03 - (2004) (О.А. Реутов, А.Л. Курц, К.П. Бутин - Органическая химия в 4-х томах (Djvu)), страница 6

Для них равновесие смещено в сторону исходных реагентов. 16.3.!.д. ПРИСОЕДИНЕНИЕ ГИДРОСУЛЬФИТА НАТРИЯ Гидросульфит натрия присоединяется к карбонильной группе с образованием а-гидроксипроизводных сульфокислот: ОН НС ЕОзтма . Н г НОН НС + )м(аНЮ Н 39 В органическом синтезе циангидрины широко применяются лля синтеза п, р-ненасыщенных соединений, а-гидроксикислот и а-аминокислот: Эта реакция является обшей для альдегидов и метилкетонов. Высшие кетоны не присоединяют гиаросульфит-ион из-за пространственных препятствий для нуклеофильной атаки этим нуклеофилом.

Присоединение гидросульфита к карбонильной группе, подобно многим реакциям, обратимо, и для достижения удовлетворительного выхода продукта присоединения необходимо использовать большой избыток 40%-го водного раствора гидросульфита натрия: О ОН .Р НОН СНзС + ХаНБОз ~~ СНзС Н Н Воз)ча (89%) НОН СНзСОСНз + )ЧаНБОз ~ (СНз)зС вЂ” БОз)ча ОН (56%) Эта реакция часто используется для выделения альдегидов и метилкетонов из реакционной смеси, так как гидросульфитные производные представляют собой кристаллические вещества. Исходные карбонильные соединения могут быть легко регенерированы при обработке гидросульфитных аддуктов кислотой или основанием — карбонатом натрия. Поэтому гидросульфитные производные нередко используют для «консервации» альдегидов, чтобы предохранить их от окисления и альдольной конденсации. Гидросульфитные производные применяют и для получения циангидринов при взаимодействии их с цианидом калия: ОН Н ОН ! — ~О ! (74%) ! б.зд.е.

РЕАКЦИИ С МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИМ СОЕДИНЕНИЯМИ. ДИАСТЕРЕОМЕРНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ СОСТОЯНИЯ В РЕАКЦИЯХ НУКЛЕОФИЛЪНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ К КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЕ Взаимодействие магний- и литийорганических соединений с альдегидами и кетонами рассматривается в гл. 23. При присоединении реактивов Гриньяра или литийорганических соединений к формальдегнду получаются первичные спирты, та же самая ре- 40 Тнбднна 16.4 Синтез спиртов с помощью магнийорганичесвив соединений 1) НСНО; эфир; 20 'С, 5 дней СОНЗМавг СН,(СН,) „СН,ОН 2) Н70, Н70; 0'С (92%) 1) НСНО; эфир; 20'С, 5 дней 1 1 2) Н О; Н70; ОС СН7 ОН (64-69%) СН 1 СН -СНСН вЂ” ОН з СН, (54%) СВ)М)в ° СНСНСНСНО: О ),НС 2) Н О . Н О. ОС вЂ” гв С Н С=С вЂ” СН вЂ” СН7СН7СНз ! ОН (52%) 1) СН СОСН; эфир; Й)ГС, 24 часа СНзСН7СН7СН7МОВг 2) Н О; Н70; 0'С С Н МОВг ~ (С,Нз) СОН 1) С Н СОС Н; эфир; 21ГС 2] Н О; Н О, О'С (89-93%) акция с другими альдегидами и кетонами приводит к образованию вторичных и третичных спиртов соответственно (табл.

)б.4). Получение вторичных и третичных спиртов из магнийорганических соединений и альдегидов или кетонов часто осложняется побочными процессами енолизации и восстановления карбонильного соединения из-за пространственных препятствий присоединения по карбонильной группе (гл. 23), например: О эфир; 20 'С )сн) снмвв + )сн Нснс — сн)сина Н вЂ” (СНз)7С=С вЂ” СН(СНз)7 ч. (СНз)7СН вЂ” С вЂ” СН(СНз)г (29%) ОМВВг (65%) ОМВВг 41 !) СН СНО; эфир; ЭУС, 24 часа (СН ) Сныавг 2) зО; Н70; 0'С ОН 1 СНзСН7СН СН7С -СНз (90%) ф О эфир; 20 'С (СНз)зСЕ1СНтМ8Вг + (СНз)тСНС вЂ” СН(СН1)з ОМ8Вг ОМ8Вг (СНз)зСН вЂ” С вЂ” СН(СНз)з + (СН~)~С=-С вЂ” СН(СНз)с + СН2СН(СНз)2 (8%) Н + (СНз)зСН вЂ” С вЂ” СН(СНз)2 (78%) ОМ8Вг Осложнения, связанные с енолизацией и восстановлением, можно полностью устранить, если для присоединения к карбонильной группе использовать литийорганические соединения.

В этом случае удается даже осуществить синтез третичных спиртов, содержащих одновременно три третичные алкильные группы при карбонильном атоме углерода: О Ф эфир; — 78 С ~сн > сн [снс с — с — Сснс ОН ОН ! НООС ! — (сн ) с — с — с(сн н ' (сн,Нс — с — ссн,Н зз з ! С(СНн)н С(СНз)з (81%) Рассмотрим стереохимию присоединения металлоорганических соединений к карбонильной группе, Реакции с участием ахиральных реагентов, приводящие к образованию продукта, содержащего один асимметрический атом углерода, всегда дают рацемическую смесь продуктов с равным содержанием двух энантиомеров.

Этот вывод основывается на том, что переходные состояния, приводящие к двум энантиомерам, также должны быть энантиомерны. Энергии активации для образования обоих энантиомеров равны, поскольку переходное состояние для них характеризуется одинаковой энергией. В качестве примера приведем присоединение реактива Гриньяра к альдегидам, например, этилмагнийбромида к гептаналю, приводящее к рацемическому нонанолу-3: СНз(СНз)нСНО + СНзСНзМ8Вг — —,~ 42 — СН3(СНз)3СНСН,СНз + СНз(СНз)3СНСзН3 ОН ОН (Я)-нонанол-3 (50%) (5)-нонанол-3 (50%) Когда один из реагентов хирален, и в реакции создается новый хиральный центр (новый асимметрический атом углерода), два продукта представляют собой диастереомеры.

В этом случае переходные состояния двух конкурирующих процессов также диастереомерны и, следовательно, обладают различной энергией (гл. 8, ч. 2). Так, например, в реакции присоединения метиллития к 2-метилциклопентанону два диастереомера получаются не в равном соотношении: О СНЗ.. ОН НО., СН3 (90%) (10%) (1)с 2Я-1, 2-диметил- (!Я, 2Я-1, 2-лиметил- иихлопентанол цикл опенгаиол Преобладающий (1А; 25)-диастереомер получается в результате атаки нуклеофила по карбонильной группе кетона со стороны, противоположной метильной группе при соседнем атоме углерода. Второй, (1Я; 25)-диастереомер получается, когда метиллитий присоединяется с той же стороны, где расположена метильная группа при С вЂ” 2.

Очевидно, что это создает значительные стерические препятствия для присоединения нуклеофильного реагента, поэтому (15; 25)-диастереомер образуется в меньшем количестве. На рис. 16.2 приведены энергетические профили образования двух диастереомеров в результате нуклеофильного присоединения СНзЬ1 к хиральному альдегиду. Исходное состояние для двух конкурирующих реакций характеризуется одинаковой энергией для (Я)- и (5)-энантиомеров альдегида, тогда как переходные состояния диастереомерны и, следовательно, различны по энергии. Это означает, что энергия активации для двух конкурирующих реакций также различна и два диастереомера— (1А; 25) и (1Ю; 25) — образуются в неравном количестве.

В продуктах реакции преобладающим будет диастереомер, получающийся в результате атаки нуклеофильного агента с пространственно менее затрудненной стороны. Те же самые рассуждения справедливы и для любой другой реакции нуклеофильного присоединения к хиральному альдегиду или кетону (гл. 8, ч. 2). 43 координата реакции Рис.16.2.

Энергетическая диаграмма для образования двух диастереомеров при присоедииеиии метиллития к хиральиому альдегиду 1бтя! дс ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ И ВТОРИЧНЫХ АМИНОВ. ПОЛУЧЕНИЕ ИМИНОВ И ЕНАМИНОВ Классическим примером нуклеофильного присоединения по карбонильной группе являются реакции альдегидов и кетонов с первичными и вторичными аминами. Конечными продуктами реакции в случае первичных аминов являются имины (основания Шиффа), а для вторичных аминов — енамнны (енамин — ненасыщенный амин).

Если исходить только из строения продуктов, эти реакции следует считать совершенно разными, поскольку в иминах двойная связь связывает азот и углерод, а в енаминах два атома углерода: енамин Йк !! С н ~, юн С (основайие Шиффа) г г.2 н, кон На самом деле, обе реакции по существу соверщенно аналогичны, так как механизм процесса в обоих случаях один и тот же.

Имины и енамины образуются в результате обратимого кислотно-катализируемого процесса нуклеофильного присоединения по карбонильной группе. В первой стадии реакции присоединения первичного амина образуется диполярный тетраэдрический интермедиат, который стабилизируется в результате переноса протона от азота к кислороду с образованием нейтрального полуаминаля (карбиноламина).

Карбиноламин далее протонируется по атому кислорода. Отщепление воды от протонированной формы приводит к иминиевому катиону, который стабилизируется в результате отщепления протона в конечный продукт — альдимин или кетимин: Но ~ К вЂ” С вЂ” ОН ~ 1 К~ )ЧН карбиноламин (полуаминаль) К' — С=О+ К'(ЧН, ~~ К' — С вЂ” О о К вЂ” С онз — К вЂ” С=ХНК вЂ” К вЂ” С=ХК Н г~о — НзО ~ Е з ~ з и г' Хн~ы катион иминия имин В качестве примеров приведем получение иминов уксусного альдегида и ацетона соответственно с бутиламином и циклогексиламином: СН СООН 1) СнзСНО + Нзй(снз)зснз — — ~ СнзСН=-Х(снз)зснз+Н1О (83%) l Хх СН СООН 2) СНзСОСНз ~- НзХ вЂ” — ~ Снзс=Х "- Нзо Сон 4 з (95%) Некоторые производные 1,2-диаминоэтана являются качественными реагентами на альдегиды.

Х,Х'-дифенил-1,2-диаминоэтан при взаимодействии с альдегидами образует имидазолины— циклические аминали, которые могут быть использованы для идентификации альдегидов: 45 Енамины получаются подобным же образом из вторичных аминов. Единственное различие заключается в том, что иминиевая соль в этом случае не может стабилизироваться отщеплением протона от атома азота. Вместо этого протон отщепляется от соседнего атома углерода с образованием нейтрального соединения — енамина: О Н Ф~ С К-Й-Н К Н вЂ” НО ° — Н ~ С С(Э м: — — н— ' С=С вЂ” ХКО+Н ~~о К катион имииия еиамии Енамины получаются из альдегидов или кетонов и вторичных аминов с удовлетворительными выходами только при азеотропной отгонке воды с толуолом, что позволяет сместить равновесие в желаемую сторону.