Углубленный курс органической химии. Реакции и синтезы. 2 (1125876), страница 7
Текст из файла (страница 7)
схему реакции, включающую атаку нуклеофильного угле родного атома по карбопнльной группе, можно распознать в ряде других превращеньгй, некоторые из которых рассмотрены в других разделах этой главы. Механизм при ката.|иве основанием. Ь Стадия присоединения; КСНзСОЦ'+ Н Ч ~. КСН=СНК'+ ВН ! О о О Оэ ПСнСП" п~"нЙ вн нсн=си' нсн сн' псн, сн' / ~ а- кен,сп' ~Г ОН 2, Стадия дегндратацин: О И, '1<' с Н У ', цс н~ ц' 11 11 нснси' Н-С-1-С вЂ” П' 1 нсн,сц' + в —.'" нси,с — н' он ~~н За первоначальной стадией присоединения могут следовать различные другие стадии Особое значение ниже придается рассмотрению тех реак- ций, которые имеют большое синтетическое значение, Механизм пра катализе кислотой. 1 Стадия присоединения: ион оп + нл псн!,он" ч.
д о. ичг нсн,сн — ион=си' 2 ' нз 'он он о йон=сй' поня нсн,сп' — псн,он'; нл , 'он о 1 г!~н нл 2. Стадия дегидратацнн: о н о 1 пснсп' в:-+си' нк Йэ,сй ~ Рэн, 'г' г' -н„о, -н' он 'он !! О к сн' Г с с~ х псне Из-за сходства реакционных схем термин обобгаеппал альдольная копдеисаг1пл применим к более широкой группе реакции, в которых с кето. нами и альдегидами в качестве нуклеофильных частиц реагируют еноляты илн виолы. Обычно реакции альдольной конденсации, катализуемые как кислотой, так н основанием, па стадии присоединения легко обратимы.
Значение, константы равновесия не всегда благоприятно для абра зовапия продукта присоединения,' например в случае ациклических ке. тонов. Для завершения реакции при иебггагопрг!ятиом значении константы равновесия, например прн сзмоконленсации ацетона, разрабо. !аны особые методы. Реакцию проводят в экстракторе Сокслега в при.
сутствнн нерастворимого основного катализатора — гидрокснда бария, помещенного в гильзу 14~. Пары ацетона кондеисвруются .и проходят через катализатор. Во время контакта ацетона с катализатором образуется небольшое колнчесгво продукта конденсации, затем он вместе с ацетоном возвращается в приемник. Пары всегда содержат почти чистый ацетон, поскольку продукт имеет более высокую температуру ка пения, чем ацетон. Так как продукт реакции не находится в контакте с основным катализатором, его концентрация в приемнике становится значительно выше нормальной равновесной концентрации„ а обратная реакция в отсутствие катализатора идет очень медленно.
Для стадии дегндратацип константа равновесия обычно оказывается благоприятной. Главной причиной этого является образовзние сопря. женпой гс,р-не!!асыщеппой карбоннльной системы. Если в условиях реакции возможна дегидратация, то это нацравленне может стать глзвным для всей реакции, даже если константа равновесия не благоприятствует с!адин присоединения. Значительные трудности, возникающие прн синтетическом исполь. зовании альдольной конденсации альдегидов, состоят в том, что и исходный, и конечный продукты часто очень склонны к побочным реакцаям, включая полимеризацню. Однако тщательный выбор условий во многих случаях обеспечивает успех, чхо иллюстрируется реакциями 1! — 3) иа схеме 2,1 111.
схима ед. ивимдеы оьоьщдииои дльдодьиои конденсации Свмокоидевсацик алвдегидов и кетовое ОН С,Н, кон ! СНеСН»СН»СН=О»" СН»СН»СН»СН вЂ” СНСН=О С,н„ н»оь! ! С»НмСН=О» Сгн~»СН Снсн=д.) !те»а! С,Н, ! н,о,нз с » с»(»н) с»»н ъ»,н ' г 0 (!) [4а] (2) [46] (3) [4а] О деток»-и» » [! (Снт)аСО (СНЗ)ЯС СНС 3 !т' Й О О (4) [4е] С не вга нине к о аде и садки и ликли а айви Г а Нт н» а.сн»сан»коан а СН С СОС гсоы О О (С)4)»сссне+ РЬСНΠ— + (С((т)»СССН=СНРЬ !сеч,! О О 1 кон ! !! ~" — ССН.+ РЬСНΠ— Р— ссн-снРЬ о.ь! (ь) [4;] (Т) [4»г) (а) [4а] СНО кеог! + СН СН СОСН СН, - —" СНО О <сов! Н Н '~С=С/ О О С' — с",) — Н,С'~ ~С,На сач! .СНаС)),СН О и де все цка с участием е вол ятов сл охги ы х в фирса ОН Д ОИН, С(!»СООС»н»+ РЬ»СΠ— ~ РЬ»СС)!аСООС»на ое-а»в! ад»ааиен1! рвсн=сном=о а д с»»к н»~»н ГО»» н ОН ! — РЬСН СНСНСН»СООСена !е!»а! (!!) [4д] ((2! [1и] ()4) [ав] и оме м»с ~»гГч~но ! ~ р~ СН СН ° 1=СН вЂ” ' > О оа' 4 мОеь (,! Р,Я44 ! К Я6СН,не=О (Снз)~СНСООН ~ (СнзЬССОО(.! Снзсн~ СНз [ Ф но — с — с — соОН (77я! [ сн,сн, Сн, С(4СООС4Н6+ (.!И[8((сна)з)6 ~' Е(СН4СООСиНс ОН (.(Сн,соос,н, + ~=о — ~ — Ъ' тСН,СООС,Н, ((4) [4о[ ((5) [4я[ схема тв тезкнян зяелняования яо яовннсонт кон,~ 4 пбщь" 6аын (2) [56[ + СН4 Снсоснз '" ~~1 «Снгс(44СОСН4 —— ~ СН, Яа-66Ъ] !.д О О 3) [56) Н + СН6 СНСОСН6 ~' ! ~ [1 4- 6 СН лмсо ! + Сн.сн=снсосн,— (тгв! СН НС ОСН ОСН4 4- СН,СОСН,СЦ,,)4(СН,), О~ "~ ,'5)[ Самоконденсацня кетонов без дегидратацин нз-за неблагоприятного значения константы равновесия па стадии присоединения встречается редко.
Однако яондег!саин)о, сопровождающугося дегидрагацней, можно проводить успешно. Много материала цо этому вопросу приведено в об. зоре Нильсена и Хоулнхаиа Щ. Примерами таких конденсаций яв. ляются реакции (4 — 6) на схеме 2.1. Внутримолекулярные альдольные конденсации часто проходят более удачно, чем конденсации межмолекуляриого типа. Особенно важным примером синтетического использования виутримолекулярной конден сацин является аиелироваиие по Робинсону — метод построения нового шестичленного цикла из кетона, в котором имеется способный к енолизации водород 151. Ниже изображены стадии этого процесса алкилиро* ваиия с последующей циклнзацкей: о СН ССН=СНв С~г со мя«нем н,с о'"' ~, зР )) ЛО о з1(СН,), СНрс — СЯСН, о~ О 8ИСНр)р в 4 -1- СНвС вЂ” С=-СН, -О (СНв)вар — > +(сн Вз он О Роль триметилсилильной группы заключается в стабилизации карбапно. иа, образующегося при сопряженном присоединении.
Удаление силильяой группы проводят в условиях, аналогичных условиям для дегидратации; опо происходит в результате нуклеофильвой атаки на атом кремния с образованием иезамещенного кетова. Использование замещениого метилвипилкегоиа позволяет проводить реакцию анелнровапия в апротонных растворителях в условиях, когда отсутствует равновесие между изомернымн еиолятами. Поэтому анелированием несимметричных ке- Стадия циклизацйи является внутримолекулярной альдольной конденсацией. Эта реакция является важным методом построения шести. членпых циклов. Некоторые примеры анелироваиия по Робинсону показаны на схеме 2.2 В первоначальном варианте (реакция 1) применяли соединение, способное образовать метилвинилкетон; образование ненасыщенного ке« тона легко происходит при разложении четвертичной соли 4-диметиламинобутанопз.2. В более современных методиках, например реакции (2 — 4), непосредственно используют и,р-рвенасыщенный кетон.
Реакция (3) иллюстрирует применение епзмина, полученного из кетона, в качестве реакциониоспособного нуклеофила в анелнровании по Робинсону. Новая модификация метода анелнровапня по Робинсону предусматривает исгользованне метил-1-триметилсилилвииилкетоиа. Реакция проходит как обычная последовательность сопряженного присоединения, альдольпой конденсации и дегидратацин 161в тонов можно управлять, применяя специфические еноляты, генерируе- мые методами, описанными в гл. !. СН, снзс~ (сн !,з!о Н (Си !73 <мы Возможны реакции альдольной конденсации между двумя различными кзрбоипльнымц соединениями. Однако для того, чтобы они были препаративпо полезны, реакция должна быть селективной, т. е.
один компонент должен быть склонен выполнять роль нуклеофнльного агента, а другой — карбонильного компонента. Если зти требования селективности не удовлетворены, мох<но ожидать образования смеси продуктов, содержащей как продукты самокондеисацни, так и оба возможных продукта смешанной конденсации. Одним нз наиболее важных случаев смешанной конденсации является взаимодействие ароматических альдегидов с. алпфатнческнмн кетонзмн нли альдегндамн, Ароматические альдегиды ие могут играть роль нуклеофильной частицы, так как не способны к образованию енола или енолята с потерей и-водородного атома, Дегндратацня оказывается выгоднои, так как приводит к образованию двойной связи, сопряженной н с карбонильной группой, к с ароматическим кольцом: о он до ц о !1, ! ! ! $, АгСН=О+ йСН~Сй' ч=ь АгСН вЂ” С!!Сц' — 1.
АгСЫ=С вЂ” Сц' -м,о Известно много примеров реакций конденсация ароматических альдегндов, натализуемых как кислотой, тзп и основанием К этому т!тпу смешанной альдольиой конденсации относится конденсация Кляйззна— Шмидта. Несколько случаев из сотен известных примеров этой реакции приведено па схеме 2 1 (реакции 7 — !О). При кагалиэуемой основанием конденсации ароматических зльдегидов с метилкегоиами наблюдается сильная тенденция к образованию соединений, имеющих транс-конфигурацию.
Эта стереоселективность прослеживается па стадии дегидрзтзцнн. Переходные состояния для катализуемой основанием дегвдрагзции в конденсация Кляйзева— Шмидта, приводящие к г!ис- илн транс-йродукту, изображены ниже: 1,. !! н',„'=;..( р.'1-' — с1 но К"~ ~3 н., 'с-,"", н В момент злиминировзния заместителя при С-2 и С-3 располагаются коиланарно. Стерическое сжатие, возникающее межзу фепилом и Я-группой кетона, увеличивает энергию переходного сдстояв!1ч, приводящего к грсс-продукту, поэтому преимущественно образуется транс. продукт.
Дополна(тельное понимание факторов, управляющих структурой продукта„ дело исследование конденсации бутапопа-2 с бензальдегндом по Кляйзену — Шмидту Щ: Н,С О 0 нс( ко он РЬСН С ССК, - РЬСНО+ СК,СОСК,СКт — РЬСН СКССН СН Это исследование показывает, как соотношение относительных скоро- отей различных стадий реакции определяет природу продукта. При катализе основанием бепзальдегид реа~ирует с бутаноном-2 по метильной группе, в условиях кислотного катализа реакционным центром становится метнлеиовая группа. Условия реакции не позволяют выделить промежуточно образующиеся кетолы, так как лимитиру(ощей скорость является стадия присоединения, однако эти соединения получены нпым путем.
Их свойства иллюстрируют следующие уравнения: ОН 0 О О н,он !! (! РЬСКснассн Снт — ~" РЬСК=СНССНаСК + Р!(СН О+ СНаСКН.СНа ОН СН О 0 ! ! ! квон !! РЬСК вЂ” СН вЂ” ССНа о РйСН О -(- СНаСНаССНа Эти результаты доказывают, что для разветвленного изомера катализуемая основанием дегидратация является более медленной по сравнению со стадией ретроальдольного распада. В этом и состоит причина образования линейных продуктов в условиях основного катализа: линейный кетол оказываетси единственным промежуточным продуктом присоединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
