第十五章 周环反应(药学).ppt

第十五章 周环反应;一、特点 反应进行的动力 —— 加热（△）或光照（hv）。 反应过程经历一个环状的过渡状态，反应中化学键的断裂与形成是同时进行的 反应速度很少受溶剂、酸或碱、催化剂的影响，也不受自由基引发剂或抑制剂的影响。 反应具有高度的立体选择性——可用于合成特定结构碳骨架。;二、分类; 1965年，Woodward R B 和 Hofmann R 在总结了大量有机合成经验的基础上，提出了“分子轨道对称守恒原理”，从而揭开了周环反应的奥秘。 ;FMO（Frontier Molecular Orbital）——前线轨道理论： 分子在反应过程中，分子轨道起变化，优先起作用或者说起决定性作用的轨道: 一个是分子轨道中能量最高的填有电子的轨道，叫做能量最高已占轨道(HOMO—Highost Occupied Molecular Orbital)。 另一个是分子轨道中能量最低的空轨道，叫做能量最低空轨道(LUMO—Lowest Unoccupied Molecular Orbital)。; 为什么把注意力集中在前线轨道上呢？ 受原子相互作用（失去、得到或共用）的启发：起作用的是“价电子”。 因为分子的HOMO对其电子的束缚较为松弛，具有电子给予体的性质，而LUMO则对电子的亲和力较强，具有电子接受体的性质，这两种轨道最易互相作用，在化学反应过程中起着极其重要作用。 HOMO、LUMO统称为前线轨道，处在前线轨道上的电子称为前线电子。 ;1. π分子轨道的数目与参与共轭体系的碳原子数是一致的。 2. 节面数(电子云密度为0)由0→1→2…逐渐增多。 3 轨道数目n为偶数时，n /2为成键轨道，n /2为反键轨道。n为奇数时，(n-1)/2为成键轨道，(n-1)/2为反键轨道，1个为非键轨道。; ;第一节 电环化反应 ;究竟按哪种方式旋转对反应有利？ Woodward指出：对于单分子反应，成环时按哪种方式旋转有利，取决于HOMO。;4n个π电子体系; 结论：热反应（基态下的反应）—— 顺旋有利。 ;光反应：是激发态下的反应，其HOMO为ψ3;;二、含4n+2个π电子体系的电环化; 热反应：其HOMO为ψ3; 光反应：其HOMO为ψ4;;伍德沃德 — 霍夫曼规则 ;第二节 环加成反应; 前线轨道理论(FMO)认为： ; [ 2 + 2 ]环加成：; 结论： 热反应是对称性禁阻的。 光反应是对称??允许的。;; [ 4 + 2 ]环加成：即Diels-Alder反应; 对称性允许;对称性禁阻; 在加热条件下易于进行 是可逆反应 双烯体是S-顺式构象 活性——双烯体带有给电子基，亲双烯体含有吸电子基，对反应有利 立体化学——顺式加成规则 (实质是同面--同面加成）；内向加成（endoaddition)规则 定向作用——两个取代基在邻位或对位的产物为主要产物 ;70 %;顺式加成;90o C;+;[3+2]环加成(1,3-偶极环加成)(自学); 结论： 热反应 光反应 [ 2 + 2 ] 禁 阻 允 许 [ 4 + 2 ] 允 许 禁 阻; 第三节σ-迁移反应;;[1,j]σ-迁移反应(自学);[3,3]σ-迁移反应;（a）Claisen重排反应;相当于进行了两次Claisen 重排;;（b）Cope重排反应;Cope重排通常认为经过椅式过渡态