Методичка (3) (1126199), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Наибольшие различия наблюдаются при переходе от протонныхрастворителей к апротонным. Это видно из табл.3 и 4 на примерах нитрометана и 1,3дитиана.ПоэтомузначенияpKа,измеренныевпротонныхиапротонныхсредах,сгруппированы отдельно: в таблицах 3 и 4** . Точность определения величин для оченьслабых CH-кислот, как правило, невелика. Так, приведеннoе в табл.4. значение pKа дляпропана определяется как 60±10.Кислотность углеводородов напрямую связана с типом гибридизации атома углерода,образующего данную связь C-H. Точнее, CH-кислотность определяется s-характеромсоответствующей орбитали. Корреляция между s-характером орбитали атома углерода иCH-кислотностью соединения показана ниже в табл.5.Таблица 5.Зависимость величины pKa от s-характера орбиталиСоединениеГибридизация% s-ХарактераpKaатома углеродаHCC-HH2C=CH2sp50252333630392544spHH2,28sp3H3CCH2-Hspн-Бутиллитию соответствует крайне слабая CH-кислота, бутан (pKa 50).
Поэтомубутиллитий реагирует с большинством CH-, NH- и OH-кислот (более сильных, чем бутан),например:Me2CHMe2CHN-H + C4H9LiТГФ-25o**Me2CHMe2CHN-Li + C4H10ЛДАСтрого говоря, сравнивать между собой можно только те величины pKa, которые измереныв одном и том же растворителе.19ТГФo -10o-782 часаS H+ C4H9LiMeSH + C4H9LiSLi+ C4H10MeSярко-желтыйТМЭДАгексан, 25о, 3 часаLi + C4H1098%Li+ C4H9LiТМЭДАгексан, 60о, 3 часа+ 2 C4H10LiHH+ C4H9Liпентан-ТГФo-78 0oLiМагнийорганические соединения реагируют только с относительно сильными CHкислотами, например:CH + EtMgBrHCТГФHCCMgBr + C2H6лигроин, 45-50о, 3 чHH+ EtMgBr(MgBr)эфир, 36о, 2 чСпецифическими CH-кислотами, нашедшими широкое применение сдиастереоселективном синтезе, являются эфиры N,N-диизопропилкарбаминовой кислоты соспиртами аллильного типа:MeOHMe+(i-Pr2)NCl90oOPyMeMeO91%N(i-Pr)2O(27)Величина pKa для соединения (27) несколько меньше 36 (α-протон).
Поэтому этиэфиры легко депротонируются при действии бутиллития. Присоединение по карбонильнойгруппе не происходит по стерическим причинам, так как этому мешают объемистыеизопропильные группы.20MeBuLi, ТМЭДАMeMeТГФ-гексан, -78оС,30 минHOMeOLiOON(Pr-i)2N(Pr-i)2(28)Полученное при этом литийорганическое соединение (28) реагирует далее сальдегидом или кетоном с образованием спиртов (29a) и (29b), которые могут бытьпревращены в эфиры гомоальдоле й (30a) и (30b). Для того, чтобы на стадии гидролизакарбаматного фрагмента в соединениях (29a) и (29b) не произошла дегидратация (с участиемOH-группы), спиртовую группу предварительно защищают ацилированием.MeO+Me3C-C-78оэфирMeLiOCN(Pr- i)2H(28)OOHOHMeMe3C+MeMeMe3COCN(Pr- i)2O(29a) 85%(29b)NMeMe3CNMe2, CH2Cl215%OOAcOAcAc2O, Et3N,OCN(Pr- i)2Me+MeMe3CMeMe OCN(Pr- i)2OCN(Pr- i)2OOOAcOAc1) TiCl4, CH2Cl2, -78o2) MeOH, 0oMe +Me3CMe O(30a)MeMe3CMeO(30b)Спирты (29a) и (29b) - это диастереомеры (то есть пространтсвенные изомеры,которые не относятся друг к другу как предмет и его зеркальное отображение).
Соединение21(29а) является преобладающим продуктом реакции (85%), поэтому реакция литиевогопроизводного (28) с альдегидом называется диастереоселективной. Соответственно, напоследней стадии преобладающим продуктом является соединение (30а). Естественно, чтосоединения (29а) и (29b) образуются в рассматриваемой реакции в виде рацематов, то естьпомимо (29а) и (29b) получаются также их зеркальные антиподы. Обычно при описаниидиастереоселективных реакций изображается только один из энантиомеров, а образованиевторого подразумевается.Формально соединения(30а) и (30b) можнорассматриватькакпродуктывзаимодействия альдегида с гипотетическим гомологом енолята (31):Li+O+Me3CHMe-30HOMe(31)Поскольку «соединение» (31) отличается от истинного енолята на группу CH2, ононазывается гомоенолятом * , а сама конденсация его с альдегидом – гомоальдольнымприсоединением. Литиевые производные типа (28), эквивалентные в плане синтезасоединениям типа (31), также называются гомоенолятами.Селективное образование в реакции гомоальдольного присоединения одногодиастереомера (29) объясняется на основании так называемой модели ЦиммерманаТрэкслера (см.
ниже, стр. ).Связь углерод-металл в литий- и магнийорганических соединениях является полярнойковалентной связью. Характер поляризации связи металл-углерод в этих соединенияхδ- δ +R - Liиδ- δ +R -MgXопределяется величинами электроотрицательностей * элементов: C 2,50; Li 0,97;Mg 1,23. Атом углерода в рассматриваемых соединениях имеет карбанионный, аследовательно, нуклеофильный характер.Именно то обстоятельство, что реактивы Гриньяра и литийорганические соединенияявляются выраженными нуклеофилами, определяет их повсеместное использование всинтезе.
В первую очередь это относится к реакциям с карбонильными соединениями.Реактивы Гриньяра и литийорганические соединения эффективно присоединяются покарбонильной группе:*Приставка «гомо» происходит от слова «гомолог».22O MOR-C(32)(VII)R'R C+ R'MZZ(33)M = Li, MgXЕсли группа Z в карбонильном соединении (32) является плохой уходящей группой,то реакция останавливается на стадии образования алкоголята (33). Этот вариант реакции(VII) осуществляется в случае альдегидов (Z=H) и кетонов (Z=R). После гидролизареакционной смеси получаются спирты, например:ClCH2OHMgCl 1) HCHOMgэфир2) H3O64-69%OHMgBrBr MgэфирClCH1) CH3CHO2) NH4Cl-H2OClCH3Cl83-88%OPh3SnPhLi, эфир, 30 мин(-Ph4Sn)Li1), 1 час2) H2OOH70-75%Взаимодействие с замещенным бензофеноном – кетоном Михлера, лежит в основецветной реакции на реактивы Гриньяра и литийорганические соединения, так называемойпробы Гилмана.Me2NNMe2 + RMCM = Li, MgXOкетон Михлера*Приведены значения электроотрицательностей по Оллреду-Рохову23RMe2NNMe2C1) H2O2) AcOH, I2O MRMe 2 NRMe 2 NNMe2CN Me2 AcOCзеленовато-синийПроба ГилманаК 0,5 мл 1%-ного раствора кетона Михлера в сухом бензоле прибавляют равноеколичество анализируемого раствора.
Потом смесь осторожно гидролизуют 1 мл воды и,наконец, прибавляют несколько капель 0,2% -ного раствора иода в ледяной уксуснойкислоте.В присутствии RMgX или RLi возникает зеленовато-синее окрашивание раствора.Еслиокрашиваниераствораненаблюдается,этоговоритоботсутствииметаллоорганического соединения в анализируемом растворе.٭٭٭ОтдельноследуетостановитьсянавзаимодействииреактивовГриньяраилитийорганических соединений с α,β-непредельными альдегидами и кетонами. В этомслучае реакция может протекать, в принципе, по двум направлениям.
Может происходитькак 1,2-, так и 1,4-присоединение.OHO M1,2-присоединениеCH2=CH-C-RH2OCH2=CH-C-RR'R'CH2=CH-C-R + R'MO1,4-присоединениеCH2-CH=CO MRR'H2OCH2-CH2-C-RR'Oα,β-Непредельные альдегиды как с реактивом Гриньяра, так и с литийорганическимисоединениями дают продукты 1,2-присоединения, например:24CH=OMe1)MeMgCl, эфир, 1 час2) NH4Cl-H2OMeOHMe81-86%OMeOMeOCHn-C5H11LiOC5H11CH=OOHOHOHВ реакциях α,β-непредельных кетонов с реактивами Гриньяра обычно получаютсясмеси продуктов 1,2- и 1,4-присоединения.
Результат взаимодействия литийорганическихсоединений с α,β-непредельными кетонами зависит от условий реакции. Если в качестверастворителя используют эфир или ТГФ, то происходит 1,2-присоединение.OHOBu- t1) эфир или ТГФ, -78о+ t -BuLi2) MeOH, -78o95-100%Если же реакция проводится в присутствии гексаметилтриамида фосфорной кислоты(ГМФТА), то основным направлением реакции становится 1,4-присоединение.OO1) ТГФ-ГМФТА, -78о+ t -BuLi2) MeOH, -78oBu- t90%Такое изменение направления реакции объясняют тем, что 1,4-присоединение вданном случае идет как радикальный процесс. Гексаметапол (ГМФТА) способствуетодноэлектронному переносу с молекулы литийорганического соединения на молекулу енона:25OO+ t -BuLiперенос электронаГМФТАO.+ t -Bu .Li.OBu-tВ том случае, когда в реакцию с еноном вступает литийорганическое соединение,которому соответствует более сильная CH-кислота, присоединение становится обратимым.Результат реакции тогда зависит от того, проводится ли процесс в кинетически илитермодинамически контролируемых условиях.ROLiбыстро(1,2)Oo+ RLi -7825oO Liмедленно(1,4)RТак обстоит дело, например, в случае присоединения литиевых солей дитианов.OHo1) гексан-ТГФ, -78, 10 мин2) MeОH, -78oO+SLiSPhSPhS95%O1) ТГФ, -78о2) ТГФ, +25о, 1 час3) H2OSPhS93%Если в соединении (32) (см.стр.24) группа Z как уходящая группа лучше, чем H- илиR-, то после присоединения реактива Гриньяра или литийорганического соединения26происходит внутримолекулярное замещение (33).
При этом вновь создается карбонильнаягруппа (34).R-CZOO MO+ R'MCRR'R-ZMZ(33)(32)CR'M(34)OHO MRR'CR'H2OCRR'R'R'Так происходит реакция со сложными эфирами (Z=R2O), приводящая к третичным (R=арил,алкил)или вторичным (R=H) спиртам. Остановить реакцию на стадии образованияальдегида или кетона в этом случае нельзя, поскольку альдегиды и кетоны быстреереагируют с реактивом Гриньяра или литийорганическим соединением, чем исходныеэфиры.CH3COOEt1) 2 PhMgBr, эфир2) NH4Cl-H2OH3OCH3CPh2CH2=CPh267-70%OHPhCOOEt1) 2 PhMgBr, эфир2) H2SO4-H2OPh3C-OH89-93%1) 3 PhMgBr, эфирOEt 2) NH4Cl-H2OOEtO-CEt3C-OH82-88%Хлорангидриды карбоновых кислот обладают большей карбонильной активностью посравнению с кетонами, и последние могут быть получены реакцией хлорангидридов сметаллоорганическими соединениями при низкой температуре.OMgBr +1) ТГФ, -78оCl2) H2O, 25o95%OMgX + Ph1) ТГФ, -78оCl2) H2O, 25o27OPh86%OOOEtMgBr +ClТГФ-70oOMeSMeSLiMeCOCl +ТГФ-78oOOEtOMe74%SMeS COMe50%Из специфических хлорангидридов, каковыми являются эфиры хлормуравьинойкислоты, так могут быть получены сложные эфиры.SOH+LiSClТГФOMe -78oOHSCOOMeТГФOLi + ClSOEt-78оСOCOOEt61%Присоединение магний- и литийорганических соединений к нитрилам приводит кмагниевым и литиевым солям кетиминов, которые не реагируют с RMgX и RLi.
Гидролизомкетиминов получаются кетоны.NLiLi+CN циклогексан20oHCl, H2OO66%PhMgBr + n-C5H11CN эфир12 часPhCC5H11- nNMgBrHCl, 1часPhCC5H11 - nO83%Магний- и литийорганические соединения реагируют с N,N-диалкиламидами, образуястабильные аддукты (35). При их гидролизе образуются альдегиды или кетоны.28O LiOR1-CNR22R1+ R3LiR1NR22CH3OR3(35)OHCNR22H3OR1-C-R3 + R22NH2R3OНаиболее ценна эта реакция с амидами муравьиной кислоты, чаще всего с ДМФА или Nформилпиперидином.OSMe 1) HC-NMe2SLi2) H3OSMeSCH=O57%O MeOMeOMeLi1) HC-N-Ph , эфирCH=OOMe2) H2SO4, H2OOMePhLi55%1)ON-C-H , бензолPhCH O2) H3OPhCH2MgClВзаимодействие1)94%ON-C-H , эфирPhCH2CH O2) H3Oреактивов89%Гриньяраилитийорганическихсоединенийсоспецифическим карбонильным соединением – диоксидом углерода – приводит к солямкарбоновых кислот. Это универсальный метод синтеза карбоновых кислот.29Oδ−+Me3CMgCl + C δOOH3OMe3C-C-OMgClMe3C-C-OH69−70%OMeMeMeMgBr1) CO2, эфирMe2) H3OCOOHMeMe87%Важным условием при проведении реакции с CO2 является хорошее перемешивание инизкая температура.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
