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光学诱导光诱导有机合成反应

2022/07/16106 作者:佚名
导读:1 烯烃的光异构反应与光重排反应 烯烃参与的光化学反应很多,烯烃的光异构反应与光重排反应主要有一下五类反应。 1.1 光诱导顺反异构化反应 烯烃的光诱导顺反异构化反应是非常普遍的光化学反应,在有机合成以及制药工业中有一些成功的实例,如:在维生素D2类化合物的合成中将反式的化合物前提光异构生成顺式的维生素D2衍生物。 1.2 光诱导价键异构化反应 光诱导价键异构化反应可方便合成香料或贮能化合物。如:

1 烯烃的光异构反应与光重排反应

烯烃参与的光化学反应很多,烯烃的光异构反应与光重排反应主要有一下五类反应。

1.1 光诱导顺反异构化反应

烯烃的光诱导顺反异构化反应是非常普遍的光化学反应,在有机合成以及制药工业中有一些成功的实例,如:在维生素D2类化合物的合成中将反式的化合物前提光异构生成顺式的维生素D2衍生物。

1.2 光诱导价键异构化反应

光诱导价键异构化反应可方便合成香料或贮能化合物。如:降冰片二烯在电子转移或三重态光敏剂存在下,光诱导价键异构反应生成贮能化合物四环烷。

1.3 双-(π-甲烷)重排反应

这类反应很复杂,如1,4-戊二烯类化合物可发生双-(π-甲烷) 重排反应,生成乙烯基环丙烷类化学物。

1.4 光诱导δ迁移重排反应

δ迁移反应是指共轭烯烃体系中一端的δ键移位到另一端,同时协同发生π键的移位过程,这一过程也经过环状过渡态,但δ迁移的结果不一定生成环状化合物。根据H原子从碳链上转移的位置,有[10,12]、[10,14]、[10,16]等类型的δ迁移。

1.5 周环反应

有许多合成实例,其中麦角固醇或7-去氢胆固醇的光照单重态开环反应可分别合成预维生素D2和D3是利用光化学技术最为成功的例子。预维生素D2或D3进一步发生[10,16]δ迁移重排反应得到维生素D2或D3。由于光化学次级反应的发生,反应产物很复杂,为高产率得到预维生素D2或D3,直到目前这一反应仍然吸引着光化学家们研究兴趣。

2 光诱导的环合加成

2.1 光诱导[2 2]环加成反应

烯烃有着非常丰富的光化学,其中光诱导的[2 2]环加成反应研究最为普遍。光诱导[2 2]环加成反应可同时引入四个手性中心生成环丁烷,具有很高的转换效率;环丁烷进一步可发生断键、扩环或缩环反应。因此,在合成化学、机理研究、生物模拟等方面都有应用价值。反应在分子间与分子内都能发生;共轭双键、非共轭双链、羰基与其它杂原子的π2体系上都能进行这种反应,有非常多的合成与应用实例。如:呋喃类化合物通过[2 2]环加成反应合成一个四元环状化合物。

2.2 杂环双键[4 4]光环合加成反应生成交叉环合物

如:2-吡啶酮类化合物可以通过[4 4]光环合加成反应一步合成一个杂环化合物。 它含有三个环,4个立体中心和四个官能团,这样复杂的化合物,用热化学的方法是非常难以实现的。

3 烯烃的光氧化反应

自然界中有阳光和氧存在的地方都有光氧化反应的发生。特别是在光敏剂的存在下,使得光氧化反应更加丰富多彩。光氧化反应的研究在生物学、医学、有机物的降解等方面都有重要的意义,在有机合成上也占有特别重要的位置。Sch- enck将光敏氧化反应分成两类,即通过电子或质子转移的称Ⅰ型反应;通过能量转移产生单重态氧(1O2)发生的反应称Ⅱ型反应。

1O2的氧化反应具有高度的区域与空间选择性,往往是天然产物合成中的关键步骤。上述产物很难用热化学方法合成,这些产物进一步转换的产物在合成化学同样很有意义。

3.1 烯烃与单线态氧的[1 2]环加成反应

1O2可以与烯烃发生[1 2]环加成反应,生成的1,2-二氧环丁烷,保持原有的立体构型。除了少数共轭烯烃外,能够发生这种反应的多半是双链上带有杂原子取代基的富电子烯烃,如烯胺、烯醚、烯硫醚等。生成的二氧杂环丁烷一般不稳定,易于分解为相应的羰基化合物。

3.2 1O2与烯烃的[1,3]加成反应(“ene”反应)

1O2与烯烃的[1,3]加成反应伴随着从3位上的夺氢反应,产物仍为烯烃,因此称“ene”反应。氧与烯烃的加成与夺氢,总是发生在同面,具有立体专一性,反应不发生消旋,没有E/Z异构化产生,在合成上很重要。

1O2“ene”反应氧化产物为烯丙基过氧化氢不稳定,一般还原为相应的醇后,再行分离提纯。烯丙基过氧化氢的转换产物在合成上也会有用。在一些特殊烯烃为反应物时“ene”反应氧化产物还可能是环氧化物或其它过氧化物。“ene”反应在合成上不乏应用实例,如利用1O2“ene”反应可使双键移位,由α-蒎烯转化生成β-蒎烯,中间产物无需分离提纯,总产率达42%。这是当前文献报道中产率高,且较简便的转化方法。

3.3 共轭二烯与单线态氧的[1 4]环加成反应

1O2与共轭二烯的[4 2]加成反应生成内过氧化物,又可以进一步反应生成一系列其他化合物,在天然产物的合成中十分有用。由环戊二烯光敏氧化得到1,4内过氧化物,然后还原生成其二醇,即为前列腺素和茉莉酮的重要中间体。

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