1、Chapter 4 Selectivity,4.1 Introduction,4. 2 化学选择性,在不使用保护基团的情况下，区分多官能团分子中不同官能团的能力，构成化学选择性。（称为：functional group differentiation）,分子中如有两个或两个以上的活性官能团，要使其中一个起反应，就要考虑：,（二）两个同类官能团中一个的反应，如：,（三）一个能重复反应的基团的反应，如硫醇的合成：,（一）两种不同官能团的相对活性，如：,判断准则：,（Yields：79%）,（二）当苄基官能团能起两次反应时，只有第一产物的活性小于起始原料时，反应才能成功：,（因为共轭，活性小于COC
2、l2）,（一）当有两种活性不同的官能团时，可以使较活泼的基团单独起反应。,（三）要使两个不同官能团中较不活泼的官能团进行指望的反应，一般要把较活泼的基团保护起来。,B中受共轭作用大于A，因而活性低。,故：不宜用H2S直接烷基化来合成硫醇，因为进一步可生成硫醚，可用（NH2）2C=S代替H2S。,（四）如果产物的活性小于起始原料，可以使两个相同基团之一起反应。,（五）运用统计学效应，可以使两个相同的官能团之一与当量试剂起反应，一般要求两个基团是隔开的。,（六）将两个相等的官能团变成一种衍生物（如酸酐）后者只能起一次反应：,（七）如果两个基团近乎相等，一般不能使他们之一反应。,一、选择还原,1.催
3、化氢化，试剂是金属催化剂Ni、Pd、Pt、Ru、Rh存在下加氢。,Basic information,还原的定义：有机化合物分子中央去氧或加氢的反应称为还原反应。,烯、炔烃和芳烃含有不饱和C-C键，可以用催化氢化法还原。氢化中常用的催化剂是非均相催化剂和均相催化剂。非均相催化剂：Pt、Pd，Raney Ni，Lindlar催化剂等。均相催化剂：三苯基膦氯化铑（Ph3P）3RhCl ,2.电子转移试剂，是用金属Na、Li、Mg、Zn、Fe、Zn等作电子源，是质子性溶剂如水，醇中试剂。,3.氢转移试剂，是用金属氢化物LiAlH4、NaBH4、B2H2及其衍生物。,4.低价氨和低价硫化合物，是用NH
4、2NH2（肼），N2H2（双亚胺）， Na2S，Na2S2O4等。,1. 优先还原醛、羰基（保护酮羰基）,有若干试剂，优先还原酮： NaBH4/Me2CHOH Brown，T 1，214（1957） NaBH(OAc)3 J.C.S. Chem.Commun 535(1975) 9BBN/Py J.O.C. 42 4169(1977) 9-硼杂双环3.3.1壬烷,2.优先还原酮羰基,在CeCl3（Cerium trichloride）存在下，NaBH4可以区别不同的酮羰基及醛羰基。,还原较不活泼二酮羰基。,3.不饱和羰基化合物的选择还原,1）有一些还原试剂，能选择性还原羰基，而保留烯键。,2）
5、选择还原碳碳双键，而保留碳氧双键,过渡金属的化学计量反应（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： 1.有空间阻碍；共轭烯酮反应显著减慢。 2.不适用于对碱敏感的底物。,Application：,Mechanism：,注
6、意：铁的价数及HFe(CO)4结构该反应被过量的CO强烈抑制，说明第一步为解离作用。,催化氢化：在有机化学中，大多数不饱和基团如： 、 、 、 、 以芳杂环等在适当条件下被催化还原，但被还原的难易程度不同。因此，选择活性催化剂和较低反应活性可以实现C=C的优先还原，近几年。出现了一些价格便宜，选择性好，效率高的新型催化剂，如铜-三氯化铝等。,1.选择性氧化仲醇羟基，保留伯醇羟基,有一些氧化试剂，可以优先氧化仲醇羟基。 如：Cl2-Pyridine T.L. 3059(1974)(Bu3Sn)2O-Br2 T.L. 4597NaBrO3-CAN T.L.23 539 (1982)CAN: Cer
7、ic Ammonium Nitrate,NaOCl in HOAc T.L. 4647(1982),e.g.,选择性氧化,2.优先氧化烯丙醇羟基,（1）用MnO2作氧化剂：二氧化锡是一种特别适用于氧化苄醇、烯丙基醇的氧化剂，在中性溶液中进行反应，生成相应的醛、酮，而不饱和键无影响。常用CH2Cl2、CHCl3、CH3COCH3、THF、DMSO等作溶剂，所用MnO2应具有活性，必须新制新用，可由硫酸锰和高锰酸钾在碱性条件下反应干燥得到。,（1）Oppenauer氧化 Oppenauer氧化是Meerwein-Ponndorf-Verley还原的逆反应。在醇铝化合物存在下，用羟基化合物丙酮或其他
8、酮作为氢接受体，使醇氧化成酮。分子中如有不饱和键，对酸敏感的基团以及易被氧化的基团（酚等）均无影响。,如：,注：在该反应中，-双键一般迁移成羟基共轭。主要用于甾体化合物的合成。 其机理为：,3.优先氧化伯醇羟基,血管紧张素的合成是通过优先氧化伯醇羟基得到。,其中：L-AlaL-丙氨酸 L-Pro脯氨酸 benzylPhCH2 PTSAP-toluenesulfonic acid 注意：一级比二级快 (1) TL 1973(1976) (2) TL 28 1603(1987) (1)、(2)均说明一级比二级快,4.Swern Oxidation 将敏感的醇氧化成醛酮,二甲亚砜与二环己基碳二亚胺（
9、DCC）、乙酐、三氧化硫等生成的加合物具有氧化能力，使醇氧化为醛、酮，产率高，此反应可用于核苷、甾体、生物碱、碳水化合物中羟基的氧化。,见:Tetrabedron,1978,34(1651-1660) 用草酸二酰氯（oxalyl chloride ）作活化剂（activator）为佳。 如：,又：12,ROH,DMSO,(COCl)2/Et3N J.A.C.S. 108 1035,1986,See:E.T.Corey ctal ,J.A.C.S.,1972,94,6190,5.用O2-Pt（cat）选择氧化伯醇羟基,ASorbopgranose B. 用于合成Vitamin C 山梨吡喃糖 抗
10、坏血酸（ascorbic acid）,Vitamin C L-ascorbic acid,6.选择性臭氧裂解,臭氧是由氧气通过臭氧发生器经高压放电制得，臭氧浓度可由臭氧于碘 化钾溶液反应后，用硫代硫酸钠标准溶液滴定碘测出。 The mechanism of Ozonization (formation 05 B):,用含臭氧715%的氧气与烯烃在低温下反应，生成臭氧化合物。,See:Acc.Chem.Res 16 421(1923) Argew Chem.Inted Engl. 14 745 1975,（1）分子内开环反应,（2）外来亲核试剂进攻,在Lewis acid的协助下。,环氧化物选择
11、性开环,（3）金属氢化物的选择性开环对2，3-环氧醇体系，用Red-Al试剂得到高选择性的1，3-二醇，用Diabal或LiBH4/Ti(OPr-i)4，则得到以1，2-二醇为主的产物。,（4）在Cu( I )存在下，碳负离子亲核试剂对2，3-环氧醇的反应一般都是选择优势进攻2-位，例如：,我们已知的：炔烃的非均相催化氢化得到顺式烯烃，而炔烃的化学还原法得到反式烯烃。 催化氢化试剂：Lindlar催化剂和P-2Ni催化剂化学还原法：Li-NH3（l）, LiAlH4和Red-Al,（1）通过炔烃的立体控制性还原,双键顺反式立体控制,醛与稳定的Ylide得到E产物为主，而与不稳定的Ylide主要
12、生成Z产物。在不同溶剂中也不同，如-烷氧基醛在甲醇与稳定Ylide主要生成Z式，如在苯或DCM中则易生成E烯烃。,（3）通过硫/硒氧化物等热消除等也可以达到几何立体异构体的要求。,（2）Witting反应,化学选择性加成,选择的原则：软亲软、硬亲硬 硬酸：具有较高的正电荷，亲电中心的原子小，极化度低，电负性高、用分子轨道理论描述是LUMO的能量高。常见：H+，碱金属正离子，碱土金属正离子，Al3+、Fe3+、BF3、等。 硬碱：亲核中心的原子电负性高，极化度低，难以被氧化，HOMO能量低。如：F-、OH-、AcO-、Cl-、CO32-、RO-、RNH2、NO3-、SO42-等。 软酸：具有较低
13、的正电荷，亲电中心的原子较大，极化度大，电负性低。如：过渡金属离子Cu+、Ag+、Pd2+、Pt2+、Hg2+、BH3、I2、Br2、-酸，卡宾等。它们的LUMO能量低。 软碱：亲电中心的原子电负性较低，极化度较大，易被氧化，它们的HOMO能量高。如：R2S、I-、(RO)3P、CN-、CO、PhH、H-、SR-等。,e. g.,一、邻基参与反应,另外在糖苷化反应中，常常利用邻位或空间因素的影响选择性地糖苷化。,邻基参与反应和模板反应 Template Reaction,二、模板反应,Breslow等运用仿生手段，引入模板实现对选择性反应的控制。 （一）将分子间的反应转换为分子内的反应，将试剂
14、通过一硬链连接于控制基团上。 （二）通过链长短的调节从而实现不同距离的区域控制。,分子之间的弱相互作用力：氢键、简单的Coulombian作用力、-堆集效应、疏水亲酯作用、拓扑键,分子识别、超分子和选择性反应,一、 主客体、微环境的反应控制 Breslow在环糊精上的工作，从主客体化学（Host-Guest Chemistry）设计一些人工酶并获得控制反应选择性。,大大促进反应，而且增加了endo产物的选择性。 Cause：两底物均在环糊精的空穴中，有利于过渡态的形成，如果空穴大小与底物不匹配，则不行。,这是近来有机合成化学的特色之一。所谓的“纳米化学”在很大程度上是分子之间相互作用或超分子体系的科学。 新概念：合成位置专一性的“DNA剪刀”，Kemps酸的自我复制，共价键与非共价键的卟啉装配、两亲分子的装配以及发散型分子胶束。 最近报道的：D-A反应的exo选择性反应是分子识别的成功应用。,二、分子互补与分子识别,
