GL_17_Енолы (1125829), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Реакцию Перкина можно рассматривать как разновидность альдольной конденсации, где роль нуклеофильного агента выполняет енолят-ион ангидрида кислоты. Механизм реакции может быть выражен с помощью следующей последовательности превращений:
Выходы производных коричной кислоты зависят от природы заместителя в бензольном кольце ароматического альдегида. Электроноакцепторные заместители (NO2, CN; Cl, Вr и др.) способствуют повышению выхода -ненасыщенных кислот, в то время как он резко снижается при наличии электронодонорных (СН3; С2Н5; N(СН3)2) заместителей. Реакция Перкина практически неприменима для алифатических альдегидов из-за их склонности к автоконденсации.
17.5.5. Реакция Манниха
Реакция К.Манниха (1912 год ) является основным способом получения диалкиламинометилкетонов при конденсации кетонов c формальдегидом и гидрохлоридом вторичного амина.
Ее синтетические возможности ограничиваются применением вторичных аминов, так как продукты, образующиеся при конденсации с первичными аминами, вступают в целый ряд дальнейших превращений .
Активной электрофильной частицей в реакции Манниха является иминиевая соль, получающаяся из формальдегида и вторичного амина при кислотном катализе:
Иминиевую соль можно выделить в индивидуальном виде при взаимодействии формальдегида о диметиламином в хлористом метилене в присутствии безводной борфтористоводородной или трифторуксусной кислоты при низкой температуре:
Иминиевая соль далее взаимодействует с енольной формой кетона:
Электрофильная атака катиона иминия направляется преимущественно на более замещенный -углеродный атом енола. Современная модификация реакции Манниха основывается на использовании борных или силиловых эфиров енолов. Винилоксибораны получаются при взаимодействии кетонов с диалкилборилтрифторметансульфонатом в присутствии третичного амина.
Аналогично реагируют и силиловые эфиры енолов.
В настоящее время для конденсации с кетонами и их производными предпочитают использовать заранее приготовленную соль иминия СН2=NR2+X- .
17.5.6. Бензоиновая конденсация
Бензоиновая конденсация относится к числу самых старых реакций в органической химии, которая была чисто случайно открыта еще в 1832 году Ю.Либихом и Ф.Велером при обработке бензальдегида цианидом калия. Образующий при этом -гидроксикетон получил название бензоин, что дало название самой реакций конденденсации.
В бензоиновой конденсации участвуют две молекулы ароматического или гетероциклического альдегида в присутствии цианид-иона, как катализатора. Конечным продуктом этой конденсации является -гидроксикетон. Реакция обратима и обработка бензоина смесью цианида калия и другого ароматического альдегида приводит к смешанному бензоину.
В общем случае из эквимольной смеси двух различных альдегидов теоретически должна получиться смесь из четырех бензоинов, однако в некоторых случаях удается получить только один смешанный бензоин. Многие ароматические альдегиды, содержащие сильные электронодонорные заместители: диметиламинобензальдегид, пиперональ, 2,4-диметоксибензальдегид и др. сами по себе не вступают в бензоиновую конденсацию. Однако они принимают участие в смешанной (перекрестной) конденсации с другими альдегидами, и это эффективно используется в синтетической практике.
Экспериментально смешанную бензоиновую конденсацию удобно проводить, используя бисульфитное производное одного альдегида для конденсации со вторым альдегидом в спиртовом растворе цианистого калия или в диполярных апротонных растворителях - ДМФА или ДМСО с N+(C4H9)4CN- .
Механизм бензоиновой конденсации был предметам обширных исследований. Согласно современным представлениям, он во всех деталях идентичен механизму, постулированному Лепуортом еще в 1904 году на основании кинетических данных:
Этот механизм объясняет, почему катализатором служит цианид-ион. Катализатор в бензоиновой конденсации должен быть не только хорошим нуклеофилом по отношению к карбонильной группе, но также катализировать перенос протона от углерода к кислороду с образованием стабильного бензильного карбаниона, в котором электроно-акцепторная цианогруппа участвует в делокализации заряда.
Продукты бензоиновой конденсации оксикетоны легко окисляются оксидом висмута (Ш) до 1,2-дикетонов c высоким выходом.
Цианид-ион катализирует конденсацию только ароматических альдегидов. Алифатические альдегиды вступают в аналогичную реакцию только в присутствии солей тиазолия в качестве катализатора. Тиазолиевые соли получаются в результате алкилирования по атому азота тиазола - пятичленного гетероцикла с гетероатомами азота и серы. В качестве стандартного катализатора бензоиновой конденсации алифатических альдегидов используют N-додецилтиазолийбромид, в котором наличие длинной алифатической цепи обеспечивает растворимость этого реагента в обычных органических растворителях.
Механизм бензоиновой конденсации алифатических альдегидов заметно отличается от того, который характерен для ароматических альдегидов. Отличительной особенностью катиона N-алкилтиазолия является сравнительно высокая С-Н кислотность водорода при С-2 благодаря соседству двух гетероатомов: серы и положительно заряженного азота. С-Н кислотность катиона N-алкилтиазолия характеризуется величиной рКа порядка 10 и протон при С-2 отщепляется при действии третичного амина.
Образующийся при этом бетаин затем обратимо присоединяется по карбонильной группе альдегида.
Продукт присоединения содержит ковалентно связанный тиазолиевый катион, что непосредственно отражается на его свойствах как С-Н кислоты (рКа ~ 10 ).
Образующийся карбанион представляет собой "замаскированный" ("иммобилизованный") ацилоил-анион с необычно высокой стабильностью благодаря делокализации отрицательного заряда с помощью катиона тиазолия, обладающего высоким -М и -I эффектами. Последующие стадии ничем принципиально не отличаются от реакции, катализируемой цианид-ионом. Нуклеофильная атака карбаниона по карбонильной группе другой молекулы альдегида с последующим отщеплением катиона тиазолия приводит к образованию гидроксикетона.
Катион тиазолия стабилизирует карбанионный интермедиа т в большей степени, чем цианид-ион, и это играет решающую роль в каталитическом эффекте солей тиазолия в бензоиновой конденсации как ароматических, так и алифатических альдегидов.
Присоединение цианид-иона к ароматическому альдегиду дает в качестве интермедиата бензоильный карбанион ArC-(OH)-CN. Этот карбанион должен обладать достаточно высокой реакционной способностью не только по отношению к карбонильной группе альдегида, но также и для других электрофильных акцепторов карбаниона, поскольку по существу он представляет собой "иммобилизованный" ацильный карбанион. Методологически это привело к расширению синтетических возможностей этой реакции. Карбанион ArC-(OH)-CN присоединяется к -ненасыщенным кетонам, сложным эфирам и нитрилам, как разновидности реакции Михаэля (см. раздел 17.6).
Так как образование бензоина обратимо и предшествует присоединению по Михаэлю, применение бензоина вместо ароматического альдегида в качестве исходного соединения приводит к тем же самым продуктам. Это открывает удобный и доступный препаративный метод синтеза 1,4-дикетонов, -кетонитрилов и эфиров -кетокислот, используемых для получения многих гетероциклических соединений.
17.5.7. Ион-радикальные конденсации кетонов и сложных эфиров
Два типа конденсаций, которые будут рассмотрены в этом разделе, по своему механизму резко отличаются от других конденсаций с участием енолят-ионов альдегидов, кетонов и сложных эфиров. При действии сильных одноэлектронных восстановителей, таких как щелочные металлы, в апротонной среде ароматические кетоны образуют окрашенные стабильные анион-радикалы, в которых отрицательный заряд сосредоточен на атоме кислорода, а неспаренный электрон на атоме углерода.
Такой анион-радикал носит тривиальное название кетил. Стабильность анион-радикалов ароматических кетонов обусловлена делокализацией неспаренного электрона по двум бензольным кольцам. Анион-радикалы жирноароматических кетонов и особенно алифатических и циклических кетонов обладают гораздо меньшей стабильностью и легко димеризуются с образованием алкоголятов 1,2-диолов. Эта реакция получила название пинаконовой восстановительной димери-зации кетонов по тривиальному названию диола, получающегося из простейшего кетона - ацетона. В качестве восстановителя обычно используют двухвалентные металлы - магний, цинк или их амальгамы в малополярной апротонной среде - бензоле, толуоле, хлористом метилене, что способствует димеризации анион-радикалов.
На этой реакции основан классический метод синтеза двутретичных 1,2-диолов, описанный в главе II.
Ацилоиновая конденсация сложных эфиров по своему механизму подобна пинаконовому восстановлению кетонов в той же степени, в которой сложноэфирная конденсация Кляйзена подобна альдольной конденсации. Ацилоиновая конденсация включает несколько стадий, где последовательно образуются анион-радикалы и анионы. Конечным продуктом этой исключительно своеобразной реакции оказывается дианион 1,2-кетона - ендиолят, который после протонирования превращается в оксикетон, называемый ацилоином.
Образование ацилоинов при восстановлении сложных эфиров алифатических карбоновых кислот натрием в инертном растворителе впервые наблюдали Буво и Блан в 1903 году.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
