鋪反應
ua-sá-bih(ㄑㄧㄤˇ)鋪反應(英語:aldol reaction)是有機化學佮生物化學構建碳-碳鍵的重要反應。該反應由查爾斯 ・ 阿道夫 ・ 武茲佮亞歷山大 ・ 波菲里呢維奇 ・ 鮑羅丁佇一八七二年分別獨立發現,伊是講有 α 氫原子的交易抑是酮佇一定條件之下形成烯負離子,閣佮另外一人分化物分子發生加做反應,並形成 β-學基礎基化合物的一類有機化學反應。反應連接了兩个互基受質(頭仔反應使用皇)合成的 β-增加基酮產物,其號名號用著醇基的「ua-sá-bih」(ol)字佮鴟化物的「ua-sá-bih」(ald)字,嘛叫做「鋪排」(aldol)化合物。
典型的現代抹壁堵加做反應如上圖所示,即酮的烯負離子對穆的親核加成。反應了後,鋪排產物佇一定條件之下會當失一分子水形成 α , β-袂飽和淋基化合物,這時的曲痀反應佮脫水的過程會當講「鋪排和反應」。 佇學校反應當中會當參與反應的親核試劑有:烯醇、烯醇負離子、酮的烯醇、枋和其他的交關化物。佮之反應的親電試劑通常是受著酮抑是酮(包括真濟反應變種,如曼尼希反應)。 若親核試劑佮親電試劑無仝款,反應稱「交叉趨趨反應」;若親核試劑佮親電試劑仝款稱呼「抹壁二聚反應」。
發現佮發展的歷程
鋪反應首先由法國化學家查爾斯-阿道夫 ・ 武爾茨佮俄國化學家亞歷山大 ・ 波菲里呢維奇 ・ 鮑羅丁佇一八七二年分別獨立發現,上頭仔以氫氧化鈉為乙又加做反應之條件,產物是有四配基的趨化物,鋪排就按呢得等。因為極加反應的產物控制方法學猶未出現,交插插著反應總會產生大量無任何合成價值的副產物,除了利用簡單增酮分子的趨縮合反應會當用於合做共車袂飽和涂酮以外,該反應佇發現了後的近一个世紀內底一直無講泛用處。
抹壁堵反應頭一件具路站碑意義的事件出現佇一九五七年,彼个時陣美國西北大學的 H . E . 齊默曼(Zimmerman)和 M . D . 特拉克斯勒(Traxler)為解說格氏試劑介導的他萬諾夫反應中反式產物占優勢的問題,提出著名的六箍環過渡態模型,後人定定稱之齊勻曼-特拉克斯勒模型。該模型頭擺對立體化學角度分析抹壁的反應,指出烯醇鹽構型佮產物立體化學之間的對應關係,成做孵反應歷史上的第一个理論突破並佇真長的一段時間內成做後續的研究的關鍵指導理論。以後濟濟的實驗結果嘛證明這模型的準確度,依據模型設計的實驗大部份攏得著模型按算的立體化學結果。
二十世紀六十年代,核磁共振和 X 單晶衍射技術大力推動了立體化學的發展,嘛為著增加反應研究有真大的利便。通過氫譜內底得著的大量的積分、化學位徙、偶合常數等數據,通好快捷分析鑑定產物的立體化學結構;X 單晶衍射會當通過晶體衍射來分析化合物的絕對構形,啊若佇遮的背景之下挖反應的研究也開始沓沓仔升溫。
一九七三年日本北里大學教授向山光昭發現了用矽醇形態穩定烯醇以促成崩號反應的新方法,該發現為極加反應研究展開新一頁。向山鋪反應通過預先製備烯醇矽佮隱酮敆做伙了後佇路易斯酸催化之下反應著增加產物。因為產物的立體化學佮烯醇矽的構型之對應關係無閣符合齊勻曼-特拉克斯勒模型,所以提出向山開鏈過渡態的理論以解說相關反應結果。通過路易斯酸佇咧向山鋪排反應內底的研究,鋪排反應立體化學控制技術會當發展,並成做該增加反應立體化學三大控制方向之一。
二十世紀六十年代到八十年代是有機化學發展史上的重要時期,出現了濟濟毋著稱合成技術佮出名的有機化學家,如:野依良治嘛,巴里 ・ 夏普萊斯佮威廉 ・ 斯坦迪啥 ・ 諾而已斯。鋪排反應立體控制技術仝款是佇這段期間發生重大的突破。一九八一年哈佛大學教授大衛 ・ 埃文斯發明矣手性增加保庇配位基介導的毋著稱呼籲反應技術,第一遍實現懸對映選擇率的毋著稱呼籲反應。此外日本的向山光昭、克里明斯等攏佇這段時間咧塗石反應立體控制技術有誠大貢獻。
最近幾年,化學家對增加反應的研究集中佇咧催化劑的發現領域。真濟更新穎的催化劑出現,包括摃類佮抗體型催化劑、手性金屬錯合物催化劑,以及濟濟細份子催化劑。
有機合成中的地位佮意義
鋪排結構單元存在誠濟分子(包括天然產物佮合成份子)中。比如講,通過抹反應大規模合成的日用化學品季戊四醇佮心臟病藥物阿托伐伊汀。交易反應會所以應用廣泛,是伊共兩粒相對較簡單的分子敆做一粒較複雜的分子,而且通過形成兩粒新的手性中心(佇咧孵產物的 α-碳原子上,佇咧下述分子式當中標註)予分子閣較複雜。現代化學方法學毋但會當做到高收率的被被反應,而且會當控制反應產物的相對佮絕對立體化學構型(見下文立體選擇性一節)。 選擇性合成特定的手性異構物對現代藥物化學非常重要,因為無仝的手性異構物可能有完全無仝的臨床藥理學特性。
手性被鋪單元佇聚酮化合物內底較捷看著的,聚酮是佇咧生物有機體發現的分子。佇大自然,鋪催化聚酮發生偌重克萊森縮合反應。遮的反應產生的一个 , 三-二鋪基化合物可衍生出各種趣味的結構,其中一寡有強效生物活性,如強效免疫或制劑他克莫司、抗癌藥物盤皮海綿內址佮抗真菌藥物兩性黴素 B。毋著稱呼籲反應佇合成方法學的應用,予真濟傳統的天然產物分子合成做可能,而且佇真濟合成中成做關鍵步,如合成 littoralisone,福司曲星及 callipeltoside。
反應機理
被鋪反應的具體機理猶閣無確定,但這陣廣泛認可的機理有兩種:交著化物如果和酮會當轉化做烯醇抑是烯醇。𪜶的 α-碳原子攏親核,會使進攻活潑的質子抹化物,如質子化又閣,稱「烯醇機理」。
鋪化物抑是碳原子有活潑氫的有機物,會當抹基 α 位去質子形成烯醇負離子,該離子形態比虛醇佮虛醇閣較親核,會當直接來進攻親電試劑。捷看著的親電試劑是增加類化合物,啊若酮活性較低,這類反應機理講「烯醇負離子機理」。
若反應條件特別較烈,如:甲醇鈉作鹼,甲醇為溶劑的回流條件下,會發生縮合反應;為著避免這款情況會當降低溫度並使用溫和鹼如二異丙基胺基鋰,並使用四氫寢頭是溶劑,佇咧 − 七十八 °C 反應。雖然影響加做反應通常會當完全反應,煞無法度倒反。用強鹼處理增加做產物,會當搢向必解糊糊得著起始原料。鋪排和通常認為袂使倒反,毋過交插前輩反應動力學研究表明其實會當顛倒反應。
烯醇機理
咧酸催化的條件下跤,反應機理的頭一步是酸催化隱基異構成烯,並且質子啟動另外一分子彰基,使其高度親電。烯醇的 α 碳原子親核,會當進攻質子化學化物,了後脫質子形成學習慣。鋪排的產物尾手通常閣會繼續脫水得著袂飽佮枋化物。以下展示典型酸催化抹家己縮合反應:
酸催化鼻芳的反應機理
酸催化脫水
烯醇負離子機理
若催化劑是溫和的鹼,如氫氧根離子抑醇負離子,是四界反應會當通過形成共振穩定的虛醇負離子而且親核進攻另外一分子崩化物,形成學產物醇鹽,抑若家己脫水得著袂飽和趨化物。反應式展示了鹼催化趨勢自身增加反應的機理:
鹼催化又閣反應
圖例使用 −OCH 三做鹼
鹼催化脫水
反應通常毋著寫做簡單一步,見 E 一 cB 脫去反應
某一寡情況下反應只需要催化量的鹼,但大多數反應攏需要等當量的強鹼介導反應,如二異丙基胺基鋰(LDA)若無第二 ( 三甲基矽基 ) 胺基鈉(NaHMDS)。 這个情況下烯負離子的形成是袂當越頭的,一直到石頭產物的金屬醇鹽佇酸化處理後質子化,鋪排的產物才會當形成。
齊默曼-特拉克斯勒反應過渡態模型
有機反應過渡態是控制反應的關鍵要素之一。鋪反應的第一个過渡態模型是一九五七年由霍華德 ・ 齊恬曼佮馬喬里 ・ 特拉克斯勒提出的六元環過渡態模型,就如下圖所示齊默曼-特拉克斯勒模型,M 是由鹼帶入的金屬離子。運用建立佇咧環己礐仔頂懸的構象分析理論會當看出,存分子佇受烯醇進攻的時陣的構象形態主要是使允基兩爿較大的取代基處佇六元環平伏鍵的位置,因為會當使各官能基之間空間位阻上細,過渡態的能量嘛上細,致使優先形成相應立體構型的產物。
對圖內底仝款會當看出,α-碳上的立體構型由虛醇鹽的構型決定。Z 型烯醇主要生做順式鋪排,而且 E 型烯醇生做以反式抹做主的產物。值得注意的是,頂懸的順反構型是相對構型,因為存在兩種順式產物佮兩種反式產物。換言之,頂頭每一个產物對應兩種可能的絕對構型。
交叉曲痀反應的反應物控制
鋪排的一个主要研究方向是按怎「控制」反應產物,若是以下假定反應的兩粒毋著稱酮以乙醇做條件縮合。乙醇鈉的鹼性袂當共其中任意一粒酮的鄰位氫完全全脫去,但是會當共兩種酮攏形成少量的烯醇鹽鈉鹽。這意味著兩種酮分子毋但攏是藏佇的親電試劑,而且攏會當通過形成虛醇負離子成做親核試劑。落尾反應的結果是兩種親電試劑佮兩種親核試劑形成的四種產物。
所以乎,若希望得著交叉趨趨反應-產物內面的一種就必須嚴格的控制其中一个阻基分子成做親核試劑,另外一个保持親電的分子形式。
酸性
上捷用的控制方法是:兩種參與反應的枋基分子內底干焦一種具有 α 氫原子,干焦這種分子才有法度異構化成做虛醇式成做親核試劑。比如講,丙二酸址佮苯甲苯反應則只會形成一種產物。因為只有丙二酸址具有 α 氫原子而成做親核試劑,袂當進行烯醇化的苯甲苯到底只會當成做親電試劑:
丙二酸址非常易脫質子形成烯負離子,因為其他鋪基 α 位連接另外一組抹基。一 , 三-二鋪基形式能予形成的虛醇負離子閣較穩定,所以無需要足強的鹼就會當烯醇化。此效應會當引申出另外一種情形:準講是鴟鴞基邊有兩種 α 氫原子,煞猶原會當控制形成佗一種虛醇式。若兩種 α 氫原子酸性差異夠大,鹼就會著佮較酸的質子形成烯,酸性較弱的 α 氫原子是無受鹼影響。這種控制方法,只有酸性差異夠大而鹼毋過量的情況下。其應用佇亞甲基臨近佇咧兩組建基或者是氰基的分子內面較捷看著的,如 Knoevenagel 縮合反應佮丙二酸址合成的第一步。
料順序
另外一款常用控制選擇性的解決方案是先予其中一種阻化物形成烯負離子,然後佇動力學控制之下加入另外一堵化物。動力學控制決定矣正向鋪排加成反應愛明顯強欲反向鋪反應。欲達成這目的著愛滿足其他兩項條件:一、量化形成其中一種烯醇負離子;二、正向鋪反應明顯強欲虛醇離子的交換過程。捷看的動力學控制操作是使用二異丙基鋰佇 − 七十八 °C 落佮酮反應著虛醇負離子,了後沓沓仔加入追究。
烯醇佮烯負離子
互變異構
烯醇是涂抑是酮的異構物。佇咧少量酸抑是鹼的條件之虛醇佮涂酮會當相相轉化,屬於一種互變異構,抑是講伊叫做烯醇佮棕酮互相變做是異構物。酸性抑是中性的條件一虛醇無穩定,互變異構的反應平衡有利於徛酮而且不利過烯醇,所以廈酮內底干焦有微量的烯醇異構物。如下圖所示:
形成
相比酮式,通常虛醇式是一種無穩定的互變異構形態,有三種較穩定的烯醇化合物:一、形成烯醇的雙鍵佮分子內其他雙鍵共車。二、形成的虛醇式佮較大的芳香基團連接。三、形成的虛醇式的雙鍵碳原子直接連接濟粒氟原子。虛醇負離子會當通過兩種方法得著:一、強鹼(「 硬條件」)二、路易斯酸佮弱鹼(「 軟條件」)。
欲褪質子,立體電化學需要 α-碳-氫 σ 鍵著愛會當佮人講 π 軌域重疊。
立體化學
烯醇化的區域選擇
若無對稱酮佮鹼反應,有生做兩種「區域異構」烯醇的行向(失覺察本身的立體化學), 如:
三取代烯醇認為是「動力學控制」的烯醇,猶毋過四取代烯醇是認為是熱力學控制的烯醇。α 氫原子脫質子後形成的動力學烯醇相對位阻閣較細,褪質子閣較緊。總體來講,四取代烯木因為超共車,比三取代烯扣閣較穩定。烯醇區域異構物的比例真大程度受反應中鹼的影響。來講,動力學控制會當通過二異丙基胺基鋰佇 − 七十八 °C 落會到,而且有九十九:一的動力學產物;熱力學烯醇會當通過三本基甲基鋰佇室溫得著一:九的熱力學產物。一般來講,動力學烯醇閣較傾向佇低溫下形成相對離子化的金屬-氧鍵,顛倒反應中快速脫質子需要使用略過量的鹼,該鹼需要是強而且有高位阻的鹼。體積大的鹼只會著佮位阻細的氫原子,低溫的條件佮過量的鹼能防止佇初步烯醇化的時陣平衡轉化做閣較穩定的虛醇式。熱力學烯醇閣較傾向佇長的平衡時間佮閣較高溫,這種條件形成了相對共價的金屬-氧鹼而且使用少量強鹼。無夠量的鹼能同時脫去所有有響基分子的質子,無仝款的虛醇負離子佮枋基之間交換質子並形成平衡,對而且閣較穩定構型。這種選擇會當由揀選金屬離子佮溶劑來控制。
關於著無仝款的條件之下烯化的擴展研究已經開始。當代有機化學佇大多數的情況下,已經會當得著想欲的虛醇構型:
烯醇化方法
鋪酮基的 α 氫 pKa 一般為二十三左右。為著避免家己發生鋪排加成是需要使用如二異丙基胺基鋰的強鹼,才會當快速地使規个反應體系完全虛醇化。因為使用強鹼,而且提懸脫質子的選擇性,通常佇丙酮焦冰浴的低溫下反應,溶劑是通常用四氫喃、二氯甲烷等非質子極性溶劑。因為二異丙基胺基鋰(LDA)這類強鹼屬於硬鹼,所以這種方法屬於硬式烯醇化。若是使用路易斯酸先佮瑛酮基絡合,是會當極大的提懸 α 氫的酸性,就會使使用諸如三乙胺的弱鹼反應,對而且實現脫質子烯醇化,這種方法就屬於軟式烯醇化。
烯醇鹽的順反異構
烯醇抑是烯醇鹽相當於虛虛的衍生物顛倒有順反異構物。一般用 E 表示反式,Z 表示順式。見圖:
該烯醇的號名法佮烯烯體系有區別,規則是講:只要是枋基氧原子烯醇化了後佮雙鍵另外一爿的大基團處一爿的攏認為是順式,煞佮另外一个 R'的基團大細無關係。如:
圖例之烯醇鹽按照普通規則屬反式,因硫的原子序數比氧大抑若基團優先,毋過佇咧塗石反應的研究中屬順式。啊若對酮化物,大多數烯醇化的條件攏是得著 Z 烯醇。毋過對於址化物,大多數烯醇化的條件得著的是 E 烯醇。而且佇咧加入六甲基磷胺以後,該脫質子過程的立體選擇性會當佮頂懸比起來反倒爿。
烯醇形成的立體選擇性通用 Ireland 模型解說,雖然這款模型的準確度猶未確定,如果佇大多數的情況下無法度知影講佇中央體是單體抑是講低聚體;就算按呢 Ireland 模型猶原是理解烯醇化過程的有用工具。
Ireland 模型中,去質子化過程可能有六箍環過渡態。兩个親電取代基團當中偏大的基團(佇例當中,甲基比氫原子大)佇咧過渡態當中行向採取平伏鍵的位置,致使優先得著 E 構型的烯醇。佇以下的情形模型失效:溶劑體系對四氫喃變做二十三%的六甲基磷胺胺-四氫學會造成虛醇的立體化學發生倒反。
立體選擇性
鋪排真重要,因為其過程當生兩粒手性中心。有真濟相關的研究已經了解反應機理並會當通過無仝款的條件提懸反應選擇性。順反轉化通常使用 α 和 β 碳原子上的相對構型表示。
文獻嘛用過赤式/蘇式來號名一寡碳水化合物的立體構型。有機化學家對阮一直感興趣的問題是按怎控制允准反應,使四種可能產物內底的一種成做主要的產物,閣盡量減少其他異構物的生成。
烯醇雙鍵構型的影響
每一个烯醇的雙鍵構型攏確定主要產物相對立體構型,_ E _ 型雙鍵得著反式產物;_ Z _ 型雙鍵得著順式產物:
烯醇鹽的順反異構直接影響著交趾產物的立體化學,故須控制烯醇鹽的順反異構以期得著特定結構的虛醇鹽。佇胺類鹼作用落去,烯醇化的結果行向生成反式烯鹽,若是佇咧反應體系內添加六甲基磷胺(HMPA), 會當使寫講結果倒反。現象會使用「Ireland 模型」解說:
生成反式烯醇鹽的六元環過渡態大取代基間互相積壓程度細細、能量低,容易形成過渡態,進一步得著反式烯鹽;同理,生做順式的過渡態存在大取代基一 , 三-徛鍵互相左右,硩程度懸、能量上不利形成過渡態,故順式含量低。
鋪排反應研究的發展產生矣更為可靠的虛醇化技術,通過選擇無仝款的鹼佮路易斯酸催化劑,會當有效地產生百分之九十七以上的單一烯醇鹽。基本上來講,使用小位阻硼硬路易斯酸三氟甲磺酸二正丁基化硼(Bu 二 BOTf)佮大位阻鹼 N , N-二異丙基乙基胺(DIPEA)有利純生做順式烯鹽;反之,大位阻軟路易斯酸氯代二環己基硼硼(Cy 二 BCl)佮小位阻鹼的配合著有利於生做反式烯醇鹽。見下圖:
金屬離子的影響
烯醇金屬離子的佇確定交易反應的立體選擇性上有真重要的作用。硼試劑就定定用佇選擇刣頭反應的立體產物,因為其他的金屬離子(如鋰,a-lú-mih 抑是米)短。
硼-碳佮硼-氧鍵長分別是一爿四–一垺五 Å 佮一爿五–一孵六 Å,典型金屬-碳佮金屬-氧鍵長分別為一丈九–二嬸二 Å 佮二交零–二嬸二 Å。硼試劑予金屬原子「收予絚」過渡態予反應有閣較懸的立體選擇率。按呢乎,頂懸反應使用烯醇鋰負離子得著的順反比為四:一;煞使用二丁基硼烯是得著九十七:三的懸選擇性。
烯醇 α-手性中心的影響
抹壁的反應會發生「受質介導的立體化學控制」,也就是反應受質的手性會當影響產物的手性。若虛醇受質有 α 位手性中心,則會當完美控制立體化學。
E 烯醇之主要控制因素為一 , 三-烯丙位張力;而且 Z 烯醇,主要控制因素是防止一 , 三-位的雙直立鍵相互相作用。總模型如下:
為著欲予圖解閣較清楚,烯醇分子的立體化學被差向異構化;顛倒佇咧實際反應中,學的差向異構面嘛會當發生親核進攻反應。兩例中,一 , 三-順式的非對影體攏有利。這類立體化學控制的例有真濟:
親電試劑 α 手性中心的影響
當烯醇進攻的受質隱有 α 位手性中心,仝款會當完美控制立體化學。大多數的研究表明 _ E _ 一虛醇參與了 Felkin 非對影體的選擇;_ Z _ 烯醇參與反 Felkin 的選擇性。總模型如下所示:
因為 _ Z _ 烯醇必須通過有無穩定的順戊烷中間體抑是反 Felkin 旋轉異構物來反應,所以乎 _ Z _ 一虛醇佇咧這个例中降低了非對映選擇率,如下:
立體誘導的統一模型
若虛醇佮粉分子本來有手性,會當使用統一的立體化學模型以預測該「雙重手性區分別」的曲痀反應,這該模型需要同時考慮兩个因素:烯醇分子的空間位阻佮立體化學的對反應的影響,猶閣有四序的空間阻擋對反應的影響。一寡關於此模型的應用是落所示:
埃文斯鋪鋪烷化學
現代有機合成化學需要合成光學純的化合物。毋過允准反應生做兩粒手性中心,即形成四種手性異構物:
這馬已經發展出誠濟用佇咧控制相對手性(如順抑是講反)佮絕對手性化學(如 _ R _ _ S _ 構型)的方法。
一種廣泛使用的方法是埃文斯抹基保保庇酮法,由大衛 ・ 埃文斯佮同事佇二十世紀七八十年代發現,這種方法通過添加手性助劑來暫時建立手性烯醇。這手性助劑通過非對映選擇性反應將「手性」轉移到產物,了後脫除助劑,得著需要的對映體。
佇埃文斯的方法內面,引入的手性助劑是趨趨仔,抑若形成的影跡化物是一種孵亞胺。真濟彼个交趾試劑這馬攏已經商品化,而且會當買著兩種對映體,其售價大約是每一克十至二十箍。
鋪排酮的鋪排反應操作的過程簡單。Z 型烯醇會當通過「硼介導軟性烯醇化」得著順聰加合物。
通常單種非對映體會當知影加做伙結晶得著。就算成本懸而且只會當得著「順」產物,埃文斯學習可靠,用途廣泛。一寡斷裂助劑的方法如下:
構建築亞胺結構攏會發生選順佮選反知影加做反應,其允准形成四種當中三種手性組合:選順佮選反:
佇選順反應當中,兩種烯醇化的方法攏如預期的得著 _ Z _ 烯醇,毋過反應的手性化學並毋是受著鋪排酮抑是甲基手性中心控制。該法閣允准選擇組建聚酮的手性(一類有彼反合成子的天然產物)。
現代方法佮變化
抹壁堵反應的現代化學方法學發展出誠濟不對稱呼籲反應,遮的無對稱反應定使用催化量的手性配位基。做反應使用少量的光學純配位基,即時會使唌導形成光學純的影響反應產物,該反應嘛屬於一種「催化的非對稱」反應。根據催化劑的無仝會當將非對稱反應分類為以下幾種消息反應類型:
乙又又又閣反應
前文所述手性助劑主要的局限是因為 N-乙馮亞胺反應無選擇性。早期解決方法是暫時引入硫辱基團:
向山坪反應
向山鋪反應是佇路易斯酸,如三氟化硼抑是四氯化掩的催化下,矽烯分對鋪的親核加做反應。向山坪反應並無符合齊勻曼-特拉克斯勒模型。過來卡雷拉(Carreira)發現一種實用的利用矽烯酮縮的毋著稱合成法:使用有含趨的西爿崔化反應(見下圖)。 這種催化劑有懸度的對影選擇性佮廣泛的受質適用性,佇優化條件下跤,只需要百分之空抹五摩比的催化劑便會用得著懸收率而且懸對映體過剩(ee)落去共加做產物。該方法定定應用非支鏈脂肪族群,因為佇咧對映面兩爿的電性佮手性差別較細,該受質的親電性對催化毋對稱反應的通常較弱。
插烯物的向山岳過程閣會當發生催化非對稱性反應。下圖展示干焦對芳芳的有效反應,認為其機理佮金屬鍵合的手性二烯有關係。
可理民斯石川硫酮伸伸反應
最近發現的埃文斯助劑照其發現化學家號名做可理民斯(Crimmins)鋪硫酮催化劑,雖然袂赴埃文斯的反應實例中的數據,但這款催化劑會當使反應的收率、非對映選擇性佮對映選擇性攏真大提懸。優於早期的埃文斯助劑,鋪硫酮對乙抹抹壁反應原仔有效,而且克里明斯發現會當通過使用少量的 (-)-金雀花鹼得著「埃文斯順式」抑是「非埃文斯順式」落去共加做產物。該機理認為講是形成隱-鍵合六箍環過渡態反應,而且過渡態機理類似佇埃文斯助劑。
有機催化法
鋪反應的另外一上新的進展發現了可用手性的二級胺催化反應。這款二級胺佮酮反應會先形成烯胺中間體,並佮合適的被加成對映選擇性產物。胺佮柬化物反應得著的烯胺(類似一虛醇)可做親核試劑參與反應,而胺閣會對產物甪去重新進入催化循環。烯胺催化法大多基於有機細分子受質,屬有機催化。佇下圖當中,脯胺酸對於催化三酮的環化反應非常有效:
這个反應嘛叫 Hajos-Parrish 反應(閣稱 Hajos-Parrish-Eder-Sauer-Wiechert 反應)H-P 條件干焦需催化量的脯胺酸(百分之三摩量)。 因為過渡態的烯胺中間體比酮(前體)的烯醇式愈親核,因此該反應無諸如非手性反應的問題。這種策略實用的價值真懸,因為伊提供著簡單促成對影選擇性反應的方法,而且無需要使用貴參參抑是有毒的過渡金屬催化劑。佇二空空的時 BarbasIII 佮同事佇咧前人的基礎改善矣該方法,發現百分之三十摩量脯胺酸催化會使知影反應對影體過賰百分之九十九以上;啊若增加基丙酮受質是會使得著懸選擇性的順式雙枋基產物。
值得提起的是脯胺酸催化的趨勢反應無任何「非線性效應」(線性效應指產物對映選擇性的比例直接佮催化劑的光學純度相關)。 結合仝一个素標記得著的證據佮計算化學研究,假定的脯胺酸催化的趨勢反應機理想欲落:
這款策略允准有競爭雙徛叉鼻反應。通常兩爿捀之間的交叉鼻反應攏有競爭,毋才會予伊真會當做伙抑是隨機反應會當得著較濫產物。第一比如講下:
基於虛醇的形成反應會優先形成順式產物,有機催化形成的加成產物是選反的。真濟實例中,有機催化的條件會使非常的溫以防止濟聚化。毋過因為兩款親電試劑攏會當產生烯醇化質子,所以為著提懸選擇性著愛使用注射phóng-phuh咧沓沓仔滴加親電試劑加以控制。若其中一種原料無烯醇化的 α 氫原子抑是 β 邊仔鏈就會當實現會當控制加做反應。
麥克米倫佮同事佇二空空四年發現一个誠好的展示毋著有機催化抹壁堵反應的例,𪜶通過無仝的方法保護碳水化合物(糖仔類)。 傳統合成己糖的方法是使用多步保護、脫保護,計共需要八至十四步完成,有機催化法會使作用佇足濟相仝受質,而且干焦用兩步就會當順利完成。該反應使用了脯胺酸催化的 α 鋪基交易的二聚反應,然後幾步向山鋪排環化反應完成合成。
α 抹壁的二聚化反應愛防止消息加成物繼續加成反應。古早的研究表明會堪得 α-烷氧抑是 α-矽氧的保護基適用佇遮反應,因為擋會牢吸電子基團(如乙瀨基)的被攏無反應。保護後的青苔糖產物通過向山鋪排加成,了後半縮石頭化轉化做四種糖分子。這愛佇咧向山加成中適當控制非對映體,而且產物矽氧碳正離子會優先環化,毋是繼續激烈反應,葡萄糖、甘露糖、阿洛糖等就會當按呢做:
「直接」被鋪加成
普通的被鋪反應中,學化物攏脫質子形成烯醇。烯醇加入去到鋪船化合物中形成醇鹽,然後酸化佮後處理。有閣較好的方法,理論上會當毋免加步來操作,啊若無「直接」一步反應,想法是用金屬的催化劑佇皇家成過程中釋放。若問題是反應產生的醇鹽比原料閣較鹼。產物佮金屬離子牢牢,致使阻礙了伊佮暝基原料繼續反應。
埃文斯發現矣用矽基化趨趨加成物反應的方法,如矽試劑三甲基氯矽參與反應用佇代替金屬離子結合醇鹽,並允准金屬催化劑的循環利用。該法減少矣反應步數,降低了試劑來消磨,使反應較經濟而且適用佇工業領域。
一種最近由 Shair 發現講仿生合成法,使用 β-硫酮酸作為親核試劑。其中一半酮酸咧反應中脫箠。其過程非常類似通過聚酮合成趨來應用丙二-輔助 A。示例中的手性配位基為雙鋪喝配位基。趣味的是,芳香族佮支鏈脂肪族徛佇這个中間無法度誠好反應。
生物的曲痀反應
生物化學中的影響反應,如糖酵解反應的第二階段:一 , 六-二磷酸果糖分解做三-磷酸甘油扣佮二鋪基丙酮,該反應是由馮縮 A 催化的顛倒向鋪反應。猶閣如:學類佇咧生物中央體甲瓦龍酸當中的合成等。
參見
- 鋪排-季先科反應
- 貝里斯-希爾曼反應
- 他萬嗎夫反應
- 列福爾馬茨基反應
註解
參考文獻
外部連結
- Chem 兩百空六 Lecture Notes ( Fall 兩千空三 ) by D . A . Evans _ et al . _ , Harvard University ( pp . 三百四十五–三百七十二 )
- Chem 一百空六 Aldol Reaction Notes