立体选择性自由基反应(3)
自由基的反应和其他离子型反应不同,由于自由基高度活泼,因而迁移性更好,动力学控制便常常强于热力学控制。我们先来看一下立体电子效应的引入以及一些实例。
在基础有机化学中,我们已经学过了羟醛缩合反应,使用两分子醛或酮缩合得到一分子羟基醛酮,进而脱水制备α,β-不饱和醛酮,从而得到Michael加成的底物,为甾体的合成奠定了基础。
因而,控制羟醛缩合反应的立体选择性就至关重要。一般情况下,预测羟醛缩合的立体化学常常采用Zimmerman-Traxler模型。该模型结合了空间斥力、电子效应、螯合效应和立体电子效应,可以预测Evans试剂的立体选择性。(参考网站:https://chemistry.stackexchange.com/questions/35550/why-do-zr-sn-and-ti-enolates-form-syn-aldols-selectively)参与反应的羰基化合物有四种结合方式:如果我们给羰基化合物的羰基两侧(称为潜手性面)起个名字,不妨称为Si面和Re面,就得到面对面的四种情况:Re-Re,Si-Si,Re-Si,Si-Re。
另外,我们对分子引入共面的概念,考虑一根化学键,以此为轴,得到一组共轴的平面,这些平面中,只有一个通过化学键外一点。这样一来,通过一根化学键和一个原子的位置唯一确定一个平面。在这个平面上,规定电子对方向相对原子朝外,化学键方向相对参考原子朝外。使用向量的方式规定了电子的平行(不是自旋平行),以及反向平行。我们常常省略“共面”这个词,因为平行和反平行的定义已经包含了“共面”的涵义。
现在我们来看一下自由基反应的立体电子效应。对于含有长链的羰基化合物,偶极-偶极相互作用就对反应构象起了巨大作用,不同的偶极相互作用可以有效降低体系能量,降低分子极性,从而改变溶剂化情况。
在螯合过渡态体系中,螯合的化学键会产生更强的偶极作用,因而此时的构象更为稳定。相比于空间位阻,偶极相互作用仅依赖于化学键的电子分布,从而比立体效应更加容易判断。
很显然,在配合物控制的不对称反应中,立体电子效应就弱于空间位阻的影响,由于配合物可以随时转换,采取稳定的结构,但是产生的结果是不变的。