α-手性醛酮的加成秘籍

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α不对称取代醛酮亲核加成产生哪种的新手性中心,在很长时间里是许多化学家相当感兴趣的问题。其中Cram提出的Cram规则作为教科书中最爱提的一条,大家一定不陌生。

Cram规则是以重叠式构象为基础的,其中有经典的三条下属规则,分别为1)非极性取代的开链式反应,2)螯合参与的刚性环式反应,以及3)有极性基团取代(如氯)的补充条款,如下图所示(虚线箭头表示从下侧进攻):
对3的一种理解是,由于C-Cl键与C=O间的偶极作用而处于反位,值得注意的是规则3的在预测中翻车率较高。
1966年Karabatsos提出了新的规则(当然叫Karabatsos规则啦),他发现一些情况下随着R基团增大,反应选择性不降反升。这在Cram体系下是无法解释的,他类比酮肟结构,认为络合的金属与不对称碳中心应该是反式的(事实上Cram规则预测亚胺翻车比较严重),基团与羰基是可以采取重叠的,主导反应构象的应该是亲核试剂与不对称基团的排斥。
如上所示XI中R’与s排斥最小,反应也最优势。
    除了上面两个规则外,Felkin-Anh规则被认为是一种更加合理的预测规则。它在保留Cram规则中的螯合环规则的基础上,提出了两种新的反应构象。如下图:

如上图所示,底物采取交叉式构象,亲核试剂与C=O成约103°发起进攻,这时面对好欺负的小基团s更为优势。右图则是含Cl等的情况,反应构象(不是热力学稳定构象)中吸电子基与sp2碳平面垂直,一些计算认为此时其反键轨道可以共轭稳定过渡态,从而协助试剂进攻。
我们不难发现,Cram规则与Felkin-Anh规则的预测结果是完全一致的。当然了,这也说明了极性取代的预测结果也同样容易翻车。
总结一下,目前看来解释更为通顺的还是Felkin-Anh规则,不过他与Cram规则的预测结果是一致的。我们必须清楚,这些规则只是一种判断方法,预测准确并不代表反应必然经过这一反应途径。
最后我们再说说那个很容易翻车的-Cl等吸电子取代基,后续研究发现,由于偶极作用、螯合作用等竞争并存,反应究竟采取什么方式是相当依赖溶剂、盐度等条件的,直接使用规则并不明智,这可能也是为什么它被提及较少的缘故吧。


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