7-极性颠倒

C2H5OCH=CH2
O CH3-CH CN
OC2H5 C-CH3 H
LiNR2
O CH3-C CN
OC2H5 C-CH3 H
H+
O
O CH3CO
目标分子
合成子与稳定性：
• 先看下列分子的拆开：
R OH X R
R’
C
R’
C
O
+
X-
+
H+
• 这种拆开方法是否可行，要看X-的稳定性。
• 例如：
R C OH R C O
S R S Li+
• 膦叶立德：
Ph3P-CH2-OCH3
+
n-BuLi
Ph3P
H C OCH3
H + Ph3P=C Li OCH3
• X交换Mg：
C X (a1)
Mg
C MgX (d1)
或
C Mg
C
二）引入杂原子
格氏试剂
(d) (d)
O
RCO3H
(a)
(a)
环氧化
(d2)
O
Br
Br2
(a2)
O α-溴代
O R R' O
O R X R' O O
O R R'
（一）酰基负离子等价物
a) Thioacetals
S S S S BuLi Li S S S S O HgCl2, CdCO3, THF, CH3CN, H2O O C3H7 MeI S S S 1) BuLi CH3 S 2) n-C4H9I S S CH3 S C3H7
为何不用酸
O H
+
HCN
NaOH
OH CH3-CH CN
• 问题：反应机理？
• A用：
OC2H5 -C-CH3 H OH + CH3-CH CN
O CH3-CH CN OC2H5 C-CH3 H
C2H5OCH=CH2
• 问题：反应机理？
• 实际合成步骤：
O H
NaOH
+
HCN
OH CH3-CH CN
O
• 由于 CH3CO- 是实际不存在的合成子，需要从带正电 的结构体通过极性转换，变成带负电的结构体，但如 何处理？
• 处理方法：
O R-C-X
A与B
OA R-C-X B
OA R-C B
+
X+
OA R-C - + B
O
H+
O OA C R B
H3+O
O R C O
• 技术关键：选用什么样的A与B？ • 针对本例：B用-CN，即：
质子转移，氰离子离去，得到产物安息香。
反应机理：
• 因此：
CN HO C O
是
的等价物
Example 2:二噻烷碳负离子的形成
• 醛（如乙醛）可以和1,3-丙二硫醇形成二噻烷。
由于硫对碳负离子具有特殊的稳定性，故邻位的
碳有酸性，用正丁基锂在低温四氢呋喃中处理， 得到相应的亲核性碳负离子。该锂化的碳负离子 作为亲核试剂，可以和卤代烃（溴化苄）、其他 羰基化合物（环己酮）以及环氧乙烷衍生物（苯 基环氧乙烷）等合成子发生亲核取代，生成的产 物水解，又得回羰基，因此产物是另一个羰基化 合物。
第七章 极性颠倒 Umpolung
• 极性转换（英文：Umpolung），也称极性
翻转、极性反转、极性颠倒，指有机化学
中官能团极性的改变，是有机合成重要概 念之一。 • 此概念首先由德国化学家Dieter Seebach （迪特尔· 泽巴赫）与美国化学家艾里亚 斯· 詹姆斯· 科里提出，极性转换的英文名称 Umpolung也由德语的Umpolung得来，意为
Ph3P
-HBr
+ C PPh3
磷叶立德
(d1)
• 叶立德（Ylide）：指的是一类在相邻原子上有相反电
荷的中性分子。叶立德在有机化学，尤其是有机合成
中有很多应用。通常地，叶立德可以写成以下共振式， 其中一个共振杂化体具有双键：
实际的电子分布取决分子的具体性质。
• 早在1919年 H.施陶丁格等就发现这类特殊结构的 化合物，1954年E.G.维蒂希等提出维蒂希反应， 参与此反应的磷叶立德通常称为维蒂希试剂。 • 叶立德结构具有一个半极性键,碳原子上带有负电 荷,是一个很强的亲核试剂。它与一般碳负离子不 同,能稳定地存在。磷叶立德中的磷原子具有低能 量的3d空轨道，碳上有孤对电子的p轨道,通过d-p 共轭分散了碳上的负电荷，使分子趋于稳定。
方法二：在氧原子上引入稳定化基团
方法三：在 a-位形成活泼的金属盐
三、氨基及其他杂原子的极性颠倒
氨基正离子的合成等效体——偶氮二甲酸酯！
氨基正离子的合成等效体——叠氮化物！
形成α,β-不饱和羰基的有效方法！
例题：
第三节
芳烃和烯烃的极性颠倒
一、芳烃的极性颠倒
1、芳烃的化学极性颠倒法
过渡金属配合物的生成！
极性倒转。
第一节
羰基化合物的极性颠倒
• Example:卤代烷的取代反应
R-X Mg 醚 RMgX RR+
+
Nu
XR-Nu MgX+ R-E 亲电反应 亲核反应
+
E
知识点回顾：
• 格氏试剂：一卤代烷与金属镁在绝对乙醚
（无水、无醇的乙醚）中作用生成有机镁化
合物，产物能溶于乙醚，不需分离即可直接
用于各种合成反应，也称为格利雅试剂。
(CH2)6CO2C(CH3)3
HO
O
(CH2)6CO2C(CH3)3 O O
酰基负离子等价物
b) Nitro compounds
H NO2
O + NO2 NH Me2N C NMe2 or Et3N NO2 O O O NO2 O O O TsOH
O
H NO2
O
O
O
base then acid (Nef reaction) NO
第二节
胺和醇的极性颠倒
一、胺的 a-位极性颠倒
方法一：合成等效体硝基烷的还原！
方法二：在氮原子上引入稳定化基团
亚硝基 酰基 烷氧羰基 或甲脒衍生物
方法三：在 a-碳上引入吸电子基团
方法四：在 a-位形成活泼的金属盐
反应实例：那种策略？
二、羟基的 a-位极性颠倒
方法一：在 a-位引入稳定化负离子
• 又如：
R C OH R R’ C
R’

C2H5
O
+
C2H5-
+
H+
• 一般说来，Et-是一个不稳定的负离子，不能 直接用于和羰基的反应，但通过格氏试剂能 将它稳定下来。
R R’
C
O
+
C2H5MgBr
H3
+O
R R’
C
OH C2H5
• 因此，一个稳定的合成子，可以直接起 反应，而一个不稳定的合成子，就需要 用它的稳定的等价物。
R’
CN
R’
+
CN-
+
H+
• 氰基（CN-）是很稳定的负离子，易与羰基 发生亲核加成反应：
R R’ C O
+
CN-
H+
R R’
C
OH CN
小常识：
氰化氢有剧毒，且挥发性较大（沸点26.5℃）， 故在羰基化合物与氰化氢加成时，为了避免直接使用 氰化氢，通常是把无机酸加入醛（酮）和氰化钠水溶
液的混合物中，以便HCN一生成就立即与醛（酮）作用， 但在加酸时应注意控制溶液的pH值，使之始终偏于碱 性（pH约为8），以利于反应的进行。
酚环的极性颠倒——氧化！
抗高血压药物-利血平
2、芳烃的酶或微生物转化
效率：µ g/L/d ！
二、烯烃的极性颠倒法
1、烯烃的金属配位——极性颠倒法
2、强亲核试剂对非活化烯烃的加成
3、亲电加成与亲电杂原子环化反应
第四节 其它合成子极性颠倒
• 一）杂原子的交换
• Br交换P：
Br
CH (a1)
羰基极性颠倒的具体应用
• Example 1:安息香缩合反应
• 安息香缩合是羰基极性转换的代表，也是人们最早知道的
极性转换的例子。 • 反应物苯甲醛中的羰基碳原子是亲电性的。首先发生氰离
子对羰基碳的亲核加成，然后质子由碳转移到氧上，形成
一个碳负离子，其中的碳发生了极性转换，是亲核性的。 然后该碳原子亲核进攻另一分子的苯甲醛的亲电性羰基碳，
C2H5 O C2H5 R-Mg-X O CH C2H5 2 5
• 当卤代烷分解成R+与X-时，烷基是正离子，当
它通过格式试剂再分解时，烷基就成了负离
子，这就称为极性转换；
• 同一基团既可成为正离子，也可成为负离子。
• Example:用环己烯酮合成β-乙酰基 环己酮
O CH3C CH3CO O
S
S
相当于
O
酰基负离子的等价物！
• O交换S：
O C H SH SH C S S
• X交换金属Fe：
O O
Fe(CO)42-
C X
C
Fe(CO)4
• 羟基腈：
O C H Ar
CN-
OH Ar CN
• 端炔基
O R C H
HC≡CNa (1)氧化 (2)NaNH2
O R C C
C
（一）酰基负离子等价物
(Z=H, 烷基，芳基，卤素，氰基等 H
(a3)
Z
RSH [O],H+