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第三章 有机反应的选择性与控制


+
H OH endo(10%)
定义:一个反应中可能生成两种空间结构不同的立体异构体, 生成的两种异构体的量不同,称反应具有立体选择性包括顺 反异构,对映异构,非对映异构选择性。这种反应常与作用 物的位阻、过渡状态的立体化学要求以及反应条件有关
CH3 H CHO Ph + CH3MgI
CH3 H
OH H +

THP醚脱保护方法:室温下,在酸性条件下
H+/H2O水解 稳定存在范围:中性或碱性条件下稳定,对 格氏试剂,烷基锂、氢化铝锂、烃化剂和酰 化剂等存在时均不受影响 应用范围:广泛用于炔醇类、甾体类,核苷 酸以及糖、甘油酯、环多醇和肽类;缺点: 不能在酸性介质中反应,并且将在体系中引 入一个新的手性中心
合成路线:
OH + HO C(CH3)3 H2SO4 OH Cl2, Fe Cl OH Cl
C(CH3)3 , AlCl3 OH Cl Cl + C(CH3)3
C(CH3)3
D
selectivity
O CO2Et [H] OH CO2Et NaBH4
O CO2Et
H
+
? [H]
O CH2OH
H 3O +
OH
OMEM O


2-甲氧基乙氧甲基醚的去保护方法:溴化锌/二氯甲 烷;四氯化钛/二氯甲烷。MEM醚的生成和裂解都 是在非质子性溶剂中进行的 在AcOH-H2O;TsOH/MeOH酸性条件下,不发生 裂解
OMe
OMe
催化氢解

与烯丙基或苄基相连的C-O键,C-N键易发生氢解 反应,苄酯、苄醚、苄胺的苄基可以氢解除去。而苄 基可用于羧基、醇及胺的保护基团,钯-碳是氢解 苄-氧键或苄-氮键的有效催化剂
N Ph O N Ph H2/Pd - C N Ph O N H
苄醚保护基的制备:由PhCH2Cl(氯苄)或 PhCH2Br/KOH(溴苄)烃基化制得 苄醚能稳定存在的范围:pH=1-14范围稳定, 亲核试剂、氧化剂、有机金属试剂、氢化物 还原试剂等存在时均不受影响 苄醚的去保护方法: 1)采用氢解方法,钯 -碳催化氢化(Pd-C催化氢解),特点是 其他醚键可以保留;2)Li或Na/液NH3可溶 金属(钠或钾液氨)还原法
Bzl, Bn
Me
R-O-CH2CH3OR
PhCH 2Cl/Py
Me2 SO4/NaOH
H2/Pd or Na/NH3
BBr3;HI
1、醚类保护基

1)甲基醚(Me醚)
例1:
HO CH3 HO COOH
合成:
OHHO CH3 HI H3CO COOH HO COOH (CH3)2SO4 DMF H3CO CH3 KMO4/H+

HO
7 6
8
1 1' O 2 3 2 4 OH
'
6'
5'
4' 3'
OH OH
OBn
BnBr,K2CO3 BnO
O OBn OH O
OBn
5 OH O
OH
1) MeI(过 量 ) , K2CO3 2)H2, Pd/C
HO
O OH OMe O 5-O-甲基槲皮素
OH
3)叔丁基醚
例二:
HO CH2C CH HO CH2C CCOOH
Br
Br
例二:
PhNH2 Br
PhNH
PhNH2
O PhNH2 Cl
RBr
RBr PhNH
O PhNH
R
LiAlH4
PhNR2
PhNH
利用封闭特定位置进行导向
例一:
NH 2 HNO3
NH 2
NO2
H 2SO4
N H 3HSO4 HNO3
N+H 3HSO4 NaOH
NH2
HNO3
NO2
NO2
Oxidation
CH3 H
OH CH3
Ph
CH3
Ph
H
67%
33%
NH2
SnCl2-HCl NO2 NH4HS
NO2
NO2
NO2
NH2
二、控制选择性的因素
热力学控制:由各个反应产物的稳定性来确定 动力学控制:由各个反应的反应速率确定

§3.2导向基的引入
Br
Br
Br
溴是邻、对位定位基团,怎样引入导向基?
合成路线:
5)、甲氧基甲醚(MOM)

制备:氯甲基甲醚或甲醛缩二甲醇将醇羟基甲氧甲 基化生成
ROH + ClCH2OCH3 NaH/THF ROCH2OCH3
ROH + CH3OCH2OCH3
P2O5/CHCl3
ROCH2OCH3



甲氧基甲醚能稳定存在的范围:pH=3-14范围稳 定,亲核试剂、氧化剂、有机金属试剂、催化氢化 (除酸性条件下)、氢化物还原试剂可溶性金属还 原等存在时均不受影响 甲氧基甲醚的去保护方法:盐酸甲醇溶液、盐酸 /THF溶液、硫酸/乙酸溶液 甲氧基甲醚遇酸的稳定性不如简单的醚,利用甲氧 基甲醚遇酸稳定性较差,可选择酸水解脱保护基。
O
MeO
MeO

叔丁基醚能稳定存在的范围:pH=1-14范围 稳定,亲核试剂、氧化剂、有机金属试剂、 催化氢化、氢化物还原试剂、可溶性金属还 原等存在时均不受影响
叔丁基醚对酸的稳定性比甲醚和苄醚差,利 用此点差异,选择性裂解叔丁基醚


叔丁基醚的去保护方法:无水三氟乙酸 (CF3COOH) 、三甲基硅碘或氢溴酸 (HBr- CF3COOH)
(H3C)3Si
2) 苄醚(Bn醚)
例二:
O Me Me OH O OMe Me Me OH
合成路线:
Me O Me OH PhCH2Cl O Me Me OCH2Ph
1) B2H6, THF 2) KOH/H2O2 3)KOH/MeI
Me Me OH
Me O
Me OCH2Ph H2, Pd/C
O
4)四氢吡喃醚(THP醚)
O HC HC CCH2OH CCH2O H+ O (i) CO2 (ii) H , H 2O
+
CCH 2O
O
C2H5MgBr THF
BrMgC
HO 2CC
CCH2OH
64 %
制备方法:由二氢吡喃与醇在H+催化下制备
H+ O O
+
ROH O O H+ R
-H+ O O R
BF3/RSH
ROH
Me2SO4 NaOH
ROMe
ROH
Mechanism for deprotection of methyl ether: Hard-soft acids and bases principle
R O
CH3 CH3I + ROSi(CH3)3 ROH + (CH3)3SiOH I
OH OH
O
O CO2Et
LiAlH4
O
O CH2OH
§3.3 Protecting Groups 保护基团
保护基应用的策略:
控制反应的区域选择性 提高反应的立体选择性
有利于多种产物的分离
提高反应的经济性
理想的保护基




能选择性地、容易地与被保护地基团反应,达到高的 转化率.(容易引入所要保护地分子) 与被保护基形成的结构能够经受住所要发生的反应的 条件,而不起反应 反应结束后,在不损及其余部分的条件下可以方便 的裂解脱出,脱出的保护基易于从反应物中分离除去 保护基容易得到,反应易操作,少污染等因素
3)立体选择性
1、化学选择性(chemoselectivity)
定义:不使用活化或保护等策略,反应试剂对不同 的官能团有不同的反应活性
如果反应中所使用的某种试剂对一个有多官能团的 分子起化学反应时,只对其中一个官能团起作用
O O +NaBH4
OH O OC2H5
OC2H5
2、 区域选择性(regioselectivity)
怎样改善?
合成路线
Activate
O O C2H 5ONa OC2H5 O O 10%KOH,加热 OC2H5 Ph Ph O O H +,加热 OK Ph OC2H5 O O O Na PhCH2Br
例二:
逆合成分析:
CO 2H
Br + CH3CO2H
合成路线:
+ CO2C2H5 CO2C2H5 (1)LiAlH4 (2)PBr3 Br
OCH2OCH3 O OCH2Ph HCl/MeOH O OCH2Ph OH
6)、2-甲氧基乙氧甲基醚(MEM)

制备:醇在氢化钠等强碱作用下形成烃氧基负离子 与2-甲氧基乙氧甲基氯(ClCH2OCH2CH2OCH3)反 应生成MEM醚或2-甲氧基乙氧甲基氯与叔胺形成的 季铵盐与醇直接作用
MEMCl/(i-Pr)2NEt CH2Cl2 THPO O THPO
§3.3.1 醇的保护
醚类 缩醛、缩酮类 酯类

Protecting groups for alcohols R-OH
Protecting agent Ac MEM Tceoc Structure of protevted alcohol O R O C CH 3 R-CH2-O-CH2-CH 2-O-CH3 O R-O-C-O-CH2-CCl3 O Tbeoc R-O-C-O-CH 2-CBr3 Tbeoc/Py TceocCl/Py Zn-Cu/AcOH Ac2O/Py MEMCl/Py NaOMe/MeOH or K 2CO3/ MeOH or NH 3/MeOH ZnBr2/CH2Cl2 Reagents Deblocking
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