03 - (2004) (1125802), страница 7
Текст из файла (страница 7)
В качестве вторичных аминов используют пяти- и шестичленные амины — пирролидин, пиперидин или морфолин: Р1 Снзсан45О~Н / х / О О НН О вЂ” — — — ' ° О НО / 110 С„ толуол; 1 ч морфолин (709О) Н 2)СНСНСОСНСН + СО~С +НО 110 "С„ толуол пиррслилии (90%) 2) 2 Н,НН ~ Н,Н вЂ” Н)СН,), Н,НН,СР (Сна)зз)с! е 46 СаНа сн,— )чн СН,— )ЧН Сан~ С,Н, ! О сн,— )ч ~С вЂ” Н ) СНН Н,О Н СНзОН, Н СН2 — Х СН У ОН ОН, ! ' х карбиноламии зСНзС1! О К!1 1 8!(СНз)3 й СНтС К '! Р СН вЂ” СК '! (СН!)зБ! О Я!(СН!)! (з йз В усовершенствованном методе получения енаминов исходят из триметилсилильного производного вторичного амина. Атом кремния обладает значительно большим сродством к кислороду, чем к азоту, что позволяет в мягких условиях получать енамины из (СНз)зйМВт и кетонов.
Подробное изучение механизма обнаружило сильную зависимость скорости образования имина от рН среды. Скорость реакции резко снижается в области высоких (рН > 9) и низких (рН <1) значений рН, достигая максимума обычно в интервале рН -3 — 5, т.е. в области слабой кислотности. Эту зависимость можно объяснить, если рассмотреть влияние рН на каждую стадию процесса. Кислота необходима для протонирования карбиноламина и дальнейшего его превращения в иминиевый катион. Поэтому эта стадия полностью подавляется в области высоких значений рН. С другой стороны, в области низких рН, меньших единицы, амин и некоторые другие азотистые нуклеофилы (ХНзОН; ХНт — ХНз и др.) протонируются с образованием соли аммония, которая не способна присоединяться по карбонильной группе, так как лишена свойств нуклеофильного агента.
Интервал рН в диапазоне от 3 до 5 обычно является разумным компромиссом между этими двумя противоположными тенденциями, причем для каждого азотистого нуклеофила существует свой оптимальный диапазон значений рН, при котором скорость реакции максимальна. На рис. 16.3 в качестве иллюстрации представлена Кт, л/м.с 2,0 1,0 0,5 2 3 4 5 б 7 8 9 Рис.16.3. Зависимость скорости образования оксима ацетона от рн 47 зависимость скорости реакции образования оксима ацетона из ацетона и гидроксиламина от рН среды: СнзСОСНз + Хнзон — -~ СН,С=ИОН + Н,О .
25'С но СН, Соединения, образующиеся в результате взаимодействия альдегида или кетона с гидроксиламином, гидразином, фенилгидразином, 2,4-динитрофенилгидразином, п-нитрофенилгидразином, семикарбазидом и тиосемикарбазидом, следует рассматривать как производные иминов. Большинство из них представляют собой кристаллические вещества, обладающие четкой температурой плавления. Эти производные используются для идентификации альдегидов и кетонов: о+ нн,он ( ~ м — он 0 Д с, мнномнмн, ©сн=ммнсомн, Н о а~Д)-с» ° мн мн, а-(Д-сн=м — мн, Н С6Н5СОСНз+02Х С1 1ЧН-Хнз— "С6Н~С=)ч-ХН с) Хоз 1ЧО, СН, Гидразоны альдегидов и кетонов широко используются в органическом синтезе для превращения карбонильной группы С=О в метиленовую группу.
Эта реакция была открыта в 1911 г. независимо Н.М. Кижнером в России и Л. Вольфом в Германии. Они обнаружили, что при нагревании с твердой КОН гндразоны разлагаются с выделением азота, образуя алканы. Метод Кижнера— Вольфа был модифицирован таким образом, что щелочное разложение гидразонов стали выполнять в высококипящих протонных растворителях — диэтиленгликоле (т.
кип. = 245'С) или триэтиленгликоле (т. кип. =287 С): Г3. 1) )м1Нз — Хнз . Нзо ! 2) КОН; НОСН,СН,ОСН,СН,ОН; 2ОО С о сно 0 СН3 (60%) 48 Реакция Виттига заключается во взаимодействии альдегида или кетона с илидами фосфора, приводящим к образованию алкена и окиси фосфина: з 0 0 зфнр К,,В (СеНз)зР— С вЂ” К' — — ~ С=С + (СьНз)зР=О нлн ТГФ оз' Н Н нлнл фосфора алкея окись трнфе(фосфоран) ннлфосфнна В' С=О + Вз' катон Алкилгалогениды реагируют с трифенилфосфином, образуя соли трифенилалкилфосфония; 0 Я КСНзВг + (СьНз)зР— — ~ (СаНз)зРСНзКВг (70 — 100%) Нуклеофильное замещение под действием пространственно затрудненного мягкого нуклеофильного агента (СьН ),Р легко осуществляется для первичных и вторичных, но не третичных алкилгалогенидов.
Илид фосфора получается при депротонировании четвертичной соли фосфония (СаНз)з Р— СНзК Х . Фосфониевые соли относятся к слабым С вЂ” Н-кислотам, и для их депротонировання необходимо использовать сильные основания: амид и гидрид натрия; бис(триметилсилил)амид натрия — (МезЯ)зХ)Ча; н-бутиллитий и др. Образующиеся при этом нейтральные фосфорорганические соединения называются илидами, или фосфоранами: 0 е л-С4Н,Ы 0 В (ень) Рсн е х .
(Сн) Р-снк+ ьх ~н, 0 0 )чан О + (Сиз)зРСНз Вг — — ~ СНг + (СьНз)зР=О; ДМСО ', ГЛ= (86%) В течение длительного времени шла дискуссия о строении фосфоранов, для которых были предложены бетаиновая илидная форма, а также иленовая форма (СьНз)зР=СНК. Иленовая структура подразумевает заполнение пустой г(-орбитали фосфора за счет соседнего карбанионного центра.
Квантово-механические расчеты, однако, определенно указывают на илидное строение фосфоранов, где з-орбитали не принимают существенного участия в распределении заряда. Реакция Виттига чрезвычайно широко применяется для получения замешенных при двойной связи алкенов: СНО О '2(СаНз)зРСНз Вг — О + 2(СаНз)зР=О' СНО СН=СНг (75%) е н ХаХ(51(СНз)з!г НС=С вЂ” СНО + СоНгзР(СаНз)зВг ТГФ; — 30 С вЂ” НС= — С вЂ” СН=СН вЂ” СпНгз + (Санг)зР=О; (81%) е о Санзн О + (Сан~зР-С~ Вг — + (Санг)зРО .
(45%) Олефинирование по Виттигу нашло разнообразное применение в синтезе витаминов групп А и Р, полиеновых, полиениновых соединений, душистых веществ, феромонов и других биологически активных соединений. В качестве примера приведем синтез бомбикола — феромона тутового шелкопряда, представляющего собой сопряженный диеновый спирт: 10Е,127.-гексадекадиен-1-ол. Для получения этого феромона метиловый эфир !2-формилдека-10Е-еновой кислоты конденсируют при — 20 С с илидом„полученным из л-бутилтрифенилфосфонийбромида действием бис-(триметилсилил)амида натрия в ТГФ с образованием Е,У,-сопряженного диенового сложного эфира, который восстанавливают с помощью алюмогидрида лития в бомбикол с общим выходом 45%: о~ о СнзснгснгснгРРЬзВг СН,ООС(СН,),СН=СНСНО Е- ХаоХ(81(СНз)з)г ' ТГФ' 20 С 1) ЫА(на, эфир сн,сн,сн,сн=сн — си=сн<снз,аюсн, Х- Е- 2) Нзо® вЂ” -4 СНЗСНгСНгСН СН СН СН(снг)яснгон У.- Е10Е-12а.-гексадекалиен-1-ал (бомбикол) Реакция Виттига используется и в химической промышленности.
Известная фирма ВАКЕ (ФРГ) запатентовала синтез витамина Ао ключевой стадией которого является олефинирование по Витгигу: 51 НЗ о н СН,ОЬ)а Р(сен,),Х Снз о О П С вЂ” С=СНСН2Π— ССН3 Р(С,Н,), Н, НЗ о Ф~ НОн 0 — С вЂ” СН3 Н,о Нз сн,он Нз витамин Аз О Р(сенз)3 (С6Н3)3Р— СНК + К СОК ~~ К вЂ” С вЂ” СНК 1 2 3 2 ! Кз~ бетаин Оу-Р(сенз) ~ ~К вЂ” С-з-з-.н — > (С6Н3)3Р=О+ К вЂ” С=С вЂ” Н Кз К1 КУ ЪК оке афосфетан Зт Механизм и стереохимия реакции Витгига. В настоящее время существуют две альтернативные точки зрения на механизм этой реакции.
В соответствии с механизмом, предложенным самим Виттигом, на первой стадии в результате обратимого нуклеофильного присоединения илида по карбонильному атому углерода образуется диполярный интермедиат, называемый бетаином. Далее бетаин после координации карбонильного кислорода по атому фосфора превращается в оксафосфетан. Оксафосфетаны нестабильны в растворе даже при низкой температуре. Уже при — 20'С и выше они подвергаются з(ис-элиминированию с образованием алкена и окиси трифенилфосфина: Факторы, контролирующие конФигурацию образующегося алкена, можно рассмотреть в рамках этого механизма.
Поскольку последняя стадия представляет собой син-элиминирование, стерео- химия образующегося в первой стадии бетаинового интермедиата сохраняется и в четырехцентровом переходном состоянии элиминирования и определяет конфигурацию алкена. Поэтому цисалкен получается при распаде зритро-бетаина, а транс-изомер— при разложении трео-бетаина: О (С,Н,),Р о (С5Н5)2Р— СНК + К СНО ~~ В О 1 2 Н Н К! О (~Н5)5 „О К2 Н Н К' э ритро-бетаин трео-бета ин син-элиминирование К! К2 К! Н С=С С=С (СьН5)зР=О + Н Н Н цис-(Х)-алкея транс-(Е)-аахен 53 Если отщепление (С,Н,),Р=О происходит быстрее, чем образование зритро- и трео-форм бетаина, то конфигурация алкена определяется только соотношением констант скорости образования стереоизомерных бетаинов. Это случай так называемого кинетического контроля реакции, когда первая стадия является лимитирующей.
Если образование бетаинов является быстрым обратимым процессом, а медленной, лимитирующей скорость стадией является отщепление (С,Н,),Р=О, два бетаина находятся в равновесии с исходными реагентами„и соотношение цис- и транс-алкенов зависит от относительной термодинамической стабильности зритро- и трео-бетаинов. В этом случае реакция подчиняется термодинамическому контролю. Когда бетаины находятся в равновесии с исходным илидом, обычно преимущественно образуется более стабильный транс-алкен из более стабильного трео-бетаина, поскольку переходное состояние, приводящее к цис-алкену, имеет более высокую энергию активации, чем переходное состояние, приводящее к транс-алкену.
Высокое соотношение транс-/цис-алкенов характерно для илидов фосфора, содержащих электроноакцепторные заместители: карбалкоксильную, ацильную или циано-группы. Это связано с тем, что такие илиды обладают достаточно высокой стабильностью вследствие делокализации отрицательного заряда по карбонильной или ци- ано-группе. Обратимый распад бетаинов на исходные реагенты облегчается в случае стабильных илидов, тогда как скорость вто- рой стадии, напротив, значительно снижается. о о Нзс2 Н (С~нз)зР-С-СООС2нз 4 Сзн,СНΠ†.-» С=С б ч„80С Нх х СН (49%) Кинетический контроль в реакции Витгига соблюдается для нестабильных илидов, содержащих электронодонорные группировки в илиде. В этом случае при использовании в качестве депротонирующего агента пространственно-затрудненных оснований, таких как бис(триметилсилил)амид натрия или калия в ТГФ удается направить реакцию в сторону кис-алкена, и в некоторых случаях стереохимическая чистота алкена достигает 95-97% К' К' С=С + (С4Нз)зР=О у Н Н Р:и замер оо о ((Снз)зЯ!г)ЧМа (сбнз)ЗРСН2К~4 К~СНО ТГФ; — 10 — ( — 30 С) Хо о о о РРЬз РРЬз РРЬз К К Н К зритра-бетаин трео-бетаин 54 Стереохимию реакции Виттига можно полностью обратить в присутствии солей лития, если в качестве депротонирующего агента применять и-бутиллитий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
