3selectivity

1、chapter 4 selectivity4.1 introduction4. 2 化學(xué)選擇性在不使用保護(hù)基團(tuán)的情況下，區(qū)分多官能團(tuán)分子中在不使用保護(hù)基團(tuán)的情況下，區(qū)分多官能團(tuán)分子中不同官能團(tuán)的能力，構(gòu)成化學(xué)選擇性。（稱為：不同官能團(tuán)的能力，構(gòu)成化學(xué)選擇性。（稱為：functional group differentiation）分子中如有兩個(gè)或兩個(gè)以上的活性官能團(tuán)，分子中如有兩個(gè)或兩個(gè)以上的活性官能團(tuán)，要使其中一個(gè)起反應(yīng)，就要考慮：要使其中一個(gè)起反應(yīng)，就要考慮：n h2o ha c2o?（二）兩個(gè)同類官能團(tuán)中一個(gè)的反應(yīng)，（二）兩個(gè)同類官能團(tuán)中一個(gè)的反應(yīng)，如：如：ohhotscl/py?（三）

2、一個(gè)能重復(fù)反應(yīng)的基團(tuán)的反應(yīng)，（三）一個(gè)能重復(fù)反應(yīng)的基團(tuán)的反應(yīng)，如硫醇的合成：如硫醇的合成：s2-rbrsrrbrrsr?（一）兩種不同官能團(tuán)的相對(duì)活性，（一）兩種不同官能團(tuán)的相對(duì)活性，如：如：判斷準(zhǔn)則：判斷準(zhǔn)則：n h2o ha c2on h c o c h3o h（yields：79%） （二）當(dāng)芐基官能團(tuán)能起兩次反應(yīng)時(shí)，只有第一產(chǎn)物的活性（二）當(dāng)芐基官能團(tuán)能起兩次反應(yīng)時(shí)，只有第一產(chǎn)物的活性小于起始原料時(shí)，反應(yīng)才能成功：小于起始原料時(shí)，反應(yīng)才能成功：（因?yàn)楣曹棧钚孕∮赾ocl2）（一）當(dāng)有兩種活性不同的官能團(tuán)時(shí)，可以使較活潑的基（一）當(dāng)有兩種活性不同的官能團(tuán)時(shí)，可以使較活潑的基團(tuán)單獨(dú)起反應(yīng)

3、。團(tuán)單獨(dú)起反應(yīng)。（三）要使兩個(gè)不同官能團(tuán)中較不活潑的官能團(tuán)進(jìn)行（三）要使兩個(gè)不同官能團(tuán)中較不活潑的官能團(tuán)進(jìn)行指望的反應(yīng)，一般要把較活潑的基團(tuán)保護(hù)起來。指望的反應(yīng)，一般要把較活潑的基團(tuán)保護(hù)起來。ophclo+h2ncoohrophocoohrnhabb中受共軛作用大于中受共軛作用大于a，因而活性低。，因而活性低。故：不宜用故：不宜用h2s直接烷基化來合成硫醇，因?yàn)檫M(jìn)一步直接烷基化來合成硫醇，因?yàn)檫M(jìn)一步可生成硫醚，可用（可生成硫醚，可用（nh2）2c=s代替代替h2s。（四）如果產(chǎn)物的活性小于起始原料，可以使兩個(gè)相同（四）如果產(chǎn)物的活性小于起始原料，可以使兩個(gè)相同基團(tuán)之一起反應(yīng)。基團(tuán)之一起反應(yīng)。

4、no2no2nahsnaohno2nh2yields:90%（五）運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)效應(yīng)，可以使兩個(gè)相同的官能團(tuán)之（五）運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)效應(yīng)，可以使兩個(gè)相同的官能團(tuán)之一與當(dāng)量試劑起反應(yīng)，一般要求兩個(gè)基團(tuán)是隔開的。一與當(dāng)量試劑起反應(yīng)，一般要求兩個(gè)基團(tuán)是隔開的。（六）將兩個(gè)相等的官能團(tuán)變成一種衍生物（如酸酐）（六）將兩個(gè)相等的官能團(tuán)變成一種衍生物（如酸酐）后者只能起一次反應(yīng)：后者只能起一次反應(yīng)： （七）如果兩個(gè)基團(tuán)近乎相等，一般不能使他們之一（七）如果兩個(gè)基團(tuán)近乎相等，一般不能使他們之一反應(yīng)。反應(yīng)。一、選擇還原一、選擇還原 1.催化氫化，試劑是金屬催化劑催化氫化，試劑是金屬催化劑ni、pd、pt、ru、rh存在

5、下加氫。存在下加氫。basic information還原的定義：有機(jī)化合物分子中央去氧或加氫的反應(yīng)還原的定義：有機(jī)化合物分子中央去氧或加氫的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。稱為還原反應(yīng)。烯、炔烴和芳烴含有不飽和烯、炔烴和芳烴含有不飽和c-c鍵，可以用催化氫化法還原。氫化中鍵，可以用催化氫化法還原。氫化中常用的催化劑是非均相催化劑和均相催化劑。非均相催化劑：常用的催化劑是非均相催化劑和均相催化劑。非均相催化劑：pt、pd，raney ni，lindlar催化劑等。均相催化劑：三苯基膦氯化銠催化劑等。均相催化劑：三苯基膦氯化銠（ph3p）3rhcl 2.電子轉(zhuǎn)移試劑，是用金屬電子轉(zhuǎn)移試劑，是用金屬na、li、

6、mg、zn、fe、zn等作電子源，是質(zhì)子性溶劑如水，醇中試劑。等作電子源，是質(zhì)子性溶劑如水，醇中試劑。 3.氫轉(zhuǎn)移試劑，是用金屬氫化物氫轉(zhuǎn)移試劑，是用金屬氫化物lialh4、nabh4、b2h2及其衍生物。及其衍生物。 4.低價(jià)氨和低價(jià)硫化合物，是用低價(jià)氨和低價(jià)硫化合物，是用nh2nh2（肼），（肼），n2h2（雙亞胺），（雙亞胺）， na2s，na2s2o4等。等。1. 優(yōu)先還原醛、羰基（保護(hù)酮羰基）優(yōu)先還原醛、羰基（保護(hù)酮羰基）有若干試劑，優(yōu)先還原酮：有若干試劑，優(yōu)先還原酮：nabh4/me2choh brown，t 1，214（1957）nabh(oac)3 j.c.s. chem.co

7、mmun 535(1975)9bbn/py j.o.c. 42 4169(1977)9-硼雜雙環(huán)硼雜雙環(huán)3.3.1壬烷壬烷2.2.優(yōu)先還原酮羰基優(yōu)先還原酮羰基 在在cecl3（cerium trichloride）存在下，）存在下，nabh4可以區(qū)別不同的酮羰基及可以區(qū)別不同的酮羰基及醛羰基。醛羰基。還原較不活潑二酮羰基。還原較不活潑二酮羰基。 3.不飽和羰基化合物的選擇還原不飽和羰基化合物的選擇還原 1）有一些還原試劑，能選擇性還原羰基，而保留烯鍵。）有一些還原試劑，能選擇性還原羰基，而保留烯鍵。 2）選擇還原碳碳雙鍵，而保留碳氧雙鍵）選擇還原碳碳雙鍵，而保留碳氧雙鍵o過渡金屬的化學(xué)計(jì)量反應(yīng)

8、（過渡金屬的化學(xué)計(jì)量反應(yīng)（stoichiometic） reaction of transition metal hydrides。unsaturated aldehydes，ketones，esters，lactoues nitriles and diesters undergo clear reduction of the double bond with no reduction of the carbonyl group.主要限制：主要限制：1.有空間阻礙；共軛烯酮反應(yīng)顯著減慢。有空間阻礙；共軛烯酮反應(yīng)顯著減慢。 2.不適用于對(duì)堿敏感的底物。不適用于對(duì)堿敏感的底物。 applicati

9、on： mechanism： 注意：鐵的價(jià)數(shù)及注意：鐵的價(jià)數(shù)及hfe(co)4結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 該反應(yīng)被過量的該反應(yīng)被過量的co強(qiáng)烈抑制，說明第一步為解離作用。強(qiáng)烈抑制，說明第一步為解離作用。 催化氫化：催化氫化：在有機(jī)化學(xué)中，大多數(shù)不飽和基團(tuán)如：在有機(jī)化學(xué)中，大多數(shù)不飽和基團(tuán)如： 、 、 、 、 、 以芳雜環(huán)等在適當(dāng)條件下被催化還原，但被還原的難易程度以芳雜環(huán)等在適當(dāng)條件下被催化還原，但被還原的難易程度不同。因此，選擇活性催化劑和較低反應(yīng)活性可以實(shí)現(xiàn)不同。因此，選擇活性催化劑和較低反應(yīng)活性可以實(shí)現(xiàn)c=c的優(yōu)先還原，近幾年。的優(yōu)先還原，近幾年。出現(xiàn)了一些價(jià)格便宜，選擇性好，效率高的新型催化劑，如銅出現(xiàn)

10、了一些價(jià)格便宜，選擇性好，效率高的新型催化劑，如銅-三氯化鋁等。三氯化鋁等。 ccno2cocoorcchcnohc+choh2/pd-cchoaroaroraneyni/h21.1.選擇性氧化仲醇羥基，保留伯醇羥基選擇性氧化仲醇羥基，保留伯醇羥基 有一些氧化試劑，可以優(yōu)先氧化仲醇羥基。有一些氧化試劑，可以優(yōu)先氧化仲醇羥基。如：如：cl2-pyridine t.l. 3059(1974) (bu3sn)2o-br2 t.l. 4597 nabro3-can t.l.23 539 (1982) can: ceric ammonium nitrate naocl in hoac t.l. 4647

11、(1982) e.g. ohohohoce(so4)2/nabro3aq ch3cn80oc,2h,(86%)hoohnaocl(1.86m)hoo選擇性氧化2.2.優(yōu)先氧化烯丙醇羥基優(yōu)先氧化烯丙醇羥基 （1）用）用mno2作氧化劑：作氧化劑：二氧化錫是一種特別適用于氧化芐醇、烯丙基醇的氧二氧化錫是一種特別適用于氧化芐醇、烯丙基醇的氧化劑，在中性溶液中進(jìn)行反應(yīng)，生成相應(yīng)的醛、酮，而不飽和鍵無影響。常用化劑，在中性溶液中進(jìn)行反應(yīng)，生成相應(yīng)的醛、酮，而不飽和鍵無影響。常用ch2cl2、chcl3、ch3coch3、thf、dmso等作溶劑，所用等作溶劑，所用mno2應(yīng)具有活應(yīng)具有活性，必須新制新用

12、，可由硫酸錳和高錳酸鉀在堿性條件下反應(yīng)干燥得到。性，必須新制新用，可由硫酸錳和高錳酸鉀在堿性條件下反應(yīng)干燥得到。（1）oppenauer氧化氧化oppenauer氧化是氧化是meerwein-ponndorf-verley還原的逆反應(yīng)。在醇鋁化還原的逆反應(yīng)。在醇鋁化合物存在下，用羥基化合物丙酮或其他酮作為氫接受體，使醇氧化成合物存在下，用羥基化合物丙酮或其他酮作為氫接受體，使醇氧化成酮。分子中如有不飽和鍵，對(duì)酸敏感的基團(tuán)以及易被氧化的基團(tuán)（酚酮。分子中如有不飽和鍵，對(duì)酸敏感的基團(tuán)以及易被氧化的基團(tuán)（酚等）均無影響。等）均無影響。 如： 注：在該反應(yīng)中，注：在該反應(yīng)中，-雙鍵一般遷移成羥基共軛。

13、主要用于甾體化合物雙鍵一般遷移成羥基共軛。主要用于甾體化合物的合成。的合成。其機(jī)理為：其機(jī)理為：rrchohal(och(ch3)23al(och(ch3)22rrcho+al(och(ch3)22rrchoo+crroal(och(ch3)22ohal(och(ch3)23orr+3.3.優(yōu)先氧化伯醇羥基優(yōu)先氧化伯醇羥基 血管緊張素的合成是通過優(yōu)先氧化伯醇羥基得到。血管緊張素的合成是通過優(yōu)先氧化伯醇羥基得到。phconhphhnhch3onhco2rhcohch3phconhphhnhch3onhco2rhphconhphhcohohpy so3dmsoch3ch2-(i-pr)2netch

14、2cl2.,phconhphhcohch3chol-ala-l-pro,benzylester ptsa saltnabh3cn,nahco3 sa sievesthf .tcohch3其中：其中：l-alal-al-丙氨酸丙氨酸l-prol-pro脯氨酸脯氨酸benzylphchbenzylphch2 2ptsap-toluenesulfonicptsap-toluenesulfonic acid acid注意：一級(jí)比二級(jí)快注意：一級(jí)比二級(jí)快(1) (1) tl 1973(1976)tl 1973(1976)(2) tl 28 1603(1987) (1)(2) tl 28 1603(198

15、7) (1)、(2)(2)均說明一級(jí)比二級(jí)快均說明一級(jí)比二級(jí)快 4.swern oxidation 4.swern oxidation 將敏感的醇氧化成醛酮將敏感的醇氧化成醛酮二甲亞砜與二環(huán)己基碳二亞胺（二甲亞砜與二環(huán)己基碳二亞胺（dccdcc）、乙酐、三氧化硫等生成的加合物）、乙酐、三氧化硫等生成的加合物具有氧化能力，使醇氧化為醛、酮，產(chǎn)率高，此反應(yīng)可用于核苷、甾體、具有氧化能力，使醇氧化為醛、酮，產(chǎn)率高，此反應(yīng)可用于核苷、甾體、生物堿、碳水化合物中羥基的氧化。生物堿、碳水化合物中羥基的氧化。見見:tetrabedron,1978,34(1651-1660)用草酸二酰氯（用草酸二酰氯（oxa

16、lyl chloride ）作活化劑（）作活化劑（activator）為佳。）為佳。如：如：又：又：12,roh,dmso,(cocl)2/et3nj.a.c.s. 108 1035,1986see:e.t.corey ctal ,j.a.c.s.,1972,94,6190 5.5.用用o o2 2-pt-pt（catcat）選擇氧化伯醇羥基）選擇氧化伯醇羥基 asorbopgranose b. 用于合成用于合成vitamin c 山梨吡喃糖山梨吡喃糖 抗壞血酸（抗壞血酸（ascorbic acid） vitamin c l-ascorbic acid6.6.選擇性臭氧裂解選擇性臭氧裂解 臭氧

17、是由氧氣通過臭氧發(fā)生器經(jīng)高壓放電制得，臭氧濃度可由臭氧于碘臭氧是由氧氣通過臭氧發(fā)生器經(jīng)高壓放電制得，臭氧濃度可由臭氧于碘 化鉀溶液反應(yīng)后，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碘測(cè)出。化鉀溶液反應(yīng)后，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定碘測(cè)出。the mechanism of ozonization (formation 05 b): 用含臭氧用含臭氧715%的氧氣與烯烴在低溫下反應(yīng)，生成臭氧化合物。的氧氣與烯烴在低溫下反應(yīng)，生成臭氧化合物。 see:acc.chem.res 16 421(1923) argew chem.inted engl. 14 745 1975 （1）分子內(nèi)開環(huán)反應(yīng)）分子內(nèi)開環(huán)反應(yīng)（2）外來親

18、核試劑進(jìn)攻）外來親核試劑進(jìn)攻在在lewis acid的協(xié)助下的協(xié)助下。環(huán)氧化物選擇性開環(huán)（3）金屬氫化物的選擇性開環(huán)）金屬氫化物的選擇性開環(huán) 對(duì)對(duì)2，3-環(huán)氧醇體系，用環(huán)氧醇體系，用red-al試劑得到高選擇性的試劑得到高選擇性的1，3-二醇，用二醇，用diabal或或libh4/ti(opr-i)4，則得到以則得到以1，2-二醇為主的產(chǎn)物。二醇為主的產(chǎn)物。buooohbuoohbuoohohohred-al/thf/dibal/ph/rt+oc-20150:11:13（4 4）在）在cu( i )存在下，碳負(fù)離子親核試劑對(duì)存在下，碳負(fù)離子親核試劑對(duì)2，3-環(huán)氧醇環(huán)氧醇的反應(yīng)一般都是選擇優(yōu)勢(shì)進(jìn)

19、攻的反應(yīng)一般都是選擇優(yōu)勢(shì)進(jìn)攻2-位，例如：位，例如： 我們已知的：炔烴的非均相催化氫化得到順式烯烴，而炔烴的化學(xué)還我們已知的：炔烴的非均相催化氫化得到順式烯烴，而炔烴的化學(xué)還原法得到反式烯烴。原法得到反式烯烴。催化氫化試劑：催化氫化試劑：lindlar催化劑和催化劑和p-2ni催化劑催化劑 化學(xué)還原法：化學(xué)還原法：li-nh3（l）, lialh4和和red-al （1）通過炔烴的立體控制性還原）通過炔烴的立體控制性還原雙鍵順反式立體控制醛與穩(wěn)定的醛與穩(wěn)定的ylide得到得到e產(chǎn)物為主，而與不穩(wěn)定的產(chǎn)物為主，而與不穩(wěn)定的ylide主要生成主要生成z產(chǎn)物。在產(chǎn)物。在不同溶劑中也不同，如不同溶劑中

20、也不同，如-烷氧基醛在甲醇與穩(wěn)定烷氧基醛在甲醇與穩(wěn)定ylide主要生成主要生成z式，如在式，如在苯或苯或dcm中則易生成中則易生成e烯烴。烯烴。oochoph3p=chco2etch2cl2,cat,hoacmeohooco2etoooocco2et+946:10:90（3）通過硫）通過硫/硒氧化物等熱消除等也可以達(dá)到幾何立體異硒氧化物等熱消除等也可以達(dá)到幾何立體異構(gòu)體的要求。構(gòu)體的要求。 （2）witting反應(yīng)反應(yīng) 化學(xué)選擇性加成 選擇的原則：軟親軟、硬親硬選擇的原則：軟親軟、硬親硬硬酸：具有較高的正電荷，親電中心的原子小，極化度低，電負(fù)性高、硬酸：具有較高的正電荷，親電中心的原子小，極化

21、度低，電負(fù)性高、用分子軌道理論描述是用分子軌道理論描述是lumo的能量高。常見：的能量高。常見：h+，堿金屬正離子，堿金屬正離子，堿土金屬正離子，堿土金屬正離子，al3+、fe3+、bf3、等。、等。硬堿：親核中心的原子電負(fù)性高，極化度低，難以被氧化，硬堿：親核中心的原子電負(fù)性高，極化度低，難以被氧化，homo能能量低。如：量低。如：f-、oh-、aco-、cl-、co32-、ro-、rnh2、no3-、so42-等。等。軟酸：具有較低的正電荷，親電中心的原子較大，極化度大，電負(fù)性軟酸：具有較低的正電荷，親電中心的原子較大，極化度大，電負(fù)性低。如：過渡金屬離子低。如：過渡金屬離子cu+、ag+

22、、pd2+、pt2+、hg2+、bh3、i2、br2 2、-酸，卡賓等。它們的酸，卡賓等。它們的lumolumo能量低。能量低。軟堿：親電中心的原子電負(fù)性較低，極化度較大，易被氧化，它們的軟堿：親電中心的原子電負(fù)性較低，極化度較大，易被氧化，它們的homo能量高。如：能量高。如：r2s、i-、(ro)3p、cn-、co、phh、h-、sr-等。等。 e. g.一、鄰基參與反應(yīng)一、鄰基參與反應(yīng)另外在糖苷化反應(yīng)中，常常利用鄰位或空間因素的影響選擇性地糖苷化。另外在糖苷化反應(yīng)中，常常利用鄰位或空間因素的影響選擇性地糖苷化。 鄰基參與反應(yīng)和模板反應(yīng)template reaction 二、模板反應(yīng)breslow等運(yùn)用仿生手段，引入模板實(shí)現(xiàn)對(duì)選擇性反應(yīng)的控制。等運(yùn)用仿生手段，引入模板實(shí)現(xiàn)對(duì)選擇性反應(yīng)的控制。（一）將分子間的反應(yīng)轉(zhuǎn)換為分子內(nèi)的反應(yīng)，將試劑通過一硬鏈連接