导向基-钝化导向的主要手段

钝化导向的主要手段

摘要

本文介绍在有机合成中，采取钝化的手段进行导向，从而获得主要的目的产物。文章第一部分介绍了钝化导向基的基本含义，第二部分介绍了几种常见钝化的手段，第三部分是总结。

关键词：有机合成钝化手段

`一、导向基

1.1实验实例

先看一个实例

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我们想通过这个反应合成4-丙酸环己烯，那么从目标产物来看我们需要从β位切断然后与乙酸进行亲核取代反应，但是通过实验和理论我们会发现乙酸的α-H不够活泼，当反应进行时如果使用乙酸直接进行反应，那么反应将很难进行，所以我们必须增加断键部位的活性才能保证反应的正常进行。

于是，我们就想到了乙酯基，乙酯基能够使α-H活化，这个实验中选择的是丙二酸二乙酯为原料，活化后的中间产物为4-丙二酸二乙酯，而在完成任务后，将酯基水解成羧酸，再利用两个羧基连在同一碳上受热容易失去CO2的特征将导向基去掉。

这样我们就能够较容易的获得目标产物4-丙酸环己烯。

下面是实验反应方程式：

1.2导向基的介绍[1]

像上面的例子一样，当反应难以进行，为了使新进入原子或基团更容易的进入原分子的某一定位置，我们需要引入一个基团来抑制或者提高反应基团活性而引入的另一个基团参与反应，在结束后，将该引入基团去掉从而得到目标产物，则该引入基团称为导向基。（导向基不一定是目标分子本身所必需的组成部分，它是在合成过程中因其定位作用而引入,完成后又被去掉的基团。）

在有机合成中，由于有机物分子在一定的反应条件下，活性中心不一定是合成所需部位，而当引入导向基后能使反应分子的活性中心变成合成所需部位时，就需要引入导向基，即引入导向基能改变分子反应的活性中心，以适应有机合成的需要。

导向基通过电子效应和空间效应对反应中心产生影响。

1.2.1电子效应[2]

电子效应通过影响分子中电子云的分布而影响有机物的性质.根据电子效应传递的方式,可分为诱导效应(包括场效应”和共扼效应‘包括超共扼效应):根据取代基对电子的约束能力大小,电子效应分为供电子效应(+I、+C)和吸电子效应(-I,-C);根据分子是否存在于试剂电场中,电子效应分为静态电子效应(I S、C s和动态电子效应(I d、C d)。一般来说.共扼效应只存在于共扼体系中,诱导效应存在于一切键中。

我们在进行加入导向基反应时，通过利用电子云的空间排布，改变电子云的密度来增加或降低基团的活性。

1.2.2空间效应[3-4]

自由基是游离基反应过程中生成的活性中间体,它不稳定,一旦形成,马上就要反应.但是,如果在自由基碳原子周围有大的取代基,阻碍它与其它物种的反应,则此自由基的稳定性就增大.因此,空间效应对自由基的稳定性有显著的影响。

1.3 导向基应具备的条件

①便于引入——通过一两步反应，即可把导向基引入原料分子内预定的部位

②有利于合成的顺利进行——引入反应分子后，能明显的改变反应活性中心的位置，以适应合成的需要；

③便于去掉——完成预定的合成任务后，用化学方法略加处理，即可去掉导向基，以得到设计的目标分子的真实面目。

只有完全具备这三项条件的原子或基团，才可作为导向基，三者缺一不可。

1.4钝化导向基[5]

导向基分为活化导向基、钝化导向基和封闭导向基。为了使多官能团化合物的某一反应中心突出来而将其他部位“钝化”，或降低非反应中心的活泼程度而便于控制反应中心的基团，称为钝化导向基。其作用就是降低非反应中心的活性，以便合成目标分子。

二、钝化的合成导向

目前钝化导向的导向基应用较少，钝化导向技术的使用不如活化导向技术和封闭导向技术运用广泛，大多数的介绍围绕于活化导向方面，但钝化手段仍然是有机合成化学中必不可少的一部分，在合成化学产品时，我们通过引入钝化基团，降低基团的活性，能够有效的减少副反应的发生，促进目标实验的进行，最后将钝化基团通过化学手段消除，得到目标产物。这样不仅能够降低原料成本，同时还能够提高目标产物的纯度。

下面介绍几种最常见的钝化导向的手段。

2.1设计对-溴苯胺和邻-溴苯胺的合成路线。[6]

2.1.1分析

对-溴苯胺和临-溴苯胺在合成的过程中需要用苯胺做为底物来进行合成，但是我们知道苯胺的溴代可同时引入三个溴原子，且全都定位在氨基的邻对位，如果我们只使用原始的苯胺与溴进行亲电反应，那么将不能得到目标产物。因此就需要引入钝化基团，降低氨基的供电子效应。

一般钝化氨基常用方法是在氨基上引入酰基降低其供电子性。和氨基相比,乙酰胺基是一个中等强度的邻对位定位基。由于乙酰基的吸电子效应,氮原子上的孤电子对向苯环的离域减少,降低了苯环的活性。因此乙酰胺基上的乙酰基起了导向作用。当乙酸苯胺与溴反应时,只发生一元取代,并且由于空间阻碍几乎仅有对位取代物生成。

2.2 设计N-乙基苯胺的合成路线[7] 2.2.1分析

合成N-乙基苯胺时，拆分目标分子拆分时,可以将氨基位与乙基位切断，但是由于N-乙基苯胺属于仲胺，如果用常规方法由苯胺直接丙基化时即可得到N-乙基苯胺，这样切断不能防止多烷化反应的发生,因为产物比原料的亲核性更强，同时得到多烷基化副产物（如图），所以想要得到唯一产物，必须在氨基上引入钝化基团降低活性。

因此,考虑到降低产物的亲核性，可以采取的方法是将胺酰基化,然后再将生成的酰胺还原成所需的胺。所以目标分子应由苯酰胺还原制得，而苯酰胺则由乙酰氯和苯胺进行亲核取代:

HN

C 2H 5

HN

CCH 3

NH 2

O

H 3C

C

Cl

O

2.2.2合成路线

NH 2

NH

CH 3CH 2

NH

CH 3C O CH 3COOH CH 3COCl

SOCl 2

LiAlH 4

2.3. 设计间硝基苯胺的合成路线[8]

2.3.1分析

合成间硝基苯胺时，直接的反应应该是苯胺与硝酸的反应。但是硝酸具有强氧化性，如果直接进行反应硝酸会将氨基氧化。那么为了防止硝酸将氨基氧化，我们可以先用浓硫酸将氨基钝化，合成硫酸苯胺，来降低氨基的降低活性，之后在与硝酸进行反应这样就可以避免硝酸与氨基发生反应，之后再用碱性水溶液将硫酸中和即可得到目标产物。