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

Текст из файла (страница 10)

Если в качестве основания использовать NaОН или амины, то в результате образуются, соответственно, кислоты или амиды. Цикличес­кие кетоны реагируют с сужением кольца:

Если бы перегруппировка Фаворского представляла собой [1,2]-сигматропную реакцию , аналогичную бензиловой перегруппировке (раздел 26.4.2), то механизм ее можно было бы представить следующей схемой:

Тогда из бензилхлорметилкетона (LIII) под действием NаОН полу­чалась бы -фенилпропионовая кислота, а из -хлорбензилметилкетона (LIV) фенилпропионовая кислота. Однако эксперимент показал, что в обоих случаях образуется только -фенилпропионовая кислота

Следовательно, приведенный выше механизм неверен.

Важный для выяснения механизма результат был подучен методом меченых атомов. При проведении реакции (26.18) с 2-хлорциклогексаноном, в котором атомы С₁ и С₂ были эквивалентно мечены изотопом ¹⁴C, в продукте, - циклопентанкарбоновой кислоте, - было обнаружено 50% метки на карбонильном углероде и по 25% в положениях и . Если бы происходило замещение хлора со сдвигом связи С₁-С₆, то в продукте метка была бы равномерно распределена между карбониль­ным углеродом и С_, а если бы мигрировала связь С₁-С₂, то метка делилась бы поровну между С=O и С_. Тог факт. что С_ и С_ в кислоте оказались мечеными в одинаковой мере, нельзя интерпретировать, как протекание обеих миграций в равной мере, т.к. положения 2 и 6 в 2-хлорциклогексаноне химически не эквивалентны.

Наиболее вероятно, что в данной реакции образуется симметрич­ный интермедиат циклопропаноновой структуры (LV).

Ион ОН^- действует не как нуклеофил, а как основание, т.е. не при­соединяется к С=O, а отщепляет кислый -протон.

Предположение о циклопропаноновом интермедиате хорошо объяс­няет и описанное выше превращение хлорированных бензилметилкетонов.

В общем виде механизм перегруппировки Фаворского можно пред­ставить следующей схемой:

По-существу, перегруппировка представляет собой внедрение груп­пы СR₁R₂ между карбонилом и группой CR₃R₄.

Если галогенкетон не имеет кислого -атома водорода, то под действием оснований происходит перегруппировка по перициклическому механизму (уравнение 26.19). Такая перегруппировка называет­ся квазиперегруппировкой Фаворского; она уже рассматривалась в разделе 26.4.2.

26.7.2. Миграция аминогруппы

1,2-Миграция аминогруппы происходит через трехчленные азот­содержащие циклы, например:

Для получения -аминокетонов можно использовать перегруппи­ровку Небeра, которую проводят действием этилат-иона или пиридина на тозилаты кетоксимов, имеющие кислый водород

Побочным процессом в данном случае является перегруппировка Бекмана (раздел 26.5.5). В отличие от перегруппировки Бекмана перегруппировка Небера нестереоселективна: син- и анти-изомеры дают одинаковые продукты. Механизм перегруппировки включает трех­членный азиридиновый интермедиат (LVI), который можно выделить.

Если R’ = OR, то в результате реaкции образуются эфиры амино­кислот RCH(NH₂)COOR’’.

26.7.3. Перегруппировки в результате внутримолекулярного нуклеофильного ароматического замещения

Одна из таких перегруппировок, а именно, перегруппировка Смайлса, уже рассматривалось нами в гл. 15. Другая подобная реак­ция заключается в образовании N,N-диариламиноэфиров при кипячении в диметиловом эфире тетраэтиленгликоля. Эта реакция называется перегруппировкой Чепмена.

Исходные иминоэфиры получают из н-ариламидов последовательным действием PCl₅ и ароксид-ионов:

Механизм реакции можно классифицировать как 1,3-сдвиг арила oт кислорода к азоту через внутримолекулярное нуклеофильное замещение с промежуточным образованием четырехчленного цикла.

26.8. Электрофильные перегруппировки

26.8.1. Примеры электрофильных перегруппировок

К электрофильньм перегруппировкам относятся процессы, в которых мигрирующая группа переходит к электроноизбыточному центру.

При обработке сильными основаниями четвертичных аммонийных солей, имеющих у одного из атомов углерода, связанных с азотом, ацидифицирующую группу Z (Z = Ph, RCO и т.д.), происходит перегруппировка Стивенса, которую в общем виде можно представить следующей схемой:

Сначала основание отрывает кислый протон с образованием илида (LVII), который иногда можно выделить. Перегруппировка происходит после образования илида. Если Z = Аr, то с реакцией Стивенса кон­курирует перегруппировка Соммле-Хаузера (представляющая собой один из вариантов внутримолекулярного ароматического нуклеофильного за­мещения), механизм которой можно представить следующим образом:

Если одна из алкильных групп содержит -водородный атом, то возможно параллельное элиминирование алкена по Гофману (см. гл.10)

В перегруппировку Стивенса вступают также серусодержащие илиды, например:

Другим примером является перегруппировка Мейзенгеймера, в кото­рой оксид третичного амина просто при нагревании перегруппировывает­ся в замещенный гидроксиламин.

Аналогично предыдущему случаю, если R содержит -водород, проис­ходит параллельное элиминирование алкена с образованием гидроксиламина:

Простые эфиры при действии литийорганических соединений претерпе­вают перегруппировку Виттига, превращаясь в алкоголяты:

Миграционная способность групп в перегруппировках Стивенса, Виттига и Мейзенгеймера обычно уменьшается в ряду: бензил > этил > метил > фенил.

Указанные перегруппировки представляют собой 1,2-алкильные сдвиги. Если же мигрирующей группой является аллил, то происходят [2,3] -сигматропные сдвиги:

26.8.2. Механизм электрофильных перегруппировок

Перегруппировки Стивенса, Виттига и Мейзенгеймера называются анионными 1,2-сдвигами. Они являются четырехэлектронными реакциями, и поэтому при согласованном механизме миграции переходное состояние этих реакций должно иметь мебиусовскую топологию (см. схемы 26.1 и 26.2). Это означает, что по орбитальной симметрии разрешены реакции, в которых: (1) -система, образованная боковым перекрыванием орбиталей начального и конечного мест миграции (С и N, С и О или N и O) реагирует супраповерхностно, а мигрирующая группа пере­ходит с обращением конфигурации, или (2) -система реагирует антараповерхностно, но зато мигрирующая группа сохраняет конфигура­цию. Для перегруппировки Стивенса эти два случая можно изобразить следующим образом:

Из схемы видно, что оба эти разрешенные по орбитальной симмет­рии пути не должны реализовываться на практике из-за огромных стерических препятствий перекрыванию орбиталей. Следовательно, можно полагать, что данные перегруппировки будут идти по асинхрон­ному механизму с первоначальным разрывом связей C-N (или С-О) и последующим образованием связи С-С (или С-N в перегруппировке Мейзенгеймера). Если так, то мы должны ожидать рацемизацию мигри­рующей .группы в ходе реакции. Однако на самом деле происходит миг­рация с сохранением конфигурации (табл. 26.3).

Таким образом, возникает определенное противоречие: правила отбора по симметрии и анализ пространственных затруднений в сово­купности говорят за то, что миграция не должна происходить через трехчленный перицикл. С другой стороны, экспериментальное наблюде­ние сохранения конфигурации мигрирующей группы свидетельствует в пользу синхронной реакции. Это противоречие можно разрешить, если предположить, что илид или N-оксид в процессе перегруппировки распадается на частицы настолько реакционноспособные, что они за время своего существования до образования конечного продукта не успевают изменить стереохимическую конфигурацию. Известно, что одними из самых реакционноспособных частиц в органической химии яв­ляются свободные радикалы. И действительно, экспериментально дока­зано, что илиды и N-оксиды в ходе перегруппировки претерпевают гомолитический распад.

Предполагается, что по механизму эти перегруппировки являются радикальными диссоциативно-рекомбинационными процессами, в которых участвуют радикальные пары. Например, в приведенной ниже перегруппировке Стивенса азотистый илид сначала диссоциирует с образованием тесной радикальной пары LVIII, которая живет очень короткое время и путем быстрой рекомбинации образует конечный продукт:

Таблица 26.3

Стереохимия и эффекты химической поляризации ядер (ХПЯ) в анионных 1,2-сдвигах

Радикальные пары обнаруживаются по ПМР-эффекту химически индуцируемой динамической ядерной поляризации (эффект ХПЯ), который наблюдается в спектрах протонного магнитного резонанса. Эффект ХПЯ связан с тем, что в несимметричной радикальной паре g-факторы двух неспаренных электронов немного разные по величине (т.к. электроны принадлежат химически разным радикалам). Если молекула илида вначале диссоциирует на радикалы, а затем превращается в продукт со спаренными электронами, то этот продукт некоторое время (в рассматриваемом случае 30 секунд) несет на себе "отпечаток" своего происхождения из радикальных частиц. Если съемку спектра ПМР провести через 10 мин после генерации исходного илида в реакции (26.21) , то метиновые протоны конечного N-метил-N-(фенилэтил)-анилина дают нормальный квадруплет, но если снять спектр всего лишь через 30 сек после образования илида, то на месте метинового квадруплета наблюдается сигнал повышенной интенсивности, состоящий из двух пиков, один из которых направлен в сторону отрицательных значений интенсивности (испускание энергии). Такой вид спектра сви­детельствует об эффекте ХПЯ, связанном с образованием радикальной пары.

Как видно из табл. 26.3, эффект ХПЯ наблюдался не только для перегруппировки Стивенса, но и для перегруппировок Виттига и Мейзенгеймера. Значит, все эти процессы идут через тесные радикальные пары.

Характеристики

Список файлов книги