羟醛反应立体选择性

Question

如题所述

Answer 1

羟醛反应因其产生的两个手性中心而备受关注，其选择性可以通过控制反应条件来优化。顺式和反式构型的转化是通过α-碳和β-碳原子上的相对构型来描述的，早期文献用赤式和苏式来表示某些碳水化合物的立体结构。

有机化学家们关注的核心问题是如何精准控制羟醛反应，以选择性地生成一种主要产物，减少其他异构体的形成。烯醇双键的构型至关重要，E型双键导致反式产物，Z型双键则生成顺式产物。烯醇盐的顺反异构对产物立体化学有直接影响，通过胺类碱和六甲基磷酰胺（HMPA）可以调控其异构体比例。

生成反式烯醇盐时，六元环过渡态中大取代基间的相互作用较小，有利于形成稳定的过渡态；反之，顺式过渡态则会受到1,3-位取代基挤压，形成困难。选择性烯醇化技术的发展使得使用特定催化剂组合，如Bu2BOTf和DIPEA（顺式）或Cy2BCl和小位阻碱（反式）来控制烯醇盐的立体构型。

金属离子，如硼，因其较短的键长在立体选择性中扮演重要角色，比如烯醇锂负离子下的“顺：反”比例为80：20，而二丁基硼烯醇则可以达到97：3的高选择性。底物的α-手性中心可以进一步影响反应产物的手性，E式烯醇受1,3-烯丙位张力控制，Z式烯醇则受1,3-位双键相互作用的限制。

在实践中，差向异构化现象在醛的立体控制中也起作用，1,3-顺式非对映体通常更有利。亲电试剂中的α-手性中心同样影响立体化学选择性，E式烯醇倾向于Felkin非对映体，而Z式烯醇倾向于反-Felkin选择性。

当羟醛反应涉及具有手性底物和醛时，一个统一的立体化学模型可以预测“双重手性区分”，模型需同时考虑烯醇、醛的空间影响以及它们各自的立体化学特性。