GL_16_Альдегиды&Кетоны (1125827), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Енамины получаются из альдегидов или кетонов и вторичных аминов с удовлетворительными выходами только при азеотропной отгонке воды с бензолом или толуолом, что позволяет смес­тить равновесие в желаемую сторону. В качестве вторичных ами­нов всегда используют пяти- и шестичленные амины - пирролидин, пиперидин или морфолин:

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 поучать енамины из (СН₃)₃SiNR₂ и кетонов.

Подробнoе изучение механизма процесса 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 (NH₂OH; NH₂-NH₂ 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 зависимость скорости реакции образования оксима аце­тона из ацетона и гидроксиламина от рН среды:

Соединения, образующиеся в результате взаимодействия аль­дегида или кетона с гидроксиламином, гидразином, фенилгидразином, 2,4-динитрофенилгидразином, n-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:

Рис. 16.3. Зависимость скорости образования оксима ацетона от рН

Гидразоны альдегидов и кетонов широко используются в ор­ганическом синтезе для превращения карбонильной группы С=O в метиленовую группу. Эта реакция была открыта независимо в 1911 г. Н.М.Кижнером в России и Л.Вольфом в Германии. Они обнаружили, что при нагревании с твердой КОН гидразоны 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):

В реакции Кижнера-Вольфа первоначально образуется анион гидразона, который при протонировании превращается в азосоединение. Анион гидразона представляет собой азотистый ана­лог аллил-аниона и енолят-иона (см. гл.17, ч.3) и проявляет поэ­тому свойства типичного амбидентного аниона, который при протонировании водой образует азосоединение. Азосоединение далее подвергается депротонированию под действием гидроксид-иона с последующим одновременным отщеплением молекулы азота и протонированием по атому углерода:

16.3.2. РЕАКЦИЯ ВИТТИГА

Реакция, открытая Г.Виттигом в 1954 г., остается лучшим со­временным методом региоспецифического получения алкенов со строго определенным положением двойной связи. Ее отличитель­ная особенность заключается в полном отсутствии в продуктах реакции изомерных олефинов с другим положением двойной свя­зи. Это составляет принципиальное отличие данного метода от всех процессов, где двойная связь создается в результате -элиминирования.

Реакция Виттига заключается во взаимодействии альдегида или кетона с илидами фосфора, приводящим к образованию алкена и окиси фосфина:

Илид фосфора получается при депротонировании четвертичной соли фосфония (С₆Н₅)₃Р⁺-СН₂РХ^-. Алкилгалогениды реагируют с трифенилфосфином, образуя соли трифенилалкилфосфония:

Нуклеофильное замещение под действием пространственно-за­трудненного мягкого нуклеофильного агента (С₆Н₅)₃Р легко осу­ществляется для первичных и вторичных, но не третичных алкилгалогенидов. Фосфониевые соли относятся к слабым С-Н кислотам и для их депротонирования необходимо использовать сильные основания: амид и гидрид натрия, бис(триметилсилил)амид натрия - (Ме₃Si)₂Nа, н-бутиллитий и др. Образую­щиеся при этом нейтральные фосфорорганические соединения называются илидами или фосфоранами:

В течение длительного времени шла дискуссия о строении фосфоранов, для которых были предложены бетаиновая илидная форма, а также иленовая форма (С₆Н₅)₃Р=СНR. Иленовая структура подразумевает заполнение пустой d-орбитали фосфо­ра за счет соседнего карбанионного центра. Квантовомеханические расчеты, однако, определенно указывают на илидное стро­ение фосфоранов, где d-орбитали не принимают существенного участия в распределении заряда. Реакция Виттига чрезвычайно широко применяется для получения моно-, ди- и тризамещенных при двойной связи алкенов:

Олефинирование по Виттигу нашло разнообразное приме­нение в синтезе витаминов групп А и D, 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, 12Z-гексадекадиен-1-ол. Для получения этого феромона метиловый эфир 12-формилдека-10Е-еновой кислоты конден­сируют при -20 ^oС с илидом, полученным из н-бутилтрифенилфосфонийбромида действием бис-(триметилсилил)амида натрия в ТГФ с образованием Е,Z-сопряженного диенового сложного эфира, который восстанавливают с помощью алюмогидрида лития в бомбикол с общим выходом 45%:

Реакция Виттига используется и в химической промышлен­ности. Известная фирма BASF (ФРГ) запатентовала синтез ви­тамина A₁, ключевой стадией которого является олефинирование по Виттигу:

Механизм и стереохимия реакции Виттига. В настоящее вре­мя существуют две альтернативные точки зрения на механизм этой реакции. В соответствии с механизмом, предложенным са­мим Витгигом, в 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 мало стабильны в растворе при низкой температуре. Уже при -20 °С и ниже они подвергаются цис-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, стерео­химия образующегося в первой стадии бетаинового интермедиата сохраняется и в четырехцентровом переходном состоянии элиминирования и определяет конфигурацию алкена. Поэтому цис-алкен получается при распаде эритро-бетаина, а транс-изомер - при разложении трео-бетаина:

Если отщепление (C₆H₅)₃P=О происходит быстрее, чем образо­вание эритро- и трео-форм бетаина, то конфигурация алкена оп­ределяется только соотношением констант скорости образова­ния стереоизомерных бетаинов. 'Это случай так называемого кине­тического контроля реакции (см. гл. 7, ч.1), когда первая стадия является лимитирующей. Если образование бетаинов является быстрым обратимым процессом, а медленной, лимитирующей скорость стадией является отщепление (С₆Н₅)₃Р=О, два бетаина находятся в равновесии с исходными реагентами и соотношение цис- и транс-алкенов зависит от относительной термодинами­ческой стабильности эритро- 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, ведущее к транс-алкену. Высо­кое соотношение транс-/цис-алкенов характерно для илидов фос­фора, содержащих электроноакцепторные заместители, такие как карбалкоксильную, ацильную или циано-группы. Это связано с тем, что такие илиды обладают достаточно высокой стабильнос­тью вследствие делокализации отрицательного заряда по карбо­нильной или циано-группе. Обратимый распад бетаинов на ис­ходные реагенты облегчается в случае стабильных илидов, тогда как скорость второй стадии, напротив, значительно снижается.

Характеристики

Список файлов книги