有机合成化学 黄宪_有机电化学合成_新编有机合成化学(3)

s ta u re n -te tra e n e

C60 (Buckminsterfullerane)

? ?

18

C180 《化学学报》，48，1216（1990）

?

?

C70

Taylor, R. et al, J. Chem. Soc., Chem. Commu., 1423 (1990).

1.3

?

有机合成方法学

19

好的合成反应的评价标准：

?

? ? ? ?

（1）高的反应产率

（2）温和的反应条件 （3）优异的反应选择性，包括化学选择性、区域选 择性和立体选择性等 （4）易于获得的反应起始原料

?

?

（5）尽可能使化学计量反应向催化循环反应发展

（6）对环境污染尽量少

1.3.1

热力学与动力学问题

20

在一定条件下，反应能否发生和进行的方向与限度如何，是 合成工作者最为关心的问题之一，即是合成的热力学问题。 它对新反应的设计与传统反应的改造具有重大意义。 △ G = △H -T△S △ G≤ 0，热力学上有利的反应

一般有机反应温度不高，除缩合反应以外，反应前后分子数 改变不大，故可忽略△S项，近似地由标准状态下的△H 判断反应的可行性。

即使热力学上合理的反应，由于没有涉及反应的进程和速度， 以致许多热力学上可行的反应因速度太小而毫无价值

。 反应速度问题靠动力学解决。动力学的过渡态理论认为，反 应分子之间通过形成过渡态才能得到产物：

A+B-C?[A ??? B??? C]

?

? A-B + C

过渡态形成的难易取决于活化自由能的大小， △G ?越大， ? 过渡态越难形成，反应速度也越小。所以，只有△G 21小 的反应才具有合成意义。 有机反应的方向很少是单一的，很多时候都伴随发生副反应， 形成竞争反应： A?B/C，产物的分布与产物的生成速度和稳定性有关。如果 B的稳定性大于C，而C的形成速度大于B时，在反应不可逆 的情况下，以形成速度大的C为主要产物，这时称为按动 力学因素控制。如果反应可逆，则以更稳定的B为主要产 物，这时称反应按热力学因素控制。在合成中，控制不同 的条件，可使反应受不同的因素控制而按需要的方式进行， 从而控制所需产物。

1.3.2

立体化学问题

立体化学是有机化学领域中的一个重要方面，也是有机合成 的一个值得注意的问题。它包括作用物、试剂和产物的立 体构型、反应的空间位阻、过渡态的立体化学要求以及不 对称合成等。

构型不同的有机分子，其化学性质有时会表现出某些差异。 22 例如，顺丁烯二酸可在较低温度下失水生成酸酐，也能发 生双烯合成反应；而反丁烯二酸则不行。光学活性的有机 分子，其反应性更为复杂，而且这种反应性的差异表现在 动力学的不同方面。

反应的立体进程关系产物的构型和分布。动态立体化学关于 过渡态以及中间体的优势构象与立体化学问题，不仅关联 反应的速度，而且还关联合成预定的目标能否实现。

例如内消旋2,3-二溴丁烷脱Br2得反式烯烃，而光学活性体 则得顺式烯烃，就是过渡态的优势构象不同所致。这种影 响，对环状反应物或经历环状过渡态而进行的反应将更为 突出。 在合成中为了得到指定构型的产物，需要利用立体专属性的 反应。例如，为了得到顺式环氧化物，就需要顺式烯烃与 过酸作用，而反式烯烃则得不到反式产物。这种反应是立 体专属性的。

其它例如SN2反应、催化氢化反应、酯的热消除反应等也都 23 是立体专属性的。

在合成中，利用光学活性的反应物或试剂作为诱导剂，形成 以某种立体异构体为主的合成策略称为不对称合成。不对 称合成的效率，一般用对映体过量的百分数％ee (enantiomeric excess percent)表示： ％ee = ％R-％S 0％ee表示产物消旋化，100％ee表示立体专属性反应。由于 R和S构型的百分含量很难测定，实际过程中，通常用某构 型的比旋光度与混合物的比旋光度之比来计算％ee，并定 义该比值为产物的光学纯度，用%op(optical purity percent)表示。它在数值