04 - (2004) (1125803), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В 1: (А)х = н-СгИд, гирею-СаН9', — 70 — ( 100) С; в ТГФ или эФире) 15 Реакция обмена галогена на металл идет при низких температурах, и часто ее проводят при -78'С и даже при — 100'С. При этом достигается подавление побочных реакций, к которым относятся алкилирование, металлирование галоидопроизводного, а- и В-элиминирование, а также реакции, протекающие с участием функциональных групп, например: 23л.з.в.
МЕТАЛЛИРОВАНИЕ СН-КИСЛОТ ЛИТИЙОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ Эта реакция относится к числу бренстедовских кислотно-основных взаимодействий: К вЂ” Н + К'-1л К'-Н + й-(.! . (23.9) кислота основание кислота основание Следовательно, равновесие будет сдвинуто вправо, если кислота КН сильнее, чем К'Н, т.е. рХ, (КН) < рКа (К'Н). Самыми слабыми из СН-кислот являются алканы, поэтому наиболее универсальными реагентами К'11 в реакции 23.9 должны быть алкиллитиевые соединения; они будут металлировать большинство более кислых СН-кислот, включая арены и олефины. Легкость (экзотермичность) металлирования зависит от разности Ь рК, между кислотами К'Н и КН: чем больше эта разность, тем равновесие реакции 23.9 более сдвинуто вправо. Если замещаемый протон недостаточно кислый (А рК, мало), то реакцию рекомендуется проводить в присутствии электронодонорных (сольватирующих литий) растворителей (ТГФ, гексаметилфосфортриамид — ГМФТА), или лигандов (ТМЭДА, ДАБЦО), или при добавлении алкоксидов калия, превращающих литийорганические соединения в более реакционноспособные соединения калия.
Электронодонорные добавки, сольватируя литий, увеличивают эффективную основность К'1л (см. гл. 3, ч. 1): сн, СН3 СН, -С,Н,). ! -СН2 СНз (ТМЭДА) оолее сильные основания, чеы и-Сеня( 1 о=К()Ч(снз)2)з -с,н,).' О=К[)Ч(СНз)21з (ГмэтА) 16 В этих примерах при низких температурах образуются исключительно винильные или арильные соединения лития, а другие функциональные группы не затрагиваются. При комнатной температуре будуг реагировать функциональные группы. Механизм реакции обмена галогена на металл (уравнение 23.8) не вполне выяснен. С высокими выходами (> 90%), например, осуществлены следующие реакции (рХ, из табл. 3.16, ч.
1): (Сонэ)зСН + КЫ вЂ” ' (Сонэ)зсмк + К'Н; (рКа=ЗО,б) ! ! + Сбн5А~ — ~~(э' + С Н; эфир (РКа 1о) СН СН,(; с э 1 + и-С4НоЬ вЂ” о- ) + С4Н1о, тмэдА (рК, - 42) Сон + и С Н 1л / Ы + Сон~о. (рК, > 42) ™ДА Заместители в кислоте КН по-разному влияют на металлирование. 1. В ароматических субстратах электроотрицательные (-1)-заместители (-НКн -ОК, — На1) направляют металлирование в ортоположение: СН О: ОСНз и-ВиЫ (65%) . эфир (Снз~Х ОСНз (СнзЦЧ ОСНз . эфир Это согласуется с ориентацией изотопного обмена водорода в ароматических СН-кислотах (см. гл. 3, ч.
1). Однако атака в ортоположение определяется не только одним полярным эффектом (т.е. индуктивным эффектом в сумме с эффектом паля) такого заместителя, но и способностью заместителя к координации с 17 й'з (. Так, введение метиленовых звеньев между электроотрицательным заместителем и бензольным кольцом все равно направляет реакцию в орто-положение: (СН2)пх (сн,)„х 1) + К'Н. + ии На примере диметиламинометилбензола механизм орто-атаки можно представить следуюц(ей схемой: СнзХ(снз)з СН )4(СН ) Н----)д к Сн Х Снзй(снз)з (92%); К= -С,Н 2. Электроотрицательные заместители в открытой цепи или в гетероцикле ускоряют металлирование в а-положение за счет делокализации заряда по механизму индуктивного эффекта: < 8 — В К и-ВиЫ ) — В ( ~( (до 95'А) ТГФ Б 1! 2К-дитиаи и-Ви11 ! ! „-,,„~~ ~~ (10054) Х = О, В (С6Н,)зР— СНз — ~ (Сбнз)зР-Снз(.1 (84%) и-ВиЫ ТМЭДА и-ВиЫ сне~, сс>,и (~юи~ .
ТГФ; -100 С 18 Иногда а-металлирование сопровождается побочной реакцией карбеноидного а-элиминирования: Х КСН,СН,Х вЂ” ~"-' КСН,СН' — К-СНН'«СН + Ь0( Ы | внутримолекулярное внедрение карсена по связи С-Н (Х=ОКа) К вЂ” СН=СНз 3. Заместители, обладающие (-М)-эффектом (-С)я', -СОК и т.п.), сильно облегчают а-металлирование из-за того, что они значительно увеличивают кислотность соседней СН-связи (см. табл. 3.16, ч.
1): -ВоЬ! К АгБОтСНтК офир АгВОзСН,, (65-78%) ! СНзСН вЂ” — в Ь(СНзСР( (выкод высокий и-ВиЬ! ттФ СН, СНз сн, СНз ! СНз Ь! < з -СН,„ЦЬ; СН, СН, сн, СН» СНз 1.! СНз хп х! Примеры таких реакций приведены ниже: 19 Однако нитрильная, карбонильная и ряд других функциональных групп чувствительны к нуклеофильной атаке и поэтому могут присоединять К') 1 по кратной связи.
Чтобы уменьшить вероятность такого процесса, нужно сделать так, чтобы металлирующий агент был сильно основным, но мало нуклеофильным, т.е. отщеплял протон быстрее, чем присоединялся к электронодефицитному атому углерода группы -Сз( или -СОК. Обычно это достигается применением пространственно затрудненных литийорганических соединений (отшепление протона менее чувствительно к пространственным эффектам, чем атака по углероду), Можно брать трифенилметиллитий, но более удобны амиды лития (рК некоторых аминов приведены в табл. 3.16, ч.
1). Наиболее часто применяются диизопропиламид (Х) и 2,2,6,6-тетраметилпиперидид (Х1) лития, а также литиевая соль амидина 3,3,6,9,9-пентаметил-2,10-диазабицикло [4.4.0) децена-1 (ХП): Вп с«... с« ...,-. г г СН, СН,Ы Сн, металлирование прнсоелинеиие О О )чк О («((«Ы соль ХВ О (группы С О не затрагиваются) О Амиды Х-ХП 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 алканов без обмена галогена на металл по реакции: (никло-Сан «г)угла сига« сни«и О ««> -100 'С 23.1.3.г. ДРУГИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТИЙОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Многие злементорганические 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: (СеНзСНз)зНВ + 2)-г — ~ 2СеНзСНз(-( + НВ; либензилртугь бензиллвтий 1.1 1.~ + 2и11 — -в + пНа. о-лилитивбензол полимерная о-фениленртугь 30 ОСН3 1 ! + 2К11 К ОСНЗ вЂ” а ° . + К4Вп н н Лп~ К К 1,5-лилитиа-3-алкил-3-иетокеи- пеиталиен-1,5 23.1.4. РЕАКЦИИ ЛИТИЙОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В соответствии с табл. 23.1 все реакции литийорганических соединений можно разделить на замещение и присоединение.
23.1.4.а. ЗАМЕШЕНИЕ (табл. 23.1) СН31 1 + 020 СН30 + 1 1ОО. эфир Бордеметаллирование используют в качестве промежугочной стадии превращения карбанионов в соответствующие спирты: КОН . НгОа К-).1 + РВ(ОКЪ „.„' К-В(ОК'д Сочетание. Для получения несимметричных алканов К-К' с высокими выходами используют не сами литийорганические соединения, а медно-литиевые реагенты — купраты (23.1.5). Аллильное и пропаргильное замещение с перегруппировкой можно осуществить, если Š— хорошая уходящая группа, например галоген. Тогда процесс Ял2 практически нацело протекает с перегруппировкой (у-алкилирование): 1 ! Ял2: 12'-К' С'~ ~ Са-Š— а 12 К вЂ” С ' С уО.
! ! Реакцию с эпоксидами и другими циклическими эфирами можно рассматривать как внутримолекулярное замещение Х„2- типа. Замещение обычно происходит у наименее пространственно затрудненного атома углерода с обращением конфигурации. В 21 Протодеметаллироваиие. Это очень важная реакция, поскольку бугиллитий относится к числу одних из самых сильных оснований, и следовательно, с его помощью можно получать многие другие карбанионы (23.1.3.в). С помощью этой реакции удобно получать углеводороды, содержащие дейтерий, например: реакцию вступают не только окснраны (л = О в приведенной ниже формуле) и оксетаны (л = 1), но иногда и тетрагндрофуран (л=2), используемый в качестве растворителя: СН, К вЂ” 1.1 + О (СНг)л ~ КСНг(СНг)лСНгОЫ, СНг и = О, 1 (иногла 2, 3) Винильное и ароматическое нуклеофнльное замещение. Простые винил- и арилгалогениды в реакциях нуклеофильного замещения чрезвычайно неактивны.
Для того, чтобы вннилиодид или винилбромид с хорошим выходом дали продукт сочетания в реакции с алкиллитием, необходимы катализаторы, содержащие переходные металль> М или Рй (иногда Си). Такие реакции обычно идут с сохранением конфигурации у двойной связи. Возможно, что вначале происходит обмен галогена с образованием виниллития, который далее реагирует в Хи2-реакции с алкилгалогенидом: К ВГ обмен К 1л и-Вц1л + >=С вЂ” >м и-ВиВг + К К" К' Яо Ял>2 К СеН9 ъ= > + >с-ВиВг К' К" Реакция метнллития с иодбензолом, в результате которой образуется толуол, также включает стадию обмена галоген-металл, за которой следует нуклеофильное замещение иодид-иона в иодистом метиле на фенильный анион.
В других случаях возможно промежуточное образование дегидробензола: + К1л — е -кн К легилробе>оол Замещение арильного галогена на алкильную группу тоже катализируется соединениями переходных металлов (палладия). Ацилирование литийорганических соединений осложняется присоединением второго моля КЬ1 к образовавшемуся кетону (в принципе, это хороший метод получения третичных спиртов типа КзК'СОН). Чтобы избежать присоединения второго моля реагента, имеется несколько путей. Например, можно ввести в реакцию с КЬ1 не хлорангидрид К'СОС1, а соответствующий карбоксилат лития К'СОО Ь1'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
