1.  酮和醛
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我们在第二章已经讨论过，对羰基的亲核加成反应是受立体电子效应控制的.X 射线数据和理论计算都指出，亲核试剂对羰基的进攻，是沿着某一清楚限定的路线进行的.Baldwin 也曾用一种矢量分析方法来预测加成产物的立体化学.

已经知道，氢化物和格氏试剂与简单的开链醛和酮 1（L，M，S 和 R 都是只包含 C 和 H 的基团）的反应，正如 Cram 规则所预测的那样，主要生成非对映体 2.Chérest、Felkin 和 Prudent 对这些实验结果作了一种改进的解释. 两种解释都基于这种事实，即亲核试剂必须垂直地进攻羰基（立体电子控制的结果），而非对映体 2 的优先形成是由于立体效应.

在 Felkin 模型中，重要的立体相互作用存在于 R′-和 R 之间，而不是Cram 及 Karabatsos 所认为的存在于 R′-和羰基氧之间.根据 Felkin 模型，优先的进攻方式是 4→5，结果产生 6，它是六种可能交叉构象中张力最小的

（对于非对映体 2 和 3，每个都有三种可能的交叉构象，6 相当于 2 的张力最小的构象）.最近，Anh 和 Eisenstein 从他们的从头算起计算得出结论：4→ 5→6 的转变确实相应于能量最小的过渡态.

当羰基处于环的外侧时，如在环己酮中的那样，在立体电子控制下，平键和直键趋近都能导致椅式中间体（见 7 和 8），因为在每种情况下，氧原子都有一电子对与 C—Y 键处于反式共平面.因此在这种情况下，一个过程比另一个过程有利，只取决于立体效应和由环引起的扭张力①.

然而当羰基是环的一部分时，像在氧鎓离子 9 中那样，情况就不同了. 从下面进攻 9，导致椅式中间体 10；而从上面进攻 9，则导致扭船式中间体11.因而由于立体电子的和立体的原因，从下面进攻 9 是非常有利的.

9 中的氧可为硫所代替，并且预测的结果仍然相同.我们已经看到，对于环状氧鎓和硫鎓离子，情况确实是这样的（第二章）.由于基本上同样的原因，内酯、硫羟内酯（第三章）以及内酰胺和它们的衍生物（第四章）均具有非常一致的行为方式.的确，对 12（X=O、S 与 NR）的直键进攻，导致具有椅式构象的中间体（12→13），而平键进攻必须导致不太有利的船式构象（12→ 14）.

亚胺盐

① Cieplak 建议，对环己酮亲核加成的立体化学是由立体效应和立体电子效应共同决定的.根据这一有趣的建议，空间阻碍使平键趋近占优势，而电子给予有利于直键趋近.立体电子效应对直键趋近有利，是因为与羰基相邻的直立 C—H 键（C2—Ha 和 C6—Ha）与 C2—C3，C5—C6 键相比是较好的电子给予体（见 7A→7 和 7A→8）.

亲核试剂与构象刚性的哌啶离子 15 的反应，就像与环状氧鎓离子的反应

那样，也可以受立体电子效应的控制.在此基础上，亲核试剂从上面对 15 的加成，一定导致类船式中间体 16，而从下面的加成，一定导致类椅式中间体17.导致 16 的过渡态一定不如导致 17 的过渡态有利，因此，产物 17 的形成应该是有利的.

在利血平碱的全合成中，Woodward 及其同事们报道，四级亚胺盐 18 用硼氢化钠的水-甲醇溶液还原，生成 O-乙酰基异利血平酸甲酯.如 Woodward 所指出的，不管反应的立体化学是受立体控制的，还是受热力学控制的，它都是所预期的产物.依据立体电子控制，它也是预期的结果.

Bohlmann 和他的同事们证明，类型 20 的亚胺盐用硼氢化物还原，产物21 比它的异构体 22 优先生成.正如 Toromanoff 所讨论的，这些结果表明，在这些还原反应中存在着立体电子控制.

Wenkert 和他的同事们证实了这一点，他们指出化合物 23 的硼氢化物还原给出 24.与此类似，Stork 和 Guthikonda 观察到，25（在反应中产生的）的还原给出（±）-育亨宾碱（26）.

最近，Stevens 和 Lee 完成了（±）-单桑色素（28）的立体专一性合成，在这个合成的最后一步，哌啶离子 27 用氰基硼氢化钠还原，只生成（±）- 单桑色素（28）.

在 27 的还原反应中，有四种可能的过渡态.在其中，进攻的氢化物试剂和氮上得到的电子对之间，可以保持最大的轨道重叠.在这些进攻中，有两种

（见 29 和 30 中的虚线箭头）要求形成类船式的过渡态，以满足立体电子的需求条件，但它们在动力学上是不利的.而在两种可能的类椅式过渡态中（见29 和 30 中的实线箭头），在后一个进攻中的亲核试剂和 C-8 假直键氢之间，存在着很强的立体相互作用.于是，与过程 29→31 相比，过程 30→32 是不利的.

桥虫毒素-223（gephyrotoxin-223）的立体异构体之一的立体专一性合成，是另一个有意思的研究.在这个研究中，Stevens 和 Lee 发现，哌啶离子33 与氰化物反应，生成产率为 96％的直键氰基胺 34.氰基胺 34 也可看作是盐 33 的一种潜在形式.34 与过量的格氏试剂（CH3MgBr 或 CH3CH2CH2MgBr）反应，立体专一地生成高产率的直键异构体 35（R=CH3 或 CH3CH2CH2）.所观察到的高度立体选择性，又一次与前面基于立体电子控制原理的论据（29→31）完全相符.

在酸性甲醇中，用氰基硼氢化钠还原胺基甲酸酯的插烯物 36，得到唯一的平键胺基酯 38.Eschenmoser 及其同事们对这个结果作了解释，他们认为负氢离子对亚胺离子 37 进行的反应是受立体电子控制的反式共平面的加成反应.

Petrzilka、Felix 和 Eschenmoser 证明，氰负离子对离子 39 的反应，主要给出加成产物 40.Riediker 和 Graf 也同样观察到氰负离子对 41 的加成优先给出 42.这一结果受控于立体电子效应，使反应发生在亚胺离子空间阻碍较大的一面.另据报道，氰负离子对烯胺 43 的立体专一性加成，经过亚胺

盐 44，产生化合物 45.

Stork 和 Guthikonda 证明，亚胺离子 46（在反应中产生的）的关环给出

（±）-β-育亨宾碱（47）.Wenkert 和他的同事们进一步观察到，类型 48 的烯胺的酸催化环化，经过亚胺离子 49 的关环，产生唯一的产物 50.在最后这两个例子中，C—C 键的形成是对亚胺双键反式加成的结果，这与立体电子控制原理符合.

Dean 和 Rapoport 报道，亚胺离子 51 的立体专一性环化，给出顺式异构体 52.与此类似，亚胺离子 53 的环化只给出 54.因此，环化一定按 55 所示的方式发生.

Cook 和他的同事们证明，具有结构 56（R=烷基或芳基）的亚胺盐进行Pictet-Spengler 缩合，以高产率给出唯一的反式异构体 57.如果考虑到相应于 58→59 的过渡态的立体化学是立体电子控制原理在起作用，并且立体效应已减到最小，那么这个结果就可以得到解释.

Overman 和 Fukuya 也曾观察到一些出人意料的结果，有机锂化物和格氏试剂对亚胺离子 60 的加成，是从空间上较拥挤的α面进行的，优先产生 61. 这些作者用烷基加成过程中的强立体电子控制，解释了他们的结果（见 62→ 61A→61）.另一个构象 63 的 N-烷基和 A 环之间，存在着强的 A1，2 立体相互作用，因而不予以考虑.类似地，64 用氢化铝锂还原，主要生成异构体 65.

Stevens 和 Lee 报道了胭脂红（69）的精彩合成.66 在 pH=1 进行处理，给出中间体 67；而后在 pH=5.5 用丙酮二羧酸二甲酯处理，给出单一的三环异构体酮二酯 68，产率 75％.化合物 68 再转化成胭脂红（69）.这个结果表明，Robinson-Schopf 反应是明显地在立体化学控制下发生的.

原则上，亲核试剂对环状亚胺离子如 67 的进攻，有四种可能的过渡态.

其中的两个 71 和 72 是类船式过渡态，并且在动力学上是不利的.两种可能的类椅式过渡态 70 和 73 中，后一个的 R 基团和进攻的亲核试剂之间，存在着不利的 1，3-二直键之间的相互作用.因此，过渡态 70 是有利的.

结果，67 和丙酮二羧酸二甲酯的缩合，一定产生反式中间体 74， 74 转化为 75 之后，又可以在立体电子控制下，转化成顺-反三环酮二酯 68.