GL_16_Альдегиды&Кетоны (1125827), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

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 цис-алкена., и в некоторых слу­чаях стереохимическая чистота алкена достигает 95-97%:

Стереохимию реакции Виттига можно полностью обратить в при­сутствии солей лития, если в качестве депротонирующего агента применять н-бутиллитий. Получение бетаина в этом случае про­водят при возможно более низкой температуре -25-(-80) °С в присутствии бромида или йодида лития. Роль катиона, по-види­мому, сводится к его координации по кислородному аниону в бетаине, что резко замедляет разложение бетаина на алкен и (С₆Н₅)₃Р=О. Затем бетаиновый интермедиат обрабатывается еще одним эквивалентом н-бутиллития или фениллития с целью по­лучения нового илида:

Протонирование промежуточного интермедиата после введения в реакционную смесь небольшого количества трет-бутанола в ка­честве протонирующего агента приводит к образованию более стабильного трео-бетаина, при разложении которого получается алкен транс-конфигурации. Соотношение транс-/цис-изомеров алкенов в этом случае иногда достигает 95 : 5 и даже 97 : 3. Этот механизм удовлетворительно описывает стереохимию реакции в присутствии литиевых солей и двух эквивалентов бутиллития как основания, однако он не дает рационального объяснения высо­кой Z-стереоселективности той же реакции при использовании в качестве основания бис(триметилсилил)-амида натрия, амида натрия и других оснований.

В альтернативном механизме реакции Виттига рассматрива­ется взаимодействие карбонильного соединения с илидом фос­фора как циклоприсоединение, приводящее к образованию оксафосфетана (I) с Z-конфигурацией заместителей R¹ и R²:

Псевдовращение лигандов в оксафосфетане I приводит к оксафосфетану II, в котором связь С-Р занимает апикальное по­ложение в тригональной бипирамиде пентакоординационного фосфора. При разрыве связи С-Р в оксафосфетане II обра­зуется эритро-бетаин. Если R¹ - электронодонорный заместитель, время жизни эритро-бетаина мало и отщепление (С₆Н₅)₃РО с образованием цис-алкена происходит быстрее, чем изомери­зация в трео-бетаин. Электроноакцепторные заместители R¹ при атоме фосфора увеличивают время жизни бетаина, спо­собствуя его изомеризации при вращении вокруг связи С-С в термодинамически более стабильный трео-бетаин, из кото­рого образуется транс-алкен (термодинамический контроль). Экспериментально в реакции Виттига в качестве промежуточ­ных частиц удалось зафиксировать оксафосфетан. Нетрудно заметить, что оба механизма различаются только последова­тельностью стадий образования бетаинов и оксафосфетана, оставляя неизменным получение цис-алкена из эритро-бетаина и транс-алкена из трео-бетаина.

Важной в синтетическом отношении модификацией реакции Виттига является метод, предложенный Хорнером. Вместо фосфониевых солей для получения алкенов можно применять фосфонаты. Получение и применение фосфонатов иллюстрируется следующими примерами:

Эта модификация применима, когда R¹ является фенильной, ацильной или карбалкоксильной группой, способствующей ста­билизации карбанионного центра. Продуктом реакции в этом случае оказывается транс-алкен:

Образованию транс-изомера благоприятствуют те же факторы, что и в обычном варианте реакции Виттига: стабилизированный за счет делокализации заряда фосфатный карбанион обратимо присоединяется к карбонильной группе альдегида или кетона; образованию транс-алкена способствует отсутствие стерических затруднений при син-элиминировании из трео-бетаина:

Для наиболее употребимого реагента в методе Хорнера триэтилфосфоноацетата (С₂H₅O)₂P(О)CH₂COOC₂H₅ pK_a = 15. Это озна­чает, что для депротонирования можно использовать такие ос­нования, как С₂Н₅О^- и др., однако в апротонной среде обычно используют гидрид натрия:

16.3.3. ОБРАЗОВАНИЕ ОКСИРАНОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ИЛИДАМИ СЕРЫ

В то время как илиды фосфора при взаимодействии с альде­гидами и кетонами образуют алкены, илиды серы в реакции с карбонильными соединениями дают оксираны (эпоксиды). Илиды серы получаются в результате депротонирования сульфониевых солей под действием сильных оснований, таких как н-бутиллитий или димсилнатрий:

Илиды серы, как и илиды фосфора, при взаимодействии с карбонильными соединениями первоначально образуют бетаи­ны в результате нуклеофильного присоединения к карбониль­ному углероду. Однако в отличие от фосфорных бетаинов сер­нистый бетаин стабилизируется за счет внутримолекулярной нуклеофильной атаки атома кислорода по атому углерода бе­таина с замыканием трехчленного цикла. Такое различие ста­новится понятным, если принять во внимание, что в S_N2-peакциях диметилсульфид в отличие от трифенилфосфина явля­ется хорошей уходящей группой:

Таким образом, по отношению к карбонильной группе или­ды серы формально выполняют роль агента-переносчика метиленовой группы:

Вместо илидов серы можно использовать более доступные или­ды сульфоксидов. Метилид диметилсульфоксония ^-СН₂⁺S(O)(СН₃)₂ реагирует с альдегидами и кетонами подобно метилиду диметилсульфония:

16.3.4. СОПРЯЖЕННОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ К -НЕНАСЫЩЕННЫМ АЛЬДЕГИДАМ И КЕТОНАМ

Присоединение нуклеофильных агентов к -ненасыщенным карбонильным соединениям может протекать не только по карбонильной группе, но и в положение 1,4-сопряженной сис­темы. Возможность 1,4-присоединения следует из рассмотрения формулы -ненасыщенного соединения:

Формула отражает высокую степень разделения зарядов между концевыми атомами этой сопряженной системы, поэтому 1,4-присоединение носит название сопряженного присоединения. Для многих агентов 1,2- и 1,4-присоединение конкурируют между собой, хотя в некоторых случаях наблюдается региоселективное присоединение по карбонильной группе, или сопряженное при­соединение. В общем виде 1,2- и 1,4-присоединение к -енонам может быть выражено следующим образом:

Сопряженное присоединение нуклеофильного агента в положение енона приводит к енолят-иону в качестве интермедиата, который после протонирования по -углеродному атому об­разует насыщенный продукт присоединения. Конечный резуль­тат соответствует, таким образом, формальному присоединению по двойной углерод-углеродной связи без затрагивания карбо­нильной труппы. В действительности же именно наличие карбо­нильной группы в -ненасыщенном карбонильном соедине­нии является движущей силой сопряженного присоединения раз­личных нуклеофильных реагентов, поскольку неактивированная электроноакцепторной группой двойная связь не способна к ре­акциям нуклеофильного присоединения.

1б.3.4.а. СОПРЯЖЕННОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ АМИНОВ

Первичные и вторичные амины легко присоединяются к -ненасыщенным карбонильным соединениям с образованием аминокетонов или -аминоальдегидов. Реакция сопряженного присоединения протекает в очень мягких условиях с превосход­ным выходом:

Следует отметить, что для сопряженного присоединения следует использовать только один эквивалент амина, чтобы исключить взаимодействие карбонильной группы со вторым молем амина.

16.3.4.б. СОПРЯЖЕННОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ЦИАНИСТОГО ВОДОРОДА

Цианистый водород может присоединяться в 1,2- и 1,4-по-ложения -непредельного карбонильного соединения. Направ­ление присоединения в значительной степени зависит от структур­ных факторов в -ненасыщенном карбонильном соединении. Для -ненасыщенных альдегидов образование циангидрина R—СН=СН—CH(OH)CN преобладает над 1,4-присоединением. Для кетонов, содержащих в -положении арильные заместители, предпочтительньм становится сопряженное присоединение:

Однако для большинства алифатических -ненасыщенных ке­тонов наблюдается конкуренция 1,4- и 1,2-процессов присоеди­нения. Чтобы полностью исключить прямое 1,2-присоединение, был предложен новый реагент региоселективного 1,4-гидроцианирования - диэтилалюминийцианид. Он получается из триэтилалюминия и цианистого водорода:

При использовании этого реагента единственным продуктом присоединения является -кетонитрил:

Диэтилалюминийцианид обладает высокой транс-стереоселективностью в реакциях сопряженного присоединения к циклическим -енонам:

16.3.4.в. ПРИСОЕДИНЕНИЕ МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Литийорганические соединения присоединяются исключи­тельно по карбонильной группе -ненасыщенных альдегидов и кетонов с образованием аллиловых спиртов (1,2-присоединение):

Региоселективное сопряженное присоединение металлоорганических соединений достигается с помощью диалкилкупратов. Сопряженное присоединение диалкилкупратов является в на­стоящее время лучшим методом введения алкильной группы в -положение енона (Кори; Хауз, 1966). С помощью диалкилку­пратов в -положение -енона удается ввести не только пер­вичную, но и вторичную, и даже третичную алкильную группу. Помимо алкильных групп, можно ввести алкенильную и арильную группы. Некоторые типичные примеры приведены ниже:

Характеристики

Список файлов книги