В.П. Дядченко, И.В. Трушков, Г.П. Брусова - Синтетические методы органической химии (1125897), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Получают их из триалкилборанов.LiH + Et3B25oТГФLi [Et3BH]супергидридСупергидриды удобны для проведения замещения галогена на водород.Li [Et3BH]25o, 2 минBrBrLi [Et3BH]25o, 2 часаЭтот восстановитель можно готовить “in situ”, используя каталитические количестватриэтилборана.LiHClкат. Et3BHОсобенно ценным свойством супергидридов является их высокая селективность. Так, придействии 1 моля гидрида K[Ph3BH] на смесь 1 моля гептанона-2 и 1 моля гептанона-4 в основномпроисходит восстановление менее стерически затрудненной карбонильной группы в гептаноне-2.64OOH+1 моль KPh3BH-78oCO94%+ OH6%Очень высокой селективностью обладают стерически затрудненные супергидриды селектриды.LiAl(OMe)3 + sec-Bu3Bt-BuLi+ Sia3BТГФ25oLi [sec-Bu3BH]+ Al(OMe)3L-селектридТГФ-78oLi [Sia3BH] + Me2C=CH2LS-селектридНаибольшую (и необычную) селективность проявляет LS-селектрид.OOHOH[H ]MeMe+MeMeMeMeMeMeMe[H ] = L-селектрид96.5%:3.5%[H ] = LS-селектрид99.5%:0.5%При действии селектридов на 4-трет-бутилциклогексанон в основном образуется менеестабильный аксиальный спирт.
Такая селективность обсуждалась на основе стерических эффектов:наличие «конформационногоякоря» − трет-бутильной группы − фиксирует конформациюциклогексанона, в результате чего подход объемного реагента с одной из сторон шестичленногокольца оказывается затрудненным.65HHOHHOMe3CMeMeподход реагентасвободенHHHОднако другие данные не согласуются с этим объяснением: при переходе от борана кдициклогексилборану доля цис-продукта снижается с 18 до 14%, а при использованиидисиамилборана и 9-BBN аксиальный спирт образуется с выходом только 8%.
Достаточнопротиворечивые результаты получаются и при использовании разных гидридов алюминия.Данная реакция приводит к образованию смеси диастереомеров, один из которых образуетсяпреимущественно. Поэтому говорят, что этот процесс идет диастереоселективно.Замещение атомов и групп атомов на водородДегалогенированиеКак уже говорилось выше, эффективными дегалогенирующими агентамиявляются такиекомплексные гидриды бора, как NaBH3CN и LiBEt3H. Дегалогенирование алифатических галогенидовтакже можно проводить с помощью алюмогидрида лития.PhCH2BrLiAlH4ТГФ,PhCH3Борогидрид натрия в присутствии небольшого количества воды дегалогенирует вторичные итретичные алкилгалогениды.
Аналогично можно проводить замещение на водород тозилоксигруппы.Общим методом дегалогенирования является обработка субстрата металлическим литием и третбутиловым спиртом в ТГФ. Эта восстанавливающая система замещает галоген в винильных,аллильных, ароматических галогенидах. Данным методом удается удалить даже галоген,находящийся в голове моста бициклической системы и геминальные атомы галогена.PhClClLi + Me3COHТГФ66PhДругой способ замещения галогена на водород в арилгалогенидах заключается в кипячениисубстрата с металлическим магнием и изопропиловым спиртом в декалине.Mg, Me2CHOHдекалин,ArClAr-H70-83%Мягким дегалогенирующим агентом является трибутилоловогидрид, получаемый следующимобразом.LiAlH4Bu3SnClBu3SnHбесцветнаяжидкостьРеакция дегалогенирования идет при нагревании или при облучении реакционной смеси вприсутствии радикального инициатора − N,N′-азобис-изобутиронитрила (АИБН).CH3NCCH3N NCH3CNCH3H3C2 NC C∆- N2CH3Bu3SnHNCH3CH+ Bu3SnCH3АИБНBu3SnRBu3SnX ++ R-X+ Bu3SnHBu3SnR+ R-Hи т.д.Пример:MeMeMeBu3SnH, АИБНMeBrBr∆, 1 чMeMe79%Если дегалогенируемое таким образом соединение содержит кратные связи, реакция приводитк другим продуктам (см.
ниже).Внутримолекулярная радикальная циклизация6-Бром- и 6-иодалкены при действии трибутилоловогидрида помимо дегалогенирования могутциклизоваться в результате внутримолекулярной атаки первоначально образующегося радикала накратную связь углерод-углерод. При этом возможны два пути превращения этого радикала:67CH2 Bu SnH3- Bu3SnaBu3SnCH2BrCH3bBu3SnH- Bu3SnПуть (a) является основным, несмотря на то, что реакция приводит к менее стабильномупервичному радикалу, в то время как путь (b) приводит к образованию вторичного радикала. Этопроисходит потому, что напряжение, возникающее в переходном состоянии при 1,6-замыкании циклапревалирует над другими стерическими и термодинамическими факторами, благоприятствующимиобразованию шестичленного цикла. Рассмотрим два переходных состояния (1,5- и 1,6-циклизация).6545643312121,6-циклизация1,5-циклизацияРасчеты методом MNDO-UHF дают следующие параметры переходных состояний:1,5-циклизация: C1-C5 2,20A; C5-C6 1,388A; угол C1C5C6 104°; 1,6-циклизация: C1-C6 2,20 A; C5-C61,392 A; угол C1C6C5 98°.
Энергия напряжения для 1,5-переходного состояния на 2.8 ккал/мольменьше энергии напряжения для 1,6-переходного состояния. В основном это связано с тем, что уголС1С5С6 для 1,5-атаки (104°) ближе к тетраэдрическому, чем угол С1С6С5 для 1,6-атаки (98°), что иделает 1,5-циклизацию основным путем реакции.Имеются многочисленные примеры таких внутримолекулярных циклизаций, приводящих к 5членным циклам, например:HMeOЧтоBrBu3SnHАИБНCOOMeкасаетсястереохимииCOOMe+MeOMeOCOOMeпроцесса,тоH11:известноследующее.Еслиобразуетсяконденсированная система из двух пятичленных или пяти- и шестичленного цикла, то основным68продуктом является цис-изомер (как в приведенном выше примере). При сочленении пяти- исемичленного циклов в значительных количествах получается транс-изомер.В тех же условиях помимо галогенидов продукты циклизации дают производные серы иселена.OOCOOButNNBu3SnH, АИБНC6H6,HSPhCOOButВ аналогичной реакции может участвовать и тройная углерод-углеродная связь, но в этомслучае с небольшим выходом образуется шестичленный цикл, например:OMeOMeMeBu3SnH, АИБНC6H6,N+NNSPh27%O61%Ввиду токсичности производных олова в последние годы разработаны альтернативные методыдегалогенирования, в которых вместо трибутилоловогидрида используются различные силаны общейформулы R3SiH.ДезаминированиеЗамещение азота на водород (дезаминирование) используется в тех случаях, когда амино- илидиалкиламиногруппа не должна присутствовать в конечном продукте реакции, но необходима напромежуточных стадиях.
Дезаминирование ароматических первичных аминов проводят обычно черездиазотирование с последующей обработкой иона диазония фосфорноватистой кислотой.COOHCOOHBrBrBr2NH2COOHCOOHHNO2BrBrNH2H3PO2BrBrN2BrBrBrВосстановление борфторидов арилдиазония также можно проводить в неводной средедействием борогидрида натрия.69NaBH4ArN2 BF4ArHMeOH или ДМФА48-77%t < 0oCАмины бензильного типа легко подвергаются гидрогенолизу на таких катализаторах, какпалладий на угле или никель Ренея.CH2NMe2CH3Me2NH*HClNHH2CH2ONHPd/C, EtOHграминNHскатолДезаминирование четвертичных аммониевых солей можно проводить также действиемамальгамы натрия.CH2NMe3 ICH35% Na/HgH O, 100oCCH32CH3CH3CH3Замещение NH2-группы на водород в алифатических аминах применяется редко.
Его можнопровеcтиобработкойсоответствующеготозиламинаводнойщелочьюиО-гидроксиламинсульфокислотой.RNH2TsClRNHTsNH2OSO3Hводный NaOH[ RN=NH ]RH + N2Дезоксигенирование спиртов и феноловВ данном разделе будут рассмотрены методы замещения водородом гидроксильной группы.Классический метод дезоксигенирования спиртов заключаетсяв действии на спиртиодистоводородной кислоты. Собственно восстановителем в этом процессе служит иодистыйводород, который взаимодействует с образующимся иодалканом, давая алкан и иод.ROH + HIRI + H2ORI + HIRH + I270Недостатком метода является большой эквивалентный вес дорогого HI. Поэтому на практикеиспользуют смесь красного фосфора и иода. В этом случае иода берут немного, поскольку онрегенерируется в процессе реакции, так что расходуется дешевый фосфор, а не иод.2 P + 3 I22 PI3PI3 + 3 H2OP(OH)3 + 3 HIROH + 2 HIRH + I2 + H2OТаким способом можно восстанавливать спирты, содержащие другие функциональныегруппы, например, гидроксикислотыP + I2 + H2OPh2CCOOHPh2CHCOOHCH3COOHOH97%Другой удобный способ дезоксигенирования спиртов заключается в предварительномпревращении гидроксильной группы в хорошую уходящую группу (например, тозилоксигруппу) споследующей обработкой полученного тозилата алюмогидридом лития.
В химии углеводов в этихцелях используют также мезилаты (эфиры метансульфоновой кислоты).TsClPyROHCH2OHOOHOHROTsCH2OMsOOMsMsClPyOHLiAlH4OMsOHRHOMsNaBH4ДМСО, 25оСOMsMs = CH3SO2CH3OMsOMsCH3OOMsONaBH4140oOMsВ 1981 году был разработан удобный препаративный метод дезоксигенирования спиртов черезтриметилсилиловые эфиры без выделения их в процессе восстановления.ROH + Me3SiClбезв. NaICH3CNROSiMe3Zn + AcOHCH3CNRH61-93%R = н-C10H21, sec-C9H19, 4-t-Bu-циклогексил, 4-MeOC6H4CH271Селективное дезоксигенирование первичных спиртов в присутствии вторичных и третичныхгидроксигрупп можно провести, обрабатывая спирты о-нитробензолсульфонилгидразином в условияхреакции Мицунобу.NO2SO2ArPh3PRCH2OH +SO2NHNH2- ArSO2HRCH2NEtO2CN=NCO2Et[ RCH2N=NH ]NH2RCH3Вторичные спирты реагируют существенно медленнее первичных, а третичные вообще невступают в эту реакцию.
Напротив, третичные, а также бензиловые и аллиловые спирты эффективнодезоксигенируются при обработке силанами в присутствии кислот Льюиса.BF3R3COH[R3C ]R'3SiHR3CHНаиболее общим методом дезоксигенирования спиртов является, по-видимому, реакцияБартона, по которой спирты превращают в ксантогенаты ROC(S)SR′ или О-эфиры тионовых кислотROC(S)R′, после чего их обрабатывают трибутилоловогидридом и AИБН. В эту реакцию вступаютспирты всех типов, однако образующийся в ходе реакции радикал R может подвергаться различнымперегруппировкам.ROHNaHBu3SnHROC(S)SMeCS2[RO ]АИБНBu3Sn[ROC(S)S ]MeIROC(S)SMeBu3SnRO-C-SMe+RBu3SnS-C-SMeS-SnBu3OBu3SnHRH72В отличие от дезоксигенирования спиртов, аналогичное превращение фенолов имеет скореепринципиальное, чем практическое значение.
Вкачествепримера можно привести реакциюдезоксигенирования фенолов через соответствующие карбаматы.ArOH + PhN=C=OH2, Pd/CCH3COOHArO-C-NHPhфенилизоцианатOArH20-80%Дезоксигенирование альдегидов и кетоновИзвестны три классических метода дезоксигенирования карбонильных соединений: реакцииКижнера-Вольфа, Клемменсена и Мозинго. По методу Кижнера-Вольфа вначале получают гидразональдегида или кетона, а затем нагревают его со щелочью в высококипящем растворителе. Всовременной модификации Хуанг-Минлона гидразон не выделяют в индивидуальном состоянии.PhOOPhON2H4, H2O, KOH, ∆HOOHOOOOHOHOРеакцию проводят следующим образом: смешивают реагенты, кипятят смесь с обратнымхолодильником в течение 1,5 ч, после чего отгоняют воду и избыток гидразина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
