9906_047 (1109040), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Например, метилкетоны можнополучить при взаимодействии RMgX с уксуснымангидридом. Однако обычно взаимодействие галогенангидридов, ангидридов и сложных эфиров с реактивами Гриньяра не останавливается на стадииобразования кетона, а идет дальше до третичногоспирта.Такие функциональные производные карбоновых кислот, как N,N-диалкиламиды и соли, являются наименее активными карбонильными соединениями в реакциях присоединения, но с реактивамиГриньяра они все же реагируют.
В этом случае реакция останавливается на стадии присоединения идает стабильный аддукт, гидролиз которого обеспечивает получение кетона или альдегида (из N,N-диалкилформамидов), что также находит применениев синтетической практике:OR1 CRRMgXN(CH3)2R1 C OMgXN(CH3)2H2O−Mg(OH)X−(CH3)2NHH2O−Mg(OH)X−(CH3)2NHC OПри взаимодействии с карбоновыми кислотамиреактивы Гриньяра сначала действуют как основания, отщепляя протон от гидроксила и переводякислоту в магниевую соль (реакция нейтрализации), которая уже далее может реагировать с избытком RMgX и давать после гидролиза кетон:50RMgX−RHORMgXR1 COHOMgXRRMgXR1 C OMgXRC OR12H2O−2Mg(OH)XOMgXТаким образом, обобщая все сказанное выше,можно сделать вывод, что реактивы Гриньяра являются незаменимым инструментом в руках химиковоргаников при получении разнообразных представителей самых различных классов органических веществ: углеводородов, спиртов, альдегидов, кетонов, кислот, а также соединений с несколькимифункциональными группами.èéÅéóçõÖ êÖÄäñààèêà ÇáÄàåéÑÖâëíÇàà RMgX ë äÖíéçÄåàПри описании важнейших свойств реактивовГриньяра нельзя не сказать и о побочных реакциях,которые наблюдаются при взаимодействии их скарбонильными соединениями.
Дело в том, что присоединение RMgX по карбонильной группе оченьчувствительно к пространственному фактору и далеко не всегда удается получить с приемлемым выходом требуемый спирт. Особенно актуально этодля реакций с кетонами. В случае пространственнозатрудненных кетонов соответствующие спирты образуются с низкими выходами из-за протеканияконкурирующих реакций, важнейшими из которыхявляются восстановление кетона до вторичногоспирта и енолизация его с последующей альдольной конденсацией.Считается, что реакция восстановления кетоновдо спиртов под действием реактивов Гриньяра протекает через циклическое переходное состояние, вкотором происходит перенос гидрид-иона от β-углеродного атома реактива Гриньяра на карбонильный углерод кетона.
Образованию такого переходного состояния способствует донорно-акцепторноевзаимодействие вакантной орбитали атома магнияс неподеленной электронной парой карбонильногокислорода:βHCHCCC+CαRR1OR1 COCOMgMgXXH2 O−Mg(OH)XH2 O−Mg(OH)XCH OHДоля этого процесса возрастает с увеличениемобъема заместителей как в кетоне, так и в реактивеГриньяра. Например, при взаимодействии изопропилмагнийбромида с диизопропилкетоном выделяется пропилен и с выходом 70% образуется толькоëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹6, 1999продукт восстановления – диизопропилкарбинол(1). Однако не надо искать вторичный спирт средипродуктов реакции этого кетона с метил- и неопентилмагнийбромидами, так как образование его впринципе невозможно из-за отсутствия в молекулеСН3MgBr β-углеродного атома, а в молекуле(CH3)3ССН2MgBr – водорода при β-углероде.
С метилмагнийбромидом диизопропилкетон дает продукт нормального присоединения по карбонильнойгруппе – метилдиизопропилкарбинол (2), в то время как неопентилмагнийбромид действует на негокак основание, отщепляя кислый водородный атомв α-положении и давая броммагнийенолят (3), изкоторого после гидролиза регенерируется исходный кетон:Теоретически в эту реакцию должны вступатьвсе способные к енолизации кетоны (то есть кетоны, имеющие в α-положении к карбонильной группе хотя бы один водородный атом), но в действительности существенные ограничения здесь опятьнакладывает стерический фактор.
Так, енолят ацетомезитилена не реагирует со второй молекулойацетомезитилена, карбонил которой экранировандвумя орто-метильными группами, но при добавлении к нему ацетофенона дает ожидаемый β-гидроксикетон с хорошим выходом:CH3CH3(CH3)2CHMgBr−C3H6(CH3)2CHMgBr−CH4−(CH3)4C(CH3)2CH CH CH(CH3)2 (1)OHCH3(CH3)2CH C CH(CH3)2(2)−C3H6CH3MgBr(CH3)3CCH2MgBr−(CH3)4CCH3MgI(CH3)3CCH2MgBrOOH(CH3)2C C CH(CH3)2(3)OMgBrРеакция диизопропилкетона с неопентилмагнийбромидом с выделением неопентана и образованием енолята (3) является конкретным примеромвторой по значимости (после восстановления) побочной реакции – енолизации кетонов под действием RMgX. Сама по себе енолизация кетона непредставляла бы большого интереса, если бы неспособность енолят-аниона присоединяться в качестве нуклеофила по карбонильной группе второймолекулы кетона с образованием после гидролизаβ-гидроксикетона (реакция альдольной конденсации).
Например, при обработке пинаколина (метилтрет.-бутилкетона) изопропилмагнийбромидом основным продуктом реакции является 5-гидрокси2,2,5,6,6-пентаметил-3-гептанон – продукт самоконденсации пинаколина:(CH3)3C C CH3(CH3)2CHMgBr−C3H8O(CH3)2CHMgBr−C3H8(CH3)3C C CH21) (CH3)3CCOCH32) H2OOMgBr1) (CH3)3CCOCH32) H2OCH3(CH3)3C C CH2 C C(CH3)3OëéëçéÇëäàï Ç.ü. êÖÄäñàü ÉêàçúüêÄOH−CH4CH3CH3MgBr(CH3)2CH C CH(CH3)2CH3MgIC CH3OCH3CH3C CH2OMgICH31) C6H5COCH32) H2OCH31) C6H5COCH32) H2OCH3CH3C CH2 C C6H5OOHCH3Аналогичным образом удается осуществить конденсацию 2,2-дифенилциклогексанона с ацетоном:OC6H5OMgBrC6H5MgBrC6H5C6H51) (CH3)2C=OC6H52) H2OO1) (CH3)2C=O2) H2OC6H5C(CH3)2C6H5OHêÖÄäíàÇõ ÉêàçúüêÄ Ç êÖÄäñàüïë èéãàîìçäñàéçÄãúçõåà ëéÖÑàçÖçàüåàВ предыдущих разделах мы описали основныереакции RMgX с различными классами органических соединений.
Однако в реальной практике частоприходится иметь дело с полифункциональнымиорганическими веществами, взаимодействие которых с RMgX состоит из нескольких стадий и зависитот строения исходного соединения и условий проведения реакции.В первую очередь рассмотрим взаимодействиеRMgX с α,β-непредельными карбонильными соединениями. Реактивы Гриньяра обычно не реагируют с С=С-связью, так как атомы углерода придвойной связи не имеют достаточного положительного заряда для присоединения карбанионной51частицы. Однако ситуация в корне меняется, еслидвойная связь имеет при себе электроно-акцепторный заместитель (–СN, –NO2 , –COR).
В этом случае π-электронная плотность смещается в сторонуакцептора электронов, что приводит к поляризацииС=С-связи и делает возможным присоединениемолекулы RMgX. Например, окись мезитила (4-метил-3-пентен-2-он), имеющая в своем составедвойную связь, сопряженную с карбонильной группой, может реагировать с реактивами Гриньяра какпо карбонилу (1,2-присоединение), так и по двойной связи (1,4-присоединение). Первая реакцияприводит к получению непредельных спиртов, авторая – насыщенных кетонов:1, 2δ+δ−δ+δ−(CH3)2C CH C O + R4β3α21δ+MgX1, 4CH3C2H5MgBrOR1, 2ным присоединение реактивов Гриньяра в 1,4-положение.Однако в том и заключается вся прелесть органической химии, что здесь невозможно заранеебыть уверенным в правоте своих рассуждений, таккак слишком большое число различных факторов(электронные, стерические, сольватационные) оказывают влияние на направление органической реакции.
Показательным примером в этом отношенииявляется поведение 2-метил-1,3-дифенилпропенона (4) в реакциях с этилмагнийбромидом и метилмагнийиодидом. Если первая реакция протекаеткак 1,4-присоединение и дает ожидаемый кетон (5),то вторая, несмотря на близость в строении реактивов Гриньяра, приводит к продукту 1,2-присоединения – непредельному спирту (6), который в кислойсреде через стадию аллильной перегруппировкиспособен циклизоваться в инден (7):(CH3)2C CH C OMgXH2O−Mg(OH)XC6H5 CH C C C6H5CH3MgI(4) CH3CH3C2H5R1, 4(CH3)2C CH C OMgXH2OC2H5MgBr−Mg(OH)XC6H5 CH CH C C6H5(5)CH3RH2O−Mg(OH)XCH3OHCH3MgIC6H5 CH C(CH3)2C CH C OH(6)CH3−Mg(OH)XC C6H5CH3 CH3H+RH2OOCH3(CH3)2C CH2 C OCH3Атака на β-углеродный атом окиси мезитиластановится возможной благодаря смещению π-электронов двойной связи в сторону карбонильного углерода, от которого, в свою очередь, смещает π-электроны более электроотрицательный атом кислорода(на схеме направление смещения электронов показано с помощью изогнутых стрелок).
Первоначальным продуктом 1,4-присоединения является галогенмагнийенолят, гидролиз которого дает енол,быстро переходящий в более стабильную кето-форму. Соотношение продуктов 1,2- и 1,4-присоединения во многом зависит от строения исходного α,βнепредельного карбонильного соединения. Установлено, что α,β-непредельные альдегиды реагируют с магнийорганическими соединениями главнымобразом по карбонильной группе, в то время как направление реакции с α,β-непредельными кетонамиопределяется размером заместителя при карбониле.Объемный заместитель затрудняет подход к карбонильному углеродному атому и делает более выгод-52(7)C6H5CH3Еще более неожиданно реагирует с RMgX β-метилбензилиденпинаколин (8), который независимоот строения радикала в молекуле реактива Гриньярадает одно и то же соединение (9) [5]:2C6H5 C CH C C(CH3)3CH3RMgXOC6H5−RH(9)HORMgX−RH(8)C6H5CH3COC(CH3)3C(CH3)3R = CH3, C2H5, i-C3H7, C6H5В этом случае объемные заместители при карбонильной группе и при β-углеродном атоме затрудняют как 1,2-, так и 1,4-присоединение, а реактивГриньяра выполняет роль основания и снимаетëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹6, 1999протон с β-метильной группы, что ведет к самоконденсации кетона (8) в димер (9).Определенная аналогия с α,β-непредельнымикетонами наблюдается и при взаимодействии ароматических нитросоединений с RMgX, котороеможно рассматривать как 1,4-присоединение реак+тивов Гриньяра по фрагментуC C N O , ведуO−щее к получению замещенных нитрозобензолов [6]:−O+N−OO+NOMgXHRRMgXClNORHCl−MgXCl−H2OClClСоединения, имеющие в своем составе гидроксильную и карбонильную группы (альдегидо- икетоспирты), реагируют с RMgX сначала по гидроксилу (кислотно-основное взаимодействие), итолько после этого идет присоединение реактиваГриньяра по карбонилу, что дает в конечном итогедвухатомный спирт – гликоль.