03 - (2004) (1125802), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Движущей силой процесса является образование магниевого хелата. Такое направление реакции для магниевых енолятов обусловлено резким понижением нуклеофильности кислородного центра енолята за счет ковалентной связи с металлом. Экранирование кислородного центра наблюдается и для щелочных енолятов, в особенности для литиевых енолятов. Для ионно построенных щелочных енолятов величина С/О-продуктов алкилирования и ацили~ования в апротонной среде всегда понижается в ряду 1 Р>Ха >К+>СР>ХВ4~, те. с увеличением радиуса и понижением плотности заряда противоиона. Для щелочных енолятов проблема влияния противоиона по существу сводится к решению вопроса о состоянии этих солей в растворе. Щелочные еноляты в растворе могут находиться в виде ассоциатов ионных пар различной степени агрегирования, мономерных ионных пар или свободных ионов.
Определяющее влияние на степень ассоциации ионов оказывает природа растворителя. В неполярных, не сольватирующих катионы растворителях ионные пары щелочных енолятов очень сильно ассоциированы. Так, например, молярная масса натриевой соли малонового эфира в 0,1 М растворе в бензоле превышает 11000, что соответствует образованию монодисперсной мицеллы из 40-50 ионных пар этой соли. Однако в более полярной и, что более важно, основной среде степень ассоциации резко уменьшается.
В ТГФ, ДМЭ и эфире натриевые еноляты кетонов находятся в виде димерных или тримерных ассоциатов. Небольшие добавки основных диполярных апротонных растворителей к растворам щелочных енолятов в неполярной среде вызывают разрушение ионных ассоциатов вплоть до образования мономерных ионных пар. Тот же эффект достигается при введении двух эквивалентов такого мощного комплексообразующего для 1ча и К агента, как 18-краун-6-полиэфир. Основность ра- 9 створителя или комплексообразующих добавок играет решающую роль в разрушении ионных ассоциатов, а полярность среды определяет способность диссоциации мономерных ионных пар на свободные ионы. Поэтому в полярных и основных диполярных апротонных растворителях щелочные еноляты существуют в виде равновесной смеси свободных ионов и мономерных ионных пар. Ассоциация катиона с кислородным центром енолят-ионов всегда способствует реакции по атому углерода для ионной пары по сравнению со свободным енолят-ионом.
Агрегация ионных пар в димеры, тримеры и более сложные агломераты еще более способствует С-алкилированию, С-ацилированию и другим процессам с участием углеродного центра енолята. Агломерация ионных 114 пар, несомненно, является главной причиной С-алкилирования и иногда даже С-ацилирования шелочных енолятов кетонов и 1,3- дикарбонилъных соединений в петролейном эфире, ароматических углеводородах, диоксане и других неполярных растворителях: + С2Н5ОТз 0 .à — 1 СНзСОСНСООС1Н~ СгН5 (52%) СНз — С=-СНСООС1Н5 8 ОС' О КО бензал СНз — С вЂ” СНСООС2Н5 !! ! О СаН1 (!00%) СНз — С=СНСООС2Н5 ! ОС2Н5 (48%) 115 С другой стороны, в диполярных апротонных растворителях ГМФТА, ДМСО и Х-метилпирролидоне-2 реакционноспособной частицей является енолят-иои и соотношение продуктов определяется мезомерией самого амбидентного аниона и не зависит от природы противоиона. Диполярные апротонные растворители за счет специфической сольватации катиона щелочного металла способствуют диссоциации ионных пар щелочных енолятов и тем самым способствуют реакциям с участием кислородного центра енолят-иона.
Однако влияние растворителя на двойственную реакционную способность амбидентных анионов не сводится только к специфической сольватации катиона. Другая и более интересная возможность влияния растворителя на направление реакции С- и О-алкилирования енолят-ионов 1,3-кетоэфиров и 1,3-дикетонов связана со специфической сольватацией собственно амбидентного аниона в протонных растворителях. Два реакционных центра енолят-иона резко различаются по своей электроотрицательности и распределению электронной плотности. Электронная плотность в енолят-ионе сосредоточена главным образом на более жестком и электроотрицательном атоме кислорода. Это предопределяет избирательную сольватацию енолят-иона 1,3-дикарбонильных соединений протонными растворителями за счет образования прочной водородной связи с кислородным центром амбидентного аниона.
Избирательная сольватация атома кислорода вызывает непропорциональное уменьшение нуклеофильности двух центров мезомерного аниона, что приводит к резкому возрастанию доли продукта С-алкилирования. Таким образом, сольватационные эффекты подобно противоиону в ионной паре енолятионов приводят к экранированию кислорода как атома с более высокой электронной плотностью и электроотрицательностью. Анион ацетоуксусного эфира алкилируется региоселективно по атому углерода в этаноле или в метаноле под действием жесткого алкилируюшего агента диэтилсульфата, в то время как в ГМФТА в тех же условиях алкилирование идет по атому кислорода: СНз — С=-СНСООС2Н5 + (СНзСН2ОЬБО2 ~;е О СНзСОСНСООС2Н5 + СНз — С=СНСООС2Н5 ! С2Н5 ОС2Н5 (92%) (8%) СНзСОСНСООС2Н5 + СНз — С=СНСООС2Н5 ГМЕТА СгН5 (15%) ) ОСгН5 (85%) ) Это различие обусловлено селективной сольватацией атома кислорода аниона ацетоуксусного эфира этанолом с помощью водородной связи.
Отсюда становится очевидным, почему в протонной среде енолят-ионы 1,3-кетоэфиров подвергаются С-алкилированию при взаимодействии с самыми разнообразными первичными и вторичными алкилгалогенидами и количество эфира енола в этом случае не превышает 1-3%. В отличие от енолят-ионов кетонов, 1,3-дикетонов и 1,3-кетоэфиров енолят-ионы сложных эфиров подвергаются региоспецифическому С-алкилированию и С-ацилированию независимо от природы уходящей группы, радикала и других факторов. Фактически с любым электрофильным агентом анионы сложных эфиров реагируют исключительно своим углеродным центром. В настояшее время разработаны превосходные общие методы моно- С-алкилирования, С-ацилирования литиевых енолятов сложных эфиров одноосновных и двухосновных карбоновых кислот: н,с — с — ос,н, — '5 о-с-'о н,с —.с-ос,н, но — ойн" 5 ТГФ; -78'С 8 ) ГМФТА-ТГФ; О'С О ' Ь вЂ” СН5(СН2)7СН2 -С вЂ” ОС2Н5 + 1~Вг; (85%) (-)Х(СзН7 1)г ~со~со — с — осн ' (сн>с —.с-осн— 52 8 ' 'ТГФ вЂ” 28С 52 ед О О 11о СН,1 ~ [сн,>,с — с — ос,н, ы; ТГФ; -78 С 0 (87%) сн,сн,— с-ас,н,— -Г-1- сн,сн.—.а-о~н,— ич(с н -() 8 ТГФ; -78'С е ! О Ь 1Р СН3СН,СН2С вЂ” СН вЂ” С-ОСН~СН, 1лс! .
ТГФ; -78'С и ! !! 0 СН3 О (79%) Характерной особенностью этих реакций является полное отсутствие продуктов С,С-диалкилирования или С,С-диацилирования. Ацилирование литиевых енолятов сложных эфиров представляет собой, по-видимому, лучший современный способ синтеза 1,3- кетоэфиров: этот способ дает наиболее простое и эффективное решение проблемы перекрестной сложноэфирной конденсации Кляйзена (см. раздел 17.5.2). Алкилирование литиевых енолятов сложных эфиров следует рассматривать как синтетический эквивалент старого классического метода синтеза карбоновых кислот алкилированием натриймалонового эфира (см. следующий раздел).
Литиевые еноляты сложных эфиров чрезвычайно легко взаимодействуют и со многими другими электрофильными реагентами. В качестве иллюстрации приведем конденсацию литиевой соли этилацетата с окисью этилена и триметилуксусным альдегидом: СН Д-~С,Н ° Н С вЂ” СН ~ООСН,СН,СН,-С-ОС,Н~- !гс 2о! 5 2,, У 2ГМФТА П Ь 1.1е ТГФ 0 Π— Снзсн201з + СН1СН201з, 7-6 утирал акп>н (55%) О 01з 0 !! 20 С ! $1 Снз--Д ОС2Н~ + (Снз)зс С (СНЗ)ЗС Снснр ( ОСзн1 0 Ы Н ОН 0 ~Н'~' Н'О! ~ С (СН,),С вЂ” СНСН,— 1-ОС,Н,. (97%) 117 17.4. СИНТЕЗЫ С МАЛОНОВЫМ И АЦЕТОУКСУСНЫМ ЭФИРАМИ Образование енолят-ионов 1,3-дикарбонильных соединений — малонового эфира, ацетоуксусного эфира и других 1,3- кетоэфиров — облегчается при наличии двух электроноакцепторных заместителей — карбонильной и карбалкоксильной групп. Енолят-ионы малонового и ацетоуксусного эфира обладают более высокой стабильностью по сравнению с енолят-ионами кетонов и сложных эфиров одноосновных кислот вследствие более эффективной делокализации заряда с помощью обоих акцепторных заместителей.
Это отражается на низкой величине рК, этих соединений. Щелочные соли малонового эфира и 1,3-кетоэфиров количественно получаются из исходных С-Н кислот с помощью самых разнообразных оснований: СНзСНзОХа; (СНз)зСОК; ХаН, КН, ЛДА и др. в спирте или в апротонной среде; они легко могут быть выделены индивидуально и храниться в течение длительного времени. Щелочные еноляты малонового эфира подвергаются региоспецифическому С-алкилированию под действием первичных и вторичных алкилгалогенидов и сульфонатов.
Третичные алкилгалогениды непригодны, так как для них единственным направлением реакции становится элиминирование. Как и следует ожидать для типичных Яр~2-процессов, выход С-алкилпроизводных для алкилирующих агентов с первичной алккньной группой оказывается выше, чем для вторичных алкилгалогенидов. В классическом варианте синтезов с малоновым эфиром натриевый енолят малонового эфира алкилируют алкилгалогенидом в абсолютном спирте. Однако в диполярных апротонных растворителях ДМФА, ДМСО, ГМФТА скорость реакции возрастает примерно в тысячу раз, поскольку эти растворители эффективно сольватируют щелочные катионы, но слабо сольватируют анионы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
