鲍德温规则(Baldwin’s Rule)

1976年,英国牛津大学的J.E. Baldwin报道了各类分子内关环反应的难易程度的法则。此法则被称为鲍德温规则(Baldwin’s Rule)。Baldwin通过此规则对有机反应中的立体电子效应有了更加深入的理解,并成功预测了一些分子内关环反应的难易程度。而后在1983年,J.D. Dunitz及其团队论证了分子内关环反应的难易程度与关环部位的分子轨道相互作用息息相关。该法则可适用范围很广,包括亲核、亲电、自由基环化反应。

该成环规则在应用中有着大量的反例。一般而言,在中性、碱性条件下的不包含第三周期及更高周期元素的情况下规则成立。在酸性条件下,以及涉及正离子或硫、磷等大原子的条件下该规则失效。比如有机合成上常用于醛酮羰基保护的乙二醇缩酮生成机理中关环一步涉及羟基对氧鎓正离子的5-trig-endo的反应,该反应之所以违背Baldwin,全在于此系酸介导的正离子反应。

规则介绍

熵效应、立体电子效应、环张力等因素都考虑在内,总结出了以下几点经验规律:

一、5~7员环最容易进行关环反应。

二、3,4员环由于环张力比较大,所以闭环速度比较慢。

三、8~11员环是最难形成的。

四、12员环以上的关环反应由于熵效应的因素,比较难形成,相对于分子内闭环反应,分子间的反应更容易进行。

以exo和endo表示闭环时断键的位置,环内对应endo,环外对应exo;

以tet、trig和dig表示反应中亲电碳的杂化状态,tet(tetragonal)对应sp3杂化,trig(trigonal)对应sp2杂化,而dig(digonal)对应sp杂化。如果考虑轨道相互作用的话,亲核试剂如下图所示以特定的角度接近亲电底物。这个接近的难易程度也就决定了环化的进行。

综上,环化反应的规律我们可以如下所述。上面写着不利的环化反应并不是完全无法进行,只是相对于有利的环化反应来说相对比较难以形成而已。

相关文献

  • Baldwin, J. E., et al. J. Org. Chem. 1977 , 42 , 3846. doi:10.1021/jo00444a011
  • Baldwin, J. E.; Lusch, M. J. Tetrahedron 1982 , 38 , 2939. doi:10.1016/0040-4020(82)85023-0
  • Buergi, H. B., Dunitz, J. D. From crystal statics to chemical dynamics. Acc. Chem. Res. 1983, 16, 153-161.

    应用实例

    参考文献

    一、Strategic Applications of Named Reactions in OrganicSynthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Baldwin’s Rules/Guidelines for Ring-Closing Reactions, page 32-33.

    二、https://cn.chem-station.com/reactions/2015/03/%E9%B2%8D%E5%BE%B7%E6%B8%A9%E8%A7%84%E5%88%99baldwins-rule.html

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