Углубленный курс органической химии. Реакции и синтезы. 2 (Ф. Кери, Р. Сандберг - Углублённый курс органической химии), страница 4

Для протекания алкнлиравания содьватация спалят аннана, па крайней мере частично, должна быть нарушена. Н' "'Н К' Н-а К ха- н Высокая реакционная способность в полярных апратанных раство. рвтелях является главным образом следствием того, что аннов в основном не сольватнрован, а для разрушения ионных пар нли сольватной Рнс. 1.1, Иовнгленнав реалнновнав снособность несольватнрованнна енолнтов„. Х вЂ” ввергла сольватароаанного енолнга; 2- энергия несольватнроваааого енолата; 3 — ввергла, неооходннаа длл раэрушенна сольватаоа оаолоэаа; 4, З вЂ” энерган вродуатов рсааанн. оболочки необходима лищь незначительная энергия.

Другими словами, несольватированный енолятпый реагент обладает относительно большей энергией, чем сальаатированный иан, поэтому энергия активации реакции снижается, Это различие в реакционной способности представлено на рнс. 1.1. 1.7. АЛКИЛИРОВАНИЕ ПО АТОМУ КИСЛОРОДА ИЛИ УГЛЕРОДА 'й, к Н' "Н Н 'Н Б, Н 5 6 7 з Э Сопоставление связей, имеющихся в продуктах О- и С-алкилироваиия, указывает на значительно большую устойчивость кетова из-за большей прочности связи С=О в кирбоиильной группе: С=О С вЂ” С С вЂ” С гтЗ 30 ЗО 332 нива/моль С вЂ” 0 С вЂ” О С=С 79 79 НБ 303 нилл/моль В условиях большинства реакций алкилирования продукты О- и С.алкилировання обычно взаимно ие превращаются, поэтому непосредственно на основании термодннамических данных нельзя правильно В енолят-анионах имеются две возможности длн алкнлировання.

Нуклеофилы, которые имеют более одного потенциального места для электрофильной атаки, называют анбидснгными нуклеофилами. Если алкилнрующим агентом является алкнлгалогенид, то обычно доминирует алкилирование по углеродному атому. о! С.Аииилироввние: й-С=СНл -1- й' — Х вЂ” ь й-~=СНе — й' о 0 — й' О-Алиилировенне: й — С СНе -1- й' — Х вЂ” ь й — ~=СНл Рассмотрим причины, определяющие предпочтительность С-алкили. резания; прн этом нужно учитывать три взаимосвязанных фактора. Во. первых, степень сольвагацнн енолят-аннона оказывает сильное влияние на реакционную способность апнона (см. равд. 1.6). Детали строения сольватнрованного аниона могут влиять на соотношение продуктов О- и С-алкнлировання Если атом кислорода более сильно сольватирован, чем атом углерода, можно ожидать большей реакционной способности по углеродному атому.

Поскольку в еноляте иа атоме кислорода сосредоточен больший отрицательный заряд, можно ожидать наиболее сильной сольватации атома кислорода за счет образования водородных связей. Во-вторых, как уже обсуждалось в гл. 5 книги 1, нуклеофяльность в реакциях Яи2 связана с поляризуемостью. Чем легче электронное7облако нуклеофила может быть деформировано при образовании свя,з~ тем более сильным будет нуклеофил в реакциях Ял2-типа. Сравнени,. нуклеофнльиостн углеродного и кислородного атомов амбидентного иона еполята приводит к выводу, что менее электроогрицательный атом углерода является более полярнзуемым и поэтому должен быть более нуклеофильиым.

Наконец, нужно сравнить структуру переходных состояний прн кнлнровании по углеродному и кислородному атомам: предсказать предпочтительность С-алкнлнроваиня. Однако переходные состояния (6) н (8) в значительной степени напоминают соответственно продукты (7) н (9). Понтону можно ожидать, что в случае С-алкнлнрованяя энергия переходного состояния будет ниже, отражая, тем самым, ббльшую устойчивость продукта С-алкнлнровзння (рис.

!.2). Таким Рис. $,2. Энергетические прифвнв реакция О- (веркина крниин) и С-алки,аврининвя внненян кривая). образом, конкуренция между О- и С-алкилнрованием зависит от совместно~о действия аффектов сольватаннй, нуклеофильяости С- и О- атомов енолят-иона и строения переходного состояния, Для енолят-аннонов обычно преобладает С-алкнлнрованне. Однако яри использовании высокореакннонноспособного алкилнрующего агента переходное состояние больше на- поминает реагирующий енолят-нан, чем продукт; на атоме кислорода сосредоточен значительный заряд, что приводит к О-алкнлнрованню, Алкилированпе по атому кислорода при катализе основаниями ие характерно Однако такие реагеиты, ьак диазометан илн ион трвзтилок. сония, могут реагировать по атому кислорода Щ.

О + (СаНа)аО БР а С(С На)а (СНа)а [БВЫ опы На)а Ллкялсульфзты н -сульфонаты в отличие от соо еетствующнх гало. гепндов проявляют большую тенденцию к образован,)о продукта О-алкилнровання, Яетилхлорметнловый зфнр, чрезвычайв) активный галогеннд, дает продукт О.алкилнрования с исключительно высоким выхо. дом [10). Еноляты «пространственно затрудненным атомам углерода также лают значительные количества продуктов О-алкнлнровання, особенно при реакции в полярных апротопных растворителях. г(апример, дифе. пнлапетофенон в грнсутствнн диметнлсульфоксида образует большое количество продукта О-алкнляровзнвя (111: "О РВ МЫ СНаО РЬ ~С-С~ „'С=С' + Р С С-СН, Р1 ' 'Р( " РНГ' ~Р РЬ А в МеО(СНа)аОМе.

МеЯОМе Ме|СОН, . Гексаметилфосфорамнд, другой биполярный апротонный растворнтель, способствует увеличению отнопгения продуктов О- и С-алкнлнрования авиона ацетоуксусиого эфира по сравнению с наблюдаемым в диметил. сульфоксиде. Этот растворитель может быть использован, когда необ. ходимо пронести О-алкилнрование 1121. Пря алкилированнн фенолят-авиона конкуренция между С- и О-алкнлированием гораздо менее выражена: О- 0 о с-э В этом случае С-алкилирование энергетически неэь1годно, так как в ходе этого процесса разрушается ароматическая система: он Н вЂ” э-~ Н ОСН,РЬ вгч) СНзРЬ и О СЕРЬ ! ОН ф О 1 + РЬСНяиг В енолятах, полученных прн отрыве протона от у-углеродного атома и,р-ненасьпценных кетонов, имеются три возможных места для атаки электрофилом: атом кислорода, а- н у-углеродяые атомы: к-,Д ~~~з- Кинетически как протоннрование, так и алкилярование, направляются преимущественно по м-углеродному, атому.

Протоннрование такого ено- Йля фенолят-ионов было четко продемонстрировано влияние растворителя на направление алкилироваиня. О-Алкилированне преобладает в таких растворителях, как диметнлсульфоксид, диметилформамид, про« стые эфиры, спирты. В воде, феноле и трифторэтаноле образуются значительные количества продукта С-алкилировання 1131. Можно полагать, что эти растворители образуют очень прочные водородные связи с атомом кислорода фенолят-анноиа. Сильная сольватацня снижает резк. цнониую способность атома кислорода и благоприятствует алкилнрованию по атому углерода.

лята служит методом превращения а-,1)-ненасыщенных кетонов и слож- ных эфиров в менее устойчивые б,у-ненасыщенные нзомеры: !См. [!4В рмроююз щмюке !м ирр р рррюрм ь ыиар СНрсн СНСООСрнь к н,о + Снр=СНСНрСООСрНр + СнрСН~НСООСрнр (м5д <!зчз 1См, 1!БЦ Алкилнрование также проходит селективно по а-углеродному атому, однзко данные еноляты чрезвычайно склонны к диалкилировзнню, что затрудняет введение одной алкпльной группы 1161.

1.8. АЛКИЛИРОВАНИЕ АЛЬДГХИДОВ, СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ, НИТРИЛОВ И НИТРОСОЕДИНЕНИИ Для образования енолятов можно применять и менее затрудненные ос. новання, если использовать для предотвращения реакций по карбониль Среди классов соединений с функциональными группами, способ. нымн стабилизовать отрицательный заряд на атоме углерода, наиболее подробно изучены кетоны. Каталнзнруемое основаниями к-алкилирование альдегндов наблюдается редко: в этих условиях альдегиды чрезвы» чайно легко подвергаются альдольпым конденсациям (см. гл 2); эта реакция преобладает в присутствии оснований. которые только частично превращают альдегиды з сопряженные основ, пия.

Для алкнлировання альдегида может быть использовано его пел! Зе превращение в енолят под действием очень сильного основания с последукпцнм введением алкилирующего агента, однако примеров таких реакций относительно немного. Косвенным методом алкилирования альдегкдов является алкилнрование через ензмины или магниевые соли нмирюв. Эти реакции рас. смотрены в разд. 1.9, Для кзталнзуемого основанием алкилирования простейших сложных эфиров необходимы сильно основные катализаторы.

Ьолее слабые основания, например алкоголяты, способствуют реакциям конденсации (см. гл. 2). Только недавно был разработан достаточно удобный метод получения еполятов сложных эфиров. Сильно пространственно-затрудненные основания, особенно анион днизо~ропиламнда, при низкой тем. пературе ие присоединяются по карбоннльной группе, а отрывают протон нз и-положения сложных эфиров и лактонов 117п — 17вз. Образующиеся енолягы легко алкилируются алкилбромидамн или алкилиодидами, например 117аз: ь рзкрр снр(снр) соосрнр — — сн (снВ снсоос н <ззк! к снп ! Снв ной группе грет-бутиловые эфиры.

Например, при алкилировании третбугилацетата успешно применяют амид лития в жидком аммиаке 11В1. Хорошими субстратами для С-алкнлнрования служат интрилы фени«уксусной кислоты. Фенильная группа повышает кислотность связи С вЂ” Н и стабилизует образующийся авион. Поскольку алнфатические нитрилы имеют менее кислый характер, для полного превращения их в аииоиы требуются более сильные основания. Однако алкнлнрование простых иитрилов исследовано еще слишком недостаточно для того, чтобы выявить условия успешного С-алкнлнрованин. Алифатическне нитросоедннения имеют более кислый характер, чем альдегиды, сложные эфиры, кетоны или нитрилы, однако алкилнроваиие образующихся авионов почти всегда проходит предпочтительнее по атому кислорода, чем ~о атому углерода 1191: в" я си,х ,о- йСН чо — дсн и — цсн гг ~0 — Снгд' Продукты 0-алкилировапня ннтросоединеинй, называемые нитроиовили згрираии, очень неустойчивы и разлагаются в основных средах с обра.

зованием «льдегида и оксима: р + о о с=г( + тесн=о .г' Н СгΠ— СНК Н гг 1 н ~1 В Иногда эту реакцию применяют для синтез альдегндов нз первичных галогенидов, но с ее помощью редко удается 'толучить значительные количества продукта С-алкилировання (есть, о~',~ако, и исключения) 1201. СНанг сно + (Сн~)гс МОР > ~ ~) + (Снз)гс ВОН Снг 1.9, АЛКИЛИРОВАНИЕ ЕНАМИНО — АЗОТИСТЬИ АНАЛОГОВ ЕНОЛОВ И ЕНОЛЯТОВ Азотистые аналоги кетонов н альдегндов называют аминами или азомвтинизги.