利用空间位阻闭塞住对来达到目的。常用的对位闭赛基有—SO3H、t—Bu-、烯胺基和烯硫基醚等。第二，利用活性中间体的稳定性差异