Углубленный курс органической химии. Реакции и синтезы. 2 (Ф. Кери, Р. Сандберг - Углублённый курс органической химии), страница 2

Н ОДС=М О Н О ! ! ДС вЂ” С=СОС,Н„ Н О ! !! М=С=С вЂ” СОСТР4 тАБлицА а! Иризлижеайые знАчеиия рк РядА сн-кислот и осиоВ*нии кАТАлизАтороп Оскевввке рх « сн Кассесе СН,СОО- РЬО" 9,9 (сннн (Санааа1ЧН 19,7 11 НО СН 0" Санао (Сна)аСО 15,7 .16 18 СнзСОСНв Фзуореп СНасн РпвСН Нан СНа$0СНа (СаНа)аМ" СНа(СН > (д 35 35 36 >45 е ра' еаервакеккеа квсзсеп. иллюстрирует возможную делокализацию отрицательного заряда в об. разующихся карбаннонах. Положение равновесна в таких кислотно-основазых реакциях зази.

сит от относительной кислотности СН-кислоты и частиц ВН (или, на. оборот, основностн В- н карбаниона). В табл. 1.! приведены значения' рК для типичных СН-кнслот и сопряженных ВН-кнслот обычно используемых оснований. Приведенные значения являются лриближеиными нз-за отсутствия метода точной оценки абсолютной кислотности в определенном растворителе для веществ, имеющих сильно различающуюся кислотность. Кроме того, относительная кислотность может значительно изменяться пра переходе от одного растворителя к другому. Исходя из значений рК, приведенных в табл.'аЛ, заместители по нх способности стабилизовать карбанионы можно расположить в следую.

щкй ряд: Ноа > СОЦ > СН=СОан > 5ОЦ > 5ОЦ > Р > й Сравнивая приближенные значения рК сопряженных кислот 'основ. иых катализаторов н СН-кислот, можно определить положение кислотно-основаого равновесия для данной' комбинации реагент — основание. Например, в случае простого дналкилкетона можно видеть, что лод действием гидроксид-иона нли первичных алкоголит-ионов происходит лишь частичное превращение кетона в аннон: 0 0 НССНа+ Нснао ~~ НС СНа+ ЦснаОН В присутствии третичных алкоголятов. которые обладают несколько болыпсй оскоаиостью, сравнимой с основностью енолятои, происходит более полный перенос протона: 0 0" цС вЂ” СН,+Ц.СО- ~ Ц~ СН,+ц.СОН о,нсн,но, Снасоснаноа С Н,НО, ОНвСОСН~СОСН РЬСОСНаСОСНа С(4ае10а СНаСОСНзСООСвНа Снасосн(СНааасосна Нсснасн Санаоосснасоосана Цяклопептвдпен Санаооссн(саЩСООсаНа 3,6 9,6 19,2 19,7 )1 11,2 Щ7 14,5 15 Ьолее сильные основания, например амид-.

и гидрид-ионы, диметял. сульфокснд-анной н трифепилметил;.аннов, практически полностью превращают кетон в енолят: 0 О (! !. цс-Сну+ Рьус(.( +~ у(С=СН, + РН,СН Для любой из СН-кнслот можно определить положение кнслотноосновпого равновесия с данным основанием. Положение таибго равновесия важно учитывать при рассмотрении других асйектов реакций карб. аннонов.

$.2. КИНЕТИЧЕСКИЙ И ТЕРМОДИИАМИЧЕСКИВ КОНТРОЛЬ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ЕНОЛИТОВ Атомы водорода метиленовой или метнновой групп,-связанных С двумя злектроноакцепторнымн заместнтелямн, удаляются 'под действием основания' гораздо быстрее, чем;.прн наличии лищь одного актизирую'й(его'заместителя. Образующийся парбапиоп также более устойчив, чем изомериые аниоиы, в крторйх отрицательный заряд может'делокализоваться только за счет одного из замеотнтелей., Например, в зцетоуксусиом эфире зодоро(( из положейия 2 удаляется нредпочтителъйее по сравнениюю с менее кнслымп протонамн рри С-4: 0 'О. 0 (! в- й- (! СН.ССН,СООС,Н, СН,ССНСООС,Н.

~ . (асаозеоз вродууо (мирорнаа ярадуху) 0 0 0 (! в - (! РЬСНусснусНу ~ РЬСНССНуСНу ф РьснуССНСН( (ыиаврра дродукя (чадордиа чродуяя Прн-иалнчии одной активируюшей группы конкурирующие направления образования пзомериых енолятоз обычно различаются ие столь резко; Важным-для рассмотренйя является случай несимметричных катонов, Исследования в етой области-до некоторой степени позволили понять факторы, определяющие, какой йзтвозможных:ейолятов образуется. Состав смеси енолятов может определяться кинетннескнм плп термодинамическим факторами.

В первом случае определяющими являкпся относительные скорости двух конкурирующих реакций отрыва протона: 0 з-,, аГ Вуснсенуй'— д О О !' Зус=.ССНуд' Ц,СНС='=СЩ ((! ~а (з! ае Соотношение образую(цихся продуктов контролируется кинетических( фектород(. Однако, если возможно быстрое-взанмное превращение ено- И лятов (1) и (2), то установится равновесие, положение которого будет зависеть от термодинамической устойчивости енолятов: О н,сн~ н,н в- 1 т О 1 Н,С=ССН,й 1 О 1 йаСНС=СНН' — К В! !2! В этом случае состав продуктов контролируется термодинамически. Регулируя условия, при которых из кетоиз образуется смесь енолитов, можно контролировать реакцию кинетическим нли термодинамическим фактором.'Кинетический контроль будет наблюдаться в тех случаях, когда взаимное превращение образовавшихся енолятов происходит медленно.

Это отмечается при использовании очень сильных ос. пований, например трифенилметиллнтня, в апротонном растворителе в отсутствие избытка кетона. Применение ионов лития также благоприятствует кинетическому контролю. Протонные растворители и избыток кетона применять не следует, так как они способствуют протеканию равновесных реакций переноса протона с последующим образованием енолятов. О О О . О' ! , + й,СН~СН, = ., 1СН, 1 3 О О" ООССНа ООССНц 1 (сн соьо ис ~сн.ю, в.сессна' ' нс ссн.е"~ ьсн~снк' Смесь ацетатов енолов можно анализировать с помощью газовой хроматографии или ПМР. Результаты, полученные для ряда кетонов, представлены в табл.

1.2. Из этих н аналогичных данных выведена определенная зависимость: условия кинетического контроля обычно благоприятствуют образованию менее замещенного енолята. Это объясняется, вероятно, тем, что по стерическим соображениям отрыв менее затрудненного протона. протекает быстрее, чем отрыв более затрудненного протона, а эта более быстрая реакция првводит к менее замещенному еноляту, Лпалогичные результаты были получены при использовании вместо трифепилметиллнтия диизопропнламида лития 12а!.

Однако в равновесной смеси обычно преобладает более замещенный енолят. С но нышением степени замещения возрастает устойчивость двонной углеродуглеродной связи; в результате подобного влияния заместителей увеличивается устойчивость более заметцеиного енолята, Из-за малого объема катион лития тесно координируется с атомом кислорода енолята, что снижает скорости рсакций протонного обмена. Хаус с сотр.

12! исследовали состав енолятов, образующихся в условиях кинетического контроля прн добавлении кетона к раствору три. фенилмстиллития в апротоиной среде диметоксиэтапа. В присутствии избытка кетона устанавливается -равновесие (термодинамнческий кон. троль). Состав смеси енолятов определяли по данным реакции с уксус.

ным ангидридом. Прн этом быстро образуются ацетаты енолов; после. дующее опрезеление их .соотношения отражает соотношение присут ствующнх в растворе енолятов. ТАввниА т.ь состАв смеси внолвтов рл Седермаяве еяолатов в смеси (в тн) Образующееся оиолатм ври кинеям ! ирн тсрмсыеском *яиамаыссяом контроле ~ ковтроло Кетов О сн,— Осн,— ~~~» с6 О Ы 19 9О Н,С, НаСГ ' СН,СН, с=снсн (Снб)тнс ' О !! (сн.),снссн,сн, .» 99 у~О сн,(сна)асн=с ' сна Осна(снт)(с=сна О )) сн,~снб,ссн. Отрыв протона в о,б-ненасыщенных кетонах происходит от у-углеродного атома с образованием более устойчивого енолята: О О О вЦаСНССН=СНСНаи' — ' Ц»СНС СНСН=С1Щ' лв Цтс=ссн=снснад' (более устолаяв) (меяее устоаеив) е АНГЛНаекка тарМИН Сла(ГО) ПсрсасдНтСЛ НС ТОЛЬКО КаК КОНтрОЛЬ, НО Н КаК удрааление. Второе слово было бы более полкодящнм по смыслу, однако мы будем употреблать воша)рпва в русскую термвнологню термин «контроль»т — Ейлм )мд, Различная устойчивость зтнх изомерных енолятов объясняется тем, что первая система является полностью сопряженной, а во второй имеется перекрестное сопряжение.

Во втором изомере делокализация отрицательного заряда ограничивается атомамн кислорода и (к-углерода, тогда как в полностью сопряженной системе отрицательный заряд распределен на атоме кислорода и ог'- н р'-углеродных атомах. Термины «кинетическнй контроль» и «термодинамический кон троль» * применимы н к другим реакциям; в об)цем виде зта концепция МЛ. ДРУРИЕ МКТОДБ1 ОБРАЗОВАНИЯ КНОЛЯТОВ Отработка условий, при которых литиевые еноляты определенного строения не находятся в равновесии с другими возможными изомерамн, стала возможной при введении в практику более специфических реакций образования енолятов, чем простой отрыв протона.

Три такие реакции и нх механизмы представлены на схеме 1.3. Синтетическое использование растворов, содержащих специфиче. ские енолятиые частицы (т. е. еиоляты определенного строения), опи. сано в следующем разделе. Расщепление триметилсилиловых эфиров и ацетатов енолов метил.

литием (реакции 1 и 2 в схеме .1.3) как путь образования специфических еполятов ограничивает малая доступность исходных веществ. Получение триметилсилиловых эфиров н ацетатов еиолов из соответствующих кетонов обычно приводит к смеси двух возможных производных, котбрую затем необходимо разделять. Иногда' можно найти условия, благоприят. ствующие образованию одного нз нзомеров; например, при взаимодейз стени 2-метилциклогексанонз с дииэопропиламндом лития н трнметилхлорсиланом соотношение менее замешенного н более замешенного эфиров составляет 99; 1 (кинетически контролируемые условия) [З).~, Восстановление сз,р-иепредельцых кетонов литием в жидком(аммиаке (реакция 3 схемы '1.3) является более общим методом обра((оэа.

ния специфических еиолятов, так как необходимые исходные соедине. иия легко получаются различными реакциями конденсации (см. гл, 2). схеМА ьз. ОВРАЗОВАнве енолятОВ Оп»едеаенного стРОения 1Л вЂ”,СН, ' — й(сыз)з И+ н,с нзс (О (гб) ~ ~ — ~ ~ 1 + (СНз)«Я - .,) с, ОЩ Язс н,с 3 — ~ ] + (СНз)зСО ~снзы (СНз)зСО 1з О снс« — и О нзс ) (г) (г4 ) 1 1з. ~из кнз 131 (гз) Р ггл — з- О О ~ЩО была рассмотрена в-'разя.'4.8 книги !. Прн.обсуждении других реакций в-этой тлаве мы будем считать',"'что условия и реагенты благоприятствуют образованию «термодинамического продукта».

Это означает, что действующий механизм обесяеиивает .установление равновесия между различными возможнымы продуктами. Если это справедливо, то строе. нне главного продукта можно предсказать, исходя ыз относительной устойчивости различных возможных продуктов. Если данная реакция контролируется «кинетически», предсказание или объяснение относительных количеств полученных продуктов вытекает из анализа конкури. рующих скоростей их образования.

4А. АЛКИЛИРОВАИИЕ БНОЛЯГОВ схема ал. ллннлзааовзине относительно сильных сн-кислот (СНз)зСНз язова ! СНзсОСнаСООСзКа+ Снз(СНа)зВ%, ." з СНаСОСНСООСзНз <Ю-газ!> у — нзоез г— .Сна(СООСзна)з+ ~ гг.— С! -.—. -з - — СН(СООСзНзн Вцм СН, кзс з ! СН,СОСНаСОСНа+ СН.! — —. СН,СОСНСОСН, оа .и ц СнаСООСзна нзою ! сн сосн соос н + с!сн соос н — . сн соснсоос н РйзСНСМ+ КИНа — з- Р)зассМ Сн. Р)а Р)заССМ+ Р!)снаС! — з. РЬзССМ рв-зач! РЬСНзСООСзнз+ Мамйз — з . РВСНСООСзНз СНзСНаРЬ РЬСНСООС Н .+Р СН СН Вг ' Р СНСООС Н <гг-а!к! соос н СНз(СООСаНа)з+ ВгСНзСНаСНзС! вз-жы "СООС Н (В [зг! (з) [зд! (з) !за) (4) [зг! (5) [Зд! (т) [Зза) С!СНаСНаСНзСМ+ нанна — '' ~': -.СМ .ра-азв! !в Алкилнрованне таких соединений, ьак В-днкетоны, р-кетозфиры .и эфиры малоновой кислоты, можно проводить в спиртовых средах в присутствия алкоголятов металлов 'в 'качестве оснований: Прн йалнчин двух злектроноанцепторных заместителей, отрыв протона от углеродного атома, находящегося между иимн, благоприятствует образованию 'единственного енолята, алкнлнрование которого затем 'проходит'по Ял2-механизму.