08第八章环化反应.ppt

第八章 成环反应 环化，重接操作的合成应用 8.1 成环策略 环体系是有机化合物中的重要组成部分，其特殊的结构使得该类化合物的反应和性质均较为独特 环体系的建立包括： 建立新环的环化反应和对已有的环进行改进两种方法，如何建立新的环体系是研究的重点 建立新环的方法： 分子内关环反应（Dieckmann缩合等） 双边环化反应（D-A反应，电环化等） 8.2 单边环化的分子内反应 单分子环化反应： 分子反应存在分子内和分子间两种竞争的反应趋势，分子内反应成环，分子间反应成聚合物 分子内的环化反应是否较分子间反应容易发生，受四个方面的限制： 环的张力 分子的几何结构 同时形成双反应中心的要求 竞争性的其他分子内反应 环化反应的分类： 阳离子环化、阴离子环化、自由基环化、金属有机催化下的环化和卡宾插入 8.2 单边环化的分子内反应 阴离子环化原理： 阴离子环化主要是指环化反应中涉及阴离子中间体的反应 该类反应包含了碳负离子和其他阴离子参与的亲核环化反应，如酯基、氨基、羟基、巯基等官能团的反应 反应的实质是SNi反应（1或2）、1, 2加成或1, 4加成等负离子进攻的亲核反应。 8.2 单边环化的分子内反应 Baldwin规则： 受空间影响，相同条件下，有的反应可以发生而有的则相反，可用Baldwin规则预测反应能否发生 8.2 单边环化的分子内反应 Baldwin总结了立体和电子效应的影响，认为大多数环化反应受三个因素的影响： 环的大小：目标环的大小 杂化方式：进攻原子属于哪种杂化类型？ 断键方式：进攻原子进攻官能团的内侧还是外侧 外式（exo）电子成小环，内式（endo）电子成大环 8.2 单边环化的分子内反应 Baldwin规则的应用： Baldwin对环化反应的预测能够解释大多数现象，可以在反应前预测反应能否发生 该规则是在阴离子环化反应中得出的结论，但对阳离子和自由基环化反应也能预测 8.2 单边环化的分子内反应 违反Baldwin规则的情况： Baldwin规则是对已知的阴离子亲核反应机理的总结，违反Baldwin规则的反应也可能发生 该规则认为不能发生的反应在改变反应条件时仍能发生，但机理可能完全不同 8.2 单边环化的分子内反应 其他违反Baldwin规则的例子： 烯醇负离子的环化规则：Baldwin的扩展 8.2 单边环化的分子内反应 额外的参数： 烯醇负离子的内式：enolendo，双键在内部 烯醇负离子的外式： enolexo ，双键在外部 例如： 8.2 单边环化的分子内反应 阴离子环化总结： 这是成环最常用的方法。利用负离子的各种亲核反应成环，因此影响负离子产生的因素都能影响该类环化反应，例如： 使用不含α-氢的醛进行羟醛合环可以高产率的得到环化产物 8.2 单边环化的分子内反应 利用预制的烯醇负离子可以在敏感基团存在下合环 非碳负离子的阴离子合环在杂原子环类化合物的合成中应用广泛 8.2 单边环化的分子内反应 阳离子环化反应： 利用阳离子中间体进行合环的环化反应 该类反应应用也十分广泛，萜类化合物和甾体的合成中很多都是通过阳离子环化制备的 阳离子常使用碳正离子，其容易重排生成更稳定的化合物，因此能形成稳定的叔碳正离子及其他稳定的正离子的产率较高 8.2 单边环化的分子内反应 其他阳离子成环的例子： 研究较多的是稳定化碳正离子（与稳定基团相连）的环化反应，主要是亚胺鎓离子、酰亚胺鎓离子、氧鎓离子的反应 8.2 单边环化的分子内反应 自由基环化反应： 通过自由基反应得到环合产物的成环方法 与极性反应相比，自由基反应可以在中性条件下反应，从而避免副反应 与极性反应不同，自由基环化一般以五元环产物为主 自由基环化近年来得到了广泛关注，许多天然产物的合成反应利用了该类反应 8.2 单边环化的分子内反应 有机金属化合物催化的环合反应： 钯催化环合： 常见的是分子内的Suzuki反应、Heck反应和Stille反应 金属有机催化下的亲电环合反应： 金属有机催化剂的正离子首先与烯、炔等富电子基团配位使之活化，随后发生分子内亲核反应，亲核体（多为杂原子）进攻活化体而形成杂环化合物 卡宾插入反应： 重氮化合物在二价铑盐或铜盐作用下得到卡宾，随之插入（π键或σ键）得到五或六元环化产物 8.2 单边环化的分子内反应 烯烃复分解反应： 烯烃复分解反应不仅可以用于合成新的双键化合物，也是合成含双键环状化合物的好方法，合成大多通过催化剂存在下的闭环复分解反应进行 反应历程： 8.2 单边环化的分子内反应 催化剂：金属卡宾配合物（如钌催化剂）效果最好，应用最广 闭环复分解反应可以得到五元和六元环，也可以用于大环的合成 8.3 双边环化与环加成 六元环的合成: 六元环是结构上最为稳定