“高等有機(jī)合成中的選擇性”論述

1、“高等有機(jī)合成中的選擇性”論述在當(dāng)代有機(jī)合成中，設(shè)計(jì)一個(gè)新的反應(yīng)和試劑或應(yīng)用某一反應(yīng)和試劑于目標(biāo)物的合成時(shí)，尤其在復(fù)雜分子合成中，反應(yīng)的選擇性是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。反應(yīng)的選擇性(Selectivity)是指一個(gè)反應(yīng)可能在底物的不同部位和方向進(jìn)行，從而形成幾種產(chǎn)物時(shí)的選擇程度。反應(yīng)的專(zhuān)一性(Specificity)是指產(chǎn)物與反應(yīng)物、條件在機(jī)理上呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，只產(chǎn)生一個(gè)產(chǎn)物的反應(yīng)并不一定是專(zhuān)一性反應(yīng)。由于這一點(diǎn)，專(zhuān)一性這一名詞一般較少使用采用。反應(yīng)的選擇性可以從反應(yīng)的底物和產(chǎn)物二方面來(lái)考察。通常可以大致分為三種選擇性：1. 化學(xué)選擇性(Chemoselectivity)不同官能團(tuán)或處于不同化學(xué)

2、環(huán)境中的相同官能團(tuán)，在不利用保護(hù)或活化基團(tuán)時(shí)區(qū)別反應(yīng)的能力，或一個(gè)官能團(tuán)在同一反應(yīng)體系中可能生成不同官能團(tuán)產(chǎn)物的控制情況。2. 區(qū)域選擇性(Regioselectivity)在具有一個(gè)不對(duì)稱(chēng)的官能團(tuán)(產(chǎn)生二個(gè)不等同的反應(yīng)部位)的底物上反應(yīng)，試劑進(jìn)攻的二個(gè)可能部位及生成二個(gè)結(jié)構(gòu)異構(gòu)體的選擇情況。如通常涉及的羰基的二側(cè)a位、雙鍵或環(huán)氧兩側(cè)位置上的選擇反應(yīng)、a,b-不飽和體系的1,2對(duì)1,4加成和烯丙基離子的1,3選擇反應(yīng)等。3. 立體選擇性(Stereoselectivity)這又可以分成兩類(lèi)：一類(lèi)是相對(duì)立體化學(xué)或非對(duì)映選擇性(Diastereoselectivity)的控制。第二類(lèi)是絕對(duì)構(gòu)型或?qū)?/p>

3、映選擇性(Enantioselectivity)的控制。前者還包括幾何異構(gòu)體的控制，以及引入手性輔助基團(tuán)的不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)。上例中I和III、II和IV之間為區(qū)域選擇性關(guān)系；I和II、III和IV之間為立體選擇性關(guān)系。在一個(gè)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的有機(jī)分子合成中，一般總要涉及上述的三種選擇性問(wèn)題，由于合成過(guò)程涉及的中間體常是多官能團(tuán)的，而目標(biāo)化合物又都是特定結(jié)構(gòu)的，因此，最理想的解決辦法就是采用高選擇性的反應(yīng)，因此尋找高選擇性的有機(jī)反應(yīng)是當(dāng)前有機(jī)合成方法學(xué)研究的主要課題。當(dāng)然，合成中也存在不少缺少有效的選擇性反應(yīng)的場(chǎng)合，于是不得不采用迂回的方法，如采用保護(hù)基團(tuán)、潛在官能團(tuán)或合成等當(dāng)體的方法，甚至改變合成路線(xiàn)采

4、用其它合適原料等。選擇性的控制，除利用前面提及的控制反應(yīng)條件、試劑、催化劑以及改變反應(yīng)環(huán)境、使用模板等方法之外，還有很多情況下因缺乏這些控制反應(yīng)的條件而只能采用輔助基團(tuán)等間接的方法。如要在高活性基團(tuán)或部位存在下選擇性地與低活性基團(tuán)或部位反應(yīng)，可以先將前者進(jìn)行保護(hù)或堵塞，然后在所需反應(yīng)完畢后再除去保護(hù)。其它還可以在底物上先引入定位基團(tuán)，從而改變選擇性，反應(yīng)后再除去，達(dá)到預(yù)期的目的,芳香族的取代反應(yīng)中較多采用這種定位基團(tuán)法。這里我們僅舉二個(gè)脂肪族的反應(yīng)例子,前者利用硝基的定向性控制Diels-Alder反應(yīng)的位置選擇性；后者則引入手性輔基達(dá)到在烯烴上對(duì)映選擇性環(huán)丙烷化的目的。自1828年德國(guó)科學(xué)家

5、Wohler合成尿素以來(lái)，一百七十多年間有機(jī)化學(xué)的發(fā)展逐漸形成了三個(gè)互相聯(lián)系和依存的領(lǐng)域。一是天然產(chǎn)物的分離、鑒定和結(jié)構(gòu)測(cè)定；二是物理有機(jī)化學(xué)；第三就是有機(jī)合成。有機(jī)合成是一個(gè)富有創(chuàng)造性的領(lǐng)域，它不僅要合成天然界含量稀少的有用化合物，也要合成天然界不存在的、新的有意義的化合物。有機(jī)合成的基石是各種類(lèi)型的合成反應(yīng)以及組合這些合成反應(yīng)以獲得目標(biāo)化合物的合成設(shè)計(jì)及策略。目前，隨著生命科學(xué)研究的推進(jìn)，人們對(duì)許多生命過(guò)程、功能本質(zhì)的認(rèn)識(shí)已深入到分子水平；而材料化學(xué)家也正在構(gòu)想分子水平的器件，合成十分復(fù)雜和特定功能結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子已成為有機(jī)化學(xué)家們十分重要的課題；另一方面，分子結(jié)構(gòu)理論也日趨進(jìn)步，提出了一系列理論上可能存在的有機(jī)分子結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的證實(shí)也有待于有機(jī)合成化學(xué)家的實(shí)踐。近二十年來(lái)，有機(jī)合成在這兩方面都取得了輝煌的成就，有機(jī)合成大師的一些杰作也曾一度被譽(yù)為是一種藝術(shù)而相互傳頌。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步也為有機(jī)合成增添了新的色彩，計(jì)算