4.6 最新进展

Perrin 和 Arrhenius 研究了环状脒 214 和 215 的碱性水解.他们发现， 214（或 215）水解的初级产物只有胺基酰胺 216（或 217），而内酰胺 218

（或219）是从相应的胺基酰胺形成的次级产物.这些结果可容易地得到解释.例如，环状脒 214 和氢氧负离子在水中的反应，一定首先给出四面体中间体220，后者在立体电子控制下，经过适当的质子转移后（→221），只能给出胺基酰胺 216.为了形成内酰胺 218，中间体 220 必须进行构象变化，形成中间体 222，接着 222 发生适当的质子转移（→223）.因为在动力学控制的条件下，没有观察到内酰胺 218，所以构象变化 220 222 不能与 220 经过 221 的断裂相竞争.而后，从胺基酰胺216 通过中间体222，缓慢地生成内酰胺218.

Eschenmoser、Dunitz 和他们的同事们最近报道，三环烯酮 N，O-缩醛224 的水解只产生丙酸胺基酯 225.这个反应中的第一步，一定是 224 的质子化，给出反式亚胺盐 226.因为反式亚胺盐在动力学控制条件下，总是生成胺基酯，所以上述结果容易得到解释.Meyers 和 Nazarenko 观察到了类似的例子.

Johnson、Nalley、Weidig 和 Arfan 研究了甲醇钠和 O-烷基苯甲肟酰氯异构体 227 和 230 在二甲基亚砜-甲醇（9∶1）中反应的立体化学.他们发现， 227 几乎只给出Z 异构体 229，而 230 给出Z 和E 异构体 229 和 233 的混合物，其中，E 异构体占很大优势.

这些作者根据立体电子控制原理，解释了他们的结果.甲氧负离子对 227 的反应，给出中间体 228，228 可以离去氯离子给出 Z 异构体 229.甲氧负离子与 230 的反应，给出中间体 231，它不能在立体电子控制下离去氯离子.这样，中间体 231 经构象变化，成为中间体 228 和 232.中间体 232 可以离去氯离子，而给出 E 异构体 233，这一过程比过程 231→228→229 占优势.

Stork、Jacobson 和 Levitz 最近报道，负碳离子锂盐 234 和苯甲醛反应， 然后经硼氢化钠还原，给出苯基甲醇 235.从 234 到 235 的转变次序示于下图. 对于 236、238 和 239，已得到令人信服的光谱数据.这样，在反应中产生的半原酰胺四面体中间体 237 即给出苯甲酸胺基酯 238，它是依据立体电子控制的预期产物.

Lyapova、Pojarlieff 和 Kurtev 研究了 1-氨基-1，2，3-三苯基丙醇在酸性和碱性条件下的相应 N—O 和 O—N 酰基迁移.他们发现，迁移的难易相差很大，这取决于底物的相对立体化学和氮原子的取代程度（NH 或 NCH3）.

在酸性条件下（0.58mol/L HCl，1∶1 的二氧杂环己烷和 THF，50℃，24 小时），异构的乙酰胺基醇 240 和 244 分别转化成异构的胺基酯 243 和 247 的铵盐.这些 N—O 酰基迁移，分别通过中间体 241、242 和 245、246 发生. 有趣的是，他们发现当 R=H 时，转化 240→243 容易发生；但当 R=CH3 时，没有观察到反应.另一方面，转化 244→247（R=CH3 或 H）都是缓慢的.如果这些反应的决速步是四面体中间体 241 和 245 的形成，那么这些结果可容易地得到解释.事实上，这两个中间体形成的相对难易（取决于它们各自的立体阻碍）和乙酰胺基醇产物 243 和 247（R=H 或 R=CH3）形成的相对难易之间，存在直接的关系.在中间体 241 中，当 R=CH3 时，N-甲基和直键苯基之间存在一

个强的 1，3-二直键立体相互作用.当 R=H 时，不存在这样的立体相互作用. 因此乙酰胺基醇 243（通过 241）的形成，只有当 R=H 时，才应该容易发生. 这一结论与实验结果相符合.在中间体 245 的情况下，当 R=CH3 时，并不存在由 N-甲基引起的 1，3-二直键立体相互作用.据此，中间体 245（R=CH3）应该容易形成.但是在这个中间体中，C-6 上的苯基和羟基之间，存在一强的 1， 3-二直键立体相互作用.因此当 R=H 或 CH3 时，乙酰胺基醇 247（通过 245） 的形成一定是同样困难的.这也与实验结果一致.

这些作者也观察到，在碱性条件下（0.02mol/L Na2CO3 于含水乙腈中），

当 R=H 时，过程 243→240 是快速的，但 R=CH3 时是缓慢的.另一方面，过程247→244 相对来说较慢（当 R=H 时，15 分钟；当 R=CH3 时，120 分钟）.在碱性条件下，这些迁移反应一定分别通过 T-四面体中间体 248 和 249 发生.另外，如果这两个中间体的形成是慢步骤，这些结果就能容易地得到解释.事实上，在中间体 248（R=CH3）和 249（R=H 或 CH3）中存在强的 1，3-二直键立体相互作用，因此只有中间体 248（R=H）应该容易形成.最后应该指出，只有通过应用水解过程中的立体电子控制原理才能获得四面体中间体 241、245、248 和 249 的立体化学.因而，上述结果必能作为有利于这一原理的可靠性的强有力证据被接受.

青霉素是 V 形的分子，由于β-内酰胺环和噻唑烷环的稠合而具有相当刚性的结构.因此β-内酰胺氮上孤对电子的电子密度应该稠密地集中于青霉素分子的α面（参见 250）.β-内酰胺的氮原子不能采取通常酰胺中的 sp2 杂化；因而氮原子的孤对电子和羰基之间的共轭被减弱.这一效应，除对β-内酰胺环的张力有影响外，还能使内酰胺的羰基活化，于是青霉素对与亲核试剂反应（250→251）的敏感性是容易解释的.

根据立体电子控制理论，对内酰胺中羰基碳上的亲核进攻方向是这样的，即务必使杂原子上的孤对电子与进攻基团处于反式共平面.因而对青霉素的亲核进攻，应该优先从β面（见 252）、而不是α面（见 253）发生.因为前者给出一个具有顺式、而不是反式环稠合的四面体中间体.顺式中间体 252

确实比反式中间体 253 具有较小的张力.然而青霉素的β面是空间拥挤的， Page 和他的同事们建议，亲核进攻从阻碍较小的α面发生，而直接产生四面体构象体 254.这与立体电子理论的预测不相符.所以提出这一建议，是因为在有关青霉素的氨解和水解的动力学研究过程中发现，1，2-二氨基乙烷单正离子和苄基青霉素的反应与具有相近碱性的单胺相比，速率增大了 100 倍.

这一速率增大归因于在中间体 255 中发生了从一级铵基到三级氮的内部质子转移（分子内的一般酸催化作用），这也就意味着，亲核进攻一定从青霉素的阻碍较小的α面发生.