GL_17_Енолы (1125829), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Кинетический контроль имеет место в тех случаях, когда для по­лучения енолятов используют литиевые соли сильных пространствен­но затрудненных оснований: LiN(C₃H₇-i); LiN(C₆H₁₁)-C₃H₇-i; [(CH₃)₃Si]₂NLi;

в апротонной среде (ТГФ, эфир, ДМЭ) при низкой температуре (-78 °С) в отсутствие избытка карбонильного соединения и при мед­ленном прибавлении кетона к избытку основания. Если основание медленно добавлять к избытку кетона, то в присутствии кетона, как донора протона, между енолятами устанавливается равновесие. Состав изомерной смеси енолят-ионов в условиях как кинетического, так и термодинамического конт­роля определяют с помощью O-силилирования под действием триметилхлорсилана. Соотношение триметилсилиловых эфиров енолятов точно отражает соотношение щелочных енолятов в растворе. Как следует из данных, представленных в табл. 17.4, соотношение щелочных ено­лятов несимметричных кетонов резко различается в кинетически и термодинамически контролируемых условиях. При кинетическом контро­ле преобладает менее замещенный енолят, поскольку отщепление прост­ранственно менее затрудненного протона под действием стерически затрудненного основания происходит гораздо быстрее, чем отщепление протона из другого, стерически затрудненного -положения. Однако в равновесной смеси при термодинамическом контроле преобладает более замещенный енолят. С увеличением числа алкильных заместителей возрастает устойчивость двойной углерод-углеродной связи, что непосредственно отражается и на стабиль­ности енолят-иона.

Таблица 17.4

Соотношение енолят-ионов несимметричных кетонов в .условиях кинетического и термодинамического контроля

Старые методы получения енолацетатов нагреванием кетонов с уксусным ангидридом или изопропенилацетатом в толуоле в присут­ствии п-толуолсульфокислоты или хлорной кислоты для несимметрич­ных кетонов, приводят, естественно, к равновесной смеси двух ено­лацетатов. Аналогично, силилирование несимметричных кетонов триметилхлорсиланом в присутствии триэтиламина в ДМФ также дает смесь двух силиловых эфиров енолов. Индивидуальные енолацетаты и силиловые эфиры енолов могут быть получены только в условиях кинети­ческого контроля из литиевых енолятов, уксусного ангидрида или триалкилхлорсилана при -78 °С или более низкой температуре.

С-Алкилирование литиевых или натриевых енолятов несимметрич­ных кетонов не отличается высокой региоселективностью из-за низкой скорости реакции, способствующей взаимной изомеризации енолят-ионов.

Замена лития в качестве противоиона на объемистый катион тетрабутиламмония способствует более высокой региоселективности алкилирования енолятов циклoгексанона и его производных.

Реакция алкилирования щелочных енолятов часто сопровождается образованием продуктов С,С-диалкилирования. Исходный енолят-ион реагирует с продуктом моноалкилирования с образованием енолят-иона алкилированного кетона, который далее подвергается повтор­ному алкилированию.

Образование продуктов диалкилирования особенно характерно при ис­пользовании в качестве алкилирующего агента метилиодида, аллил- и бензилгалогенидов.

Для уменьшения тенденции к образованию диалкилпроизводных целесо­образно алкилировать литиевые еноляты в апротонных малополярных растворителях (ТГФ, ДМЭ) при возможно более низкой температуре. Первичные алкилбромиды и, особенно, алкилхлориды дают значительно меньшее количество продуктов С,С-диалкилирования по сравнению с алкилиодидами. Вторичные алкилгалогениды по чисто стерическим причинам вообще не образуют продуктов С,С-диалкилирования.

Проблема региоселективности С-алкилирования характерна только для несимметричных кетонов. 1,3-Дикарбонильные соединения: 1,3-дикетоны и 1,3-кетоэфиры подвергаются С-алкилированию под действием алкилбромидов и алкилиодидов только по "активной" метиленовой группе, расположенной между двумя электроноакцепторными карбонильными группами. Это обусловлено тем, что 1,3-дикарбонильные соединения являются более сильными С-Н кислотами по сравнению с кетонами. Для ацетоуксусного эфира, например, рК_а С-Н связи метиленовой группы равнo ~11, тогда как рК_а С-Н связи СН₃-группы соответствует примерно 20, т.е. различие в кислотности составляет примерно девять порядков.

Диалкилсульфаты, алкилтозилаты и алкилтрифлаты алкилируют щелочные еноляты или свободные анионы 1,3-дикарбонильных соеди­нений преимущественно или даже исключительно по атому кислорода енолят-иона.

17.3.3. Ацилирование енолят-ионов

Ацилирование енолят-ионов кетонов ангидридами и галогенангидридами кислот осуществляется в полном соответствии с принципом ЖМКО по атому кислорода. Однако такое направление реакции харак­терно только в том случае, когда раствор щелочного енолята медлен­но прибавляется к избытку ацилирующего агента в растворе ТГФ, ДМЭ или диполярного апротонного растворителя.

При обратном порядке смешения реагентов всегда образуются смесь С- и О-ацилпроизводных кетонов. Так, например, при медленном прибавлении натриевого енолята диэтилкетона к избытку уксусного ангидрида в эфире образуется только енолацетат, тогда как при медленном введении двух экивалентов уксусного ангидрида к трем эквивалентам того же енолята в эфире образуется смесь С- и О-ацилированных производных в соотношении 3:1.

Это различие обусловлено действием кинетического или термодинами­ческого контроля ацилирования. Кинетический контроль реакции вы­полняется при добавлении енолята к большому избытку ацилирующего агента при -30 ^оС и более низкой температуре, т.е. при полном отсутст­вии в растворе свободного енолята. При обратном порядке смешения реагентов реакция подчиняется термодинамическому контролю, и в реакционной смеси преобладает термодинамически более стабильный С-изомер, так как О-ацилпроизводные енолов сами являются превос­ходными ацилирующими агентами по отношению к исходному еноляту.

В качестве классического примера проявления кинетического и термодинамического контроля при ацилировании енолятов приве­дем реакцию натриевой соли ацетона с ацетилхлоридом.

17.3.4. Влияние природы противоиона и растворителя в реакциях енолят-ионов

Природа противоиона играет важную роль в направлении С- или О-алкилирования и ацилирования металлических производных карбо­нильных соединений, поскольку металл может быть связан как с атомом углерода, так и с атомом кислорода. Если для щелочных, щелочноземельных, алюминиевых, таллиевых и триалкилсилильных производных общепризнанной и экспериментально доказанной является енолятная структура, то для меркурированных карбонильных соедине­ний имеются убедительные доказательства кетонной формы истинного ртутьорганического соединения. Промежуточную группу составляют производные олова и германия, для которых имеет место металлотропное таутомерное равновесие.

При решении вопроса о строении металлических производных карбо­нильных соединений весьма плодотворным оказывается принцип ЖМКО. Щелочные и щелочноземельные катионы, Al³⁺ , R₃Si⁺ и другие жесткие кислоты Льюиса должны координироваться с жестким кислород­ным центром, а мягкие кислоты Льюиса Нg²⁺, R₃Pb⁺ с мягким .углерод­ным центром. Для промежуточной группы кислот Льюиса R₃Ge⁺ и RnSn⁺ обе формы могут находиться в равновесии, что и реализует­ся в действительности.

Если металл связан ковалентной связью с кислородным центром енолята, это должно приводить к резкому изменению региооелективности процесса. Магниевые и алюминиевые еноляты алкилируются в достаточно жестких условиях в ГМФТА только по атому углерода неза­висимо от природы уходящей группы алкилирующего агента .

Преимущественное образование С-ацилпроизводного наблюдается даже при ацилировании магниевых енолятов ангидридами карбоновых кислот.

Диметилкарбонат магния [Mg(O-C(O)-OCH₃)₂], получаемый при взаимодействии метилатa магния с CО₂ в ДМФА, служит доступным и удобным реагентом для региоспецифического С-карбоксилирования кетонов.

Эта реакция служит удобным общим методом синтеза эфиров -кетокислот. 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/O-продуктов алкилирования и ацилирования в апротонной среде всегда понижается в ряду Li⁺ > Na⁺ > К⁺ > Cs⁺ > NR₄⁺, т.е. 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 0,1М 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 вызыва­ет разрушение ионных ассоциатов вплоть до образования мономерных ионных пар. Тот же эффект достигается при введении двух экви­валентов такого мощного комплексообразующего для Na⁺ и К⁺ агента как 18-краун-6 полиэфир. Основность растворителя 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 енолы существуют в виде равновесной смеси свободных ионов и мономерных ионных пар.

Характеристики

Список файлов книги