クラム則

クラム則とカルボニル基への求核付加反応

クラム則（クラムそく）とは、カルボニル基のα位に不斉中心が存在する場合の求核付加反応の立体選択性を説明する経験則です。この法則は、1952年に化学者ドナルド・ジェームス・クラムによって提唱されました。

クラムのモデル

クラム則の基本的な考え方は、カルボニル基のα位にある不斉中心において、カルボニルの酸素原子と結合するルイス酸との立体的な相互作用が関与しているというものです。具体的には、立体的に大きな置換基がカルボニル基とアンチペリプラナーの位置関係を持つ立体配座をとることで、その三次元的な配置が求核付加反応に影響を与え、より望ましい反応経路が選ばれるとされています。

この配座において、最も立体的に小さい置換基がある面から求核付加反応が進行し、結果として特定の生成物が得られることが多いです。こうしたモデルに基づくと、反応における立体選択性が理解され、合成化学における重要な指針となります。

ヒドロキシ基とエーテルによるモデル

さらに1959年には、α位にヒドロキシ基やエーテル結合を持つ化合物についての新たなモデルもクラムらによって提案されました。この新たな理論では、ヒドロキシ基やエーテル結合の酸素原子がカルボニル基に対して配位し、それがルイス酸とのキレート結合を形成するとされます。この場合、立体配座はシンペリプラナーの配置をとるとされ、従って求核付加反応が進行する際には、やはり最も立体的に小さい置換基の側から行われると考えられます。

限界と代替モデル

ただし、クラム則には限界もあることが知られています。具体的には、電子的な効果を考慮していないため、α位にハロゲン置換基が含まれているカルボニル基への求核付加反応の立体選択性を十分に説明できないことがあります。この欠点を補う形で、フェルキン-アーンのモデルが提唱され、立体電子効果を取り入れた新たな理解が進められています。

これにより、より複雑な反応系においても反応の選択性を効果的に説明できる可能性が生まれ、化学の研究において重要な役割を果たしています。

まとめ

クラム則は、カルボニル基への求核付加反応の立体選択性を理解するための基礎的な理論であり、化学合成や反応メカニズムに関わる重要な原則です。その後の研究によって、様々なモデルが提案されており、今もなおその影響は広範囲に及んでいます。

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