GL_19_Металлоорганика (О.А. Реутов, А.Л. Курц, К.П. Бутин - Органическая химия в 4-х томах (Word)), страница 3

Примеры таких реакций приведены ниже.

Амиды Х-ХII легко получают из соответствующих аминов без выделения и очистки прямо в начале реакции (см. реакцию металлирования в первом из приведенных выше уравнений). Пространственно затруд­ненные амиды лития позволяют также проводить металлирование галогензамещенных без обмена галогена на металл по реак­ции 19.11:

19.1.3.г. Другие методы получения литийорганических соединений

Многие элементоорганические соединения при действии металли­ческого лития или алкиллития расщепляются с образованием литийорганических соединений. К таким субстратам относятся органичес­кие соединения ртути, бора, кремния, свинца, сурьмы и селена. Эти реакции широкого синтетического применения не имеют, но в некоторых частных случаях оказываются весьма полезными. Примеры приведены ниже.

19.1.4. Реакции литийорганических соединений

В соответствии с табл.19.1 все реакции литийорганических соединений можно разделить на замещение и присоединение.

19.1.4.а. Замещение (табл.19.1).

Протодеметаллирование. Это очень важная реакция, поскольку бутиллитий относится к числу одних из самых сильных оснований, и следовательно с его помощью можно получать многие другие карбанионы (раздел 19.1.3.в). С помощью этой реакции удобно полу­чать углеводороды, содержащие дейтерий, например:

Бордеметаллирование используют в качестве промежуточной стадии превращения карбанионов в соответствующие спирты.

Сочетание. Для получения несимметричных алканов R-R’ с высо­кими выходами используют не сами литийорганические соединения, а медно-литиевые реагенты купраты (см.раздел 19.1.5).

Аллильное и пропаргильное замещение с перегруппировкой можно осуществить, если Z-хорошая уходящая группа, например, галоген. Тогда процесс S_N2 практически нацело протекает с перегруп­пировкой ( -алкилирование):

Реакцию с эпоксидами и другими циклическими эфирами можно рас­сматривать как внутримолекулярное замещение S_N-типа. Замещение обычно происходит у наименее пространственно затрудненного атома углерода с обращением конфигурации. В реакцию вступают не только оксираны (п=0 в приведенной ниже формуле) и оксетаны (n =1), но иногда и тетрагидрофуран ( п =2), используемый в качестве раст­ворителя:

Винильное и ароматическое нуклеофильное замещение. Простые винил- и арилгалогениды в реакциях нуклеофильного замещения чрезвычайно неактивны. Для того, чтобы винилиодид или винилбромид с хорошим выходом дали продукт сочетания в реакции с алкиллитием, необхо­димы катализаторы, содержащие переходные металлы Ni или Pd (иногда Сu). Такие реакции обычно идут с сохранением конфи­гурации у двойной связи. Возможно, что вначале происходит обмен галогена с образованием виниллития, который далее реагирует в S_N2-реакции с алкилгалогенидом:

Реакция метиллития с иодбензолом, в результате которой образует­ся толуол, также включает стадию обмена галоген-металл, за которой следует нуклеофильное замещение иодид-иона в йодистом метиле на фенильный анион. В других случаях возможно промежуточное обра­зование дегидробензола:

Замещение арильного галогена на алкильную группу тоже катализи­руется соединениями переходных металлов (палладия).

Ацилирование литийорганических соединений осложняется присое­динением второго моля RLi к образовавшемуся кетону (в принципе, это хороший метод получения третичных спиртов типа R₂R’COH). Чтобы избежать присоединения второго моля реагента, имеется не­сколько путей. Например, можно ввести в реакцию с RLi не хлорангидрид R’COCl, а соответствующий кaрбоксилат лития R’COO^-Li⁺. При этом в осадок выпадает сoль ХШ, обработка которой водной кислотой дает кетон:

Нитрилы получают действием алкиллития на тозилцианид:

Синтез элементоорганических соединений. Силилирование литийорганических соединений проводят действием, например, триметилхлорсилана:

Выходы в этой реакции часто достигают почти 100%. Реакция заме­щения хлорида на карбанион может идти по механизму переноса элект­рона от литийорганического соединения к триметилхлорсилану, в ре­зультате которого образуется радикал R' и анион-радикал триметилхлорсилана; последний быстро распадается до аниона хлора и триметилсилильного радикала, который может соединяться с алкильным радикалом, образуя продукт, идентичный продукту прямого нуклеофильного замещения у атома кремния. Помимо этого образу­ются продукты димеризации и диспропорционирования алкильного и триметилсилильного радикалов.

Такой путь реакции получил название одноэлектронного переноса или SET-механизма (single electron transfer). Существует правило, согласно которому чем более основен карбанион, тем больше вероятность того, что он будет реагировать по механизму электронного переноса, а не по S_N2-механизму.

Синтез нитросоединений ароматического ряда осуществляют действием ариллития на алкилнитраты:

Окисление. Литийорганические соединения, особенно те, которые обладают высокой основностью, чрезвычайно чувствительны к кисло­роду, поэтому работу с ними обычно проводят в инертной атмо­сфере (под аргоном).

Первичным продуктом реакции с кислородом являются литиевые соли гидроперекисей, которые можно восстановить до спиртов без выделения из реакционной среды действием сульфита натрия или триалкилфосфата.

Спирты можно также получить через молибденовый комплекс гидро­перекиси:

Окислением карбанионов, стабилизированных (-М)-заместите­лями, очень легко получают 1,2-динитросоединения, 1,4-дикетоны, 1,4-диимины и ряд других веществ.

19.1.4.б. Присоединение по кратным связям (табл.19.1)

Реакции с алкенами. Алкиллитиевые соединения к обычным не­активированным олефинам присоединяются только в специальных усло­виях. Например, этилен полимеризуется под действием н-ВuLi в присутствии ТМЭДА или ДАБЦО. В то же время литийорганические соединения легко присоединяются к системам сопряженных кратных связей:

Сопряженные диены и стирол под влиянием литийорганических ини­циаторов полимеризуются. Такая анионная полимеризация нашла при­менение в промышленности. Образующийся полимер называется живу­щим полимером, т.к. на конце его цепи находится реакционный центр, способный к дальнейшему присоединению мономера. При дости­жении нужной степени полимеризации живущий полимер "убивают" обработкой водой.

Присоединение по связям С=N и СºN. Присоединение по кратным связям углерод-азот является общей реакцией литийорганических соединений. В реакции с пиридином обычно наблюдается 1,2-присоединение (хотя известны и случаи 1,4-присоединения). Таким путем получают 2,5-дизамещенные пиридины.

Присоединением к нитрилам можно получить кетоны или амины:

Присоединение по связям С=O и C=S. В реакциях с альдегидами и кетонами образуются первичные, вторичные или третичные спирты. Для получения первичных спиртов берут формальдегид, из других альдегидов получаются вторичные, а из кетонов - третичные спирты.

В некоторых случаях были получены данные, свидетельствующие, что реакция имеет SET-механизм.

Побочными реакциями являются енолизация (-металлирование) и восстановление кетонов до спиртов. (Эти реакции также могут проте­кать по SЕТ-механизму.)

При использовании хиральных аналогов ТМЭДА из альдегидов и ахиральных литийорганических соединений получают хиральные вторичные спирты.

Применение лития в синтезе Барбье, т.е. в реакции органичес­ких галогенидов с металлом и одновременно с карбонильными соедине­ниями, во многих случаях приводит к хорошим выходам продукта. Этот метод особенно удобен, когда в реакции участвует малореакционноспособный галогенид и пространственно затрудненный кетон:

При реакции с -ненасыщенными карбонильными соедине­ниями литийорганические соединения дают почти исключительно про­дукты 1,2-присоединения по карбонильной группе, в то время как реактивы Гриньяра претерпевают в заметной степени также и 1,4-присоединение, а купраты (раздел 19.2) - почти нацело присоеди­няются в положение 1,4. Например, присоединение СН₃МgВr к пентен-3-ону в эфире при 25 ^oC приводит к смеси 1,2-аддукта (ХIV) и 1,4-аддукта (ХV). В тех же условиях метиллитий дает только ХIV, а диметиллитийкупрат - практически только ХV.

Алкиллитиевые соединения присоединяются к СО₂ с образованием карбоновых кислот и к СО с образованием симметричных кетонов (табл.19.1). Если реакция с СО₂ проводится с двумя молями RLi, то образуется дианион ХIII, из которого можно получить кетон.

Тиокарбонильные соединения (тиокетоны, тиокарбонаты, тиоамиды) в противоположность аналогичной реакции карбонильных сое­динений, реагируют с литийалкилами не по углероду, а по атому серы:

Механизм этой "тиофильной" реакции исследован недостаточно.

19.1.5. Литийдиалкилкупраты

При взаимодействии литийорганических соединений с солями менее электроположительных, чем литий, металлов образуются новые металлоорганические соединения. В присутствии избытка RLi в результате такой реакции образуются так называемые "aт-комплек­сы", в которых число алкильных групп, связанных с металлом, на единицу больше валентности металла:

aт-Kомплексы бора, алюминия и меди являются ценными реагентами органического сиитеза.

Купраты [R₂Cu]Li образуются при взаимодействии двух эквивалентов иодида, бромида или хлорида меди (I) в эфире или ТТФ при низких температурах.