四氢吡喃基醚的臭氧分解

关于缩醛基的构象和它对臭氧的反应性之间的关系，前面已作了详细的描述.已经证明，臭氧插入缩醛基的 C—H 键，形成相应的氢三氧化物四面体中间体，是受立体电子控制的.本节将论述这一反应的下一步，即氢三氧化物四面体中间体分解生成酯产物的变化.我们将列出一些实验结果，来证明这一步也是受立体电子效应控制的.因而，这些结果可用作酯形成过程中的立体电子控制原理的证据.

在研究缩醛臭氧分解的过程中，观察到臭氧与简单的四氢吡喃基醚以及构象刚性的β-糖甙反应，总是专一地生成相应的羟基酸酯，在动力学控制的条件下，从未观察到内酯的形成.例如，2-烷氧基四氢吡喃 108 在乙酰化条件下（O3 在 Ac2O-AcON2 中）的臭氧分解，生成单一的 5-O-乙酰基戊酸甲酯 109. 类似地，2，3，4，6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃糖甲基甙 110 氧化生成相应的五-O-乙酰基糖酸甲酯 111.用四氢吡喃基醚得到了类似的结果.2-甲氧基四氢呋喃（112）进行臭氧分解，只给出了 4-O-乙酰基丁酸甲酯（113），没有检测到相应的γ-丁酸内酯.同样，2，3，5-三-O-乙酰基α和β-D-核糖呋喃甲基甙（114 和 115）都被转变成 2，3，4，5-四-O-乙酰基-D-核糖酸甲酯（116）.

这些结果说明，由环状缩醛如 117 生成的氢三氧化物中间体 118 以一种

十分特定的方式断裂，倾向于产生羟基酸酯 119，而不生成内酯 120.

这些结果和从环状原酸酯的温和酸水解得到的结果非常相似.所不同的是，在臭氧分解反应中，形成的四面体中间体带有一个氢三氧基团，而不是羟基.碎裂也必须在氢三氧化物中间体的 T°中性形式下发生，很可能羟基与环氧形成了氢键，以帮助它的离去，从而形成分子氧和羟基酸酯（119）.除了这些差别之外，氢三氧化物中间体的碎裂和半原酸酯的碎裂基本上保持一致，因而一定受相同的电子因素的控制.

结果，使用一个具有平键烷氧基的构象刚性的四氢吡喃基醚（如β-糖甙），或者用一个构象易变的化合物，臭氧的反应一定以构象体 121 或者构象体 122 进行（图 9）.当四氢吡喃环具有刚性结构时，生成的氢三氧化物是124、125 和 126，而当四氢吡喃环容易发生椅式转换时，得到的是六种构象体 124—129 的平衡混合物.在酯基的形成过程中，氢三氧化物中间体的 HO2

—O 健将发生断裂，因而这个键相当于一个电子对.在此，不必考虑它在空间上的准确取向.

我们已经讨论过半原酸酯的六种构象的优势断裂，这些构象相应于氢三氧化物巾间体 124—129.在这里没有必要重复这一讨论，但要提一下，根据这一分析，只有构象体 124 和 127 能在初级和次级立体电子控制下发生断裂， 产生具有 Z 构象的羟基酸酯.这样，当四氢吡喃环的构象固定时，断裂一定通过中间体 124 发生，若环的构象易变，断裂将通过 124 或 127 发生.如果羟基必须与离去基团形成氢键，那么 124 碎裂的真正中间体应当相应于 130，而127 碎裂的中间体则相应于 131 或 132.

反-十氢合萘二醇苯亚甲基化合物 133 的臭氧化已经研究过.在动力学控

制的条件下，它产生直键的苯甲酸酯 134，优先于较稳定的平键苯甲酸酯 135.

用类似的 2β，3β-胆甾烷二醇的衍生物得到了相似的结果.这些结果基本上与King 和Allbutt 在二氧五环原酸酯和二氧五环碳正离子盐水解的研究中所得到的结果一致，因而可以用相同的方式来解释.这些结果进一步证实，缩醛用臭氧氧化产生一个中间体，它和在原酸酯水解过程中形成的半原酸酯四面体中间体具有相似的行为.

四氢吡喃基醇的臭氧分解也曾研究过，反应平稳地进行，以基本上定量的产率给出羟基酸.这个化合物 136 一定给出中间体 137，然后又转变为 137 和 138 的混合物，它们碎裂产生羟基酸 139（一个 Z 羧酸），而不是δ-戊酸内酯.这个结果进一步说明，在四面体中间体是从内酯衍生来的情况下，K3 一定大于 K2，这是在研究内酯水解中羰基-氧交换时得出的一个结论.

立体电子控制理论的发展起源于对缩醛基团臭氧分解的研究，在这里指出这一点是适宜的.首先，证明了电子对相对于 C—H 键的取向和缩醛基对臭氧的反应之间，存在着一个直接的联系.第二，假设了这一反应经过氢三氧化物四面体中间体进行.第三，这样一个中间体到羟基酸酯的专一性分解留待于解释.这导致如下假设：在臭氧与缩醛基 C—H 键的反应中起关键作用的电子对取向，在这些中间体的断裂中也可能起着同样的作用.最后，正像所认识到的那样，氢三氧化物中间体 118 相当于通常在酯水解中观察到的四面体中间体——半原酸酯，随后，立体电子控制原理在水解反应中的重要性即被充分地认识了.