Методичка (3) (1126199), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Лучше всего быстро приливать реактив Гриньяра к избыткубезводного измельченного сухого льда.Литий-имагнийорганическиесоединенияприсоединяютсякпроизводнымальдегидов и кетонов – основаниям Шиффа с образованием вторичных аминов. Этонеплохой метод синтеза аминов, содержащих разные радикалы у атома азота * .PhCHPhCH=N-MeO+PhCH2MgClэфир, , 2 чMeNH2PhCH-CH2Ph1) H3O2) NaOHPhCH-CH2PhMe-N-MgClN-MeOMeOOOMeOMeLiбензолNHMeNH-Me91-96%NMeLiOMeOOMeOMeMe*NOMeH3OMeOЭтот метод нельзя рекомендовать как общий способ синтеза вторичных аминов, т.к.реакция осложняется депротонированием основания Шиффа.30Каквидноизпоследнегопримера,ацеталиустойчивыкдействиюлитийорганических соединений, устойчивы они и по отношению к реактивам Гриньяра.Ацетали разрушаются магнийорганическими реагентами только в специфических условиях.Напротив, орто-эфиры легко реагируют с магнийорганическими соединениями.
Чащевсего для этой реакции используется ортомуравьиный эфир, который получают одним изследующих способов:2 CHCl3 + 6 EtOH + 6 Na2 HC(OEt)3 + 6 NaCl + 3 H245%OOHC-NH2 + 3 EtOH + PhC-ClHC(OEt)3 + PhCOOH + NH4Cl40-44%Взаимодействие реактива Гриньяра с орто-эфиром * начинается с отщепления однойиз этокси-групп. Считается, что это отщепление вызывается магнийорганическим реагентом,выступающим в качестве кислоты Льюиса. Последующая атака еще одной молекулоймагнийорганического соединения на карбоксониевый катион приводит к ацеталю:ROEtOEtOEtHCOEtOEt+Mg-XHC-X- EtOMgRHCOEtRMgXOEtR-CH(OEt)2 + XMgАцеталь, образующийся в результате присоединения к карбоксониевому катиону,стабилен в условиях реакции, но легко гидролизуется разбавленной кислотой с образованиемальдегида.
Таким образом, взаимодействие реактивов Гриньяра с ортомуравьиным эфиромявляется удобным методом синтеза альдегидов, например:n-C5H11MgBr + HC(OEt)3Важнойвзаимодействиереакциейсэфир, 6 ч.литий-оксиранамиииn-C5H11CH(OEt)2магнийорганическихоксетанами.ПриH3On-C5H11CHO45-50%соединенийэтомявляетсяпроисходитихраскрытие,соответственно, трех- и четырехчленного цикла и наращивание углеродного скелета на два итри атома углерода.*Литийорганические соединения в этой реакции не используются, т.к. они в основномвызывают депротонирование орто-эфира, а не замещение алкокси-группы.31δ+δ−RLi +O+δ−RMgX + δH3ORCH2CH2OLiRCH2CH2OHH3ORCH2CH2CH2OMgXRCH2CH2CH2OHOЭти процессы являются, по сути, реакциями нуклеофильного замещения. Атаканесимметричных эпоксидов идет преимущственно по наименее замещенному атомууглерода.OH1) EtMgBrMe2CH2) H3OOSPhO1) S2) H3OEtMe2CHLiOHSPhS87%Использование оксетанов для увеличения длины цепочки литийорганических соединений натри атома углерода наиболее изучено на примере самого оксетана:1) PhLiOPh2) H3OOH85%С тетрагидрофураном (оксоланом) и диэтиловым эфиром магнийорганическиесоединения не реагируют в обычных условиях.
Расщепление этих эфиров происходит толькопри температуре выше 200оС. Литийорганические соединения, напротив, медленнореагируют с простыми эфирами. В случае тетрагидрофурана происходит не нуклеофильноезамещение, а α-депротонирование простого эфира, т.е. литийорганические соединениявыступают в роли сильных оснований. Так реагируют с ТГФ п-бутиллитий и, особенно,трет-бутиллитий.Образующийсяα−металлированныйэфирзатемпретерпеваетфрагментацию с образованием енолята лития и этилена.n-BuLi +OH (-C4H10)OLi32CH2=CH2 + CH2=CH-O LiСтоль же легко расщепляется ТГФ и под действием диизопропиламида лития (ЛДА).Диэтиловый эфир также подвергается расщеплению литийорганическими соединениями,однако реакция в этом случае идет по другому механизму.H2CH3C-CH2-O-CH2-CH3 + BuLiCH2H3C-CH2-OHLi Buпереходное состояниеH3C-CH2O Li + CH2=CH2 + C4H10Об этих реакциях следует помнить при работе с литийорганическими соединениями.Хранить растворы н-бутиллития и, тем более трет-бутиллития в эфирных растворахнельзя.Арильные литийорганические соединения гораздо менее склонны расщеплятьпростые эфиры.***Одним из путей усложнения углеродного скелета является взаимодействиеалкилбромидов и иодидов с металлическим натрием (реакция Вюрца).R-R + 2 NaHal2 RHal + 2 NaHal = Br, IЭта реакция происходит по радикальному механизму.RX + NaR-X+ Naанион-радикалR-XR + XR-RR + RВ реакцию Вюрца вступают RI и RBr, но не RCl.
Выходы продуктов сдваиваниясильно колеблются:n-C4H9BrNaэфир33n-C8H1873%Naэфирn-C5H11In-C10H2210%Удовлетворительные результаты получаются только в случае первичных алкилгалогенидов,третичные производные дают продукты элиминирования:Na(CH3)3C-ICH3(CH3)3CH +CH3C=CH2Если в реакцию Вюрца вводить два различных галогенопроизводных, то образуются смесипродуктов с непредсказуемым соотношением компонентов, например:NaCH3(CH2)3Br + CH3(CH2)5BrCH3(CH2)6CH3 + CH3(CH2)8CH3 + CH3(CH2)10CH328%28%44%В настоящее время реакция Вюрца не имеет синтетического значения, и ее следуетрассматриватьскореекакпроцесс,осложняющийполучениеметаллоорганическихсоединений.
Некоторое синтетическое значение имеет реакция Вюрца-Фиттига – сочетаниеарил- и алкилгалогенидов:PhBr + n-C4H9BrNaэфирPh(CH2)3CH370%Существует предположение, что более высокий выход несимметричного продуктасвязан с более быстрым образованием фенилнатрия, который и реагирует с бутилбромидом.Хорошо известно, что литийорганические соединения эффективно присоединяются ккарбонильной группе с образованием связи С-С:C=O + R-LiCO LiRВданномслучаеR-Liявляетсянуклеофилом.Можнобылобыдумать,чтолитийорганические соединения, как выраженные нуклеофильные реагенты, должныреагировать с алкилгалогенидами, давая продукты нуклеофильного замещения галогена.Однако, при этом чаще всего происходит реакция элиминирования, т.е.
R-Li выступает вроли основания.α-Элиминирование:34RRCBrR'Li(-R'H)RCRHBrR-LiBrдальнейшиепревращенияCRкарбенLiПримеры α-элиминирования:BrMeLi(-MeBr)BrBrCH2ClCH+ MeLiCl-LiBrLi-CH4ClClCHCl-LiClClLi48%β-Элиминирование наблюдается, например, в случае β-хлорэфиров.O-CH2CH2ClC4H9-Li(-C4H10)OCH2CHClOLi + CH2=CHClLiПо крайней мере, в некоторых случаях алкен образуется не вследствие классического βэлиминирования, а за счет других процессов, например, гидридного переноса от молекулылитийорганического соединения:n-C12H26 + LiBr22%C4H9Li + n-C7H15CH2BrEtCHCH2LiHC7H15CH2Brn-C8H18 + EtCH=CH2 + LiBrПростые продукты алкилирования образуются в таких реакциях с небольшим выходомнаряду с другими соединениями:n-C4H9Li + n-C4H9BrC6H5CHMe2CH3(CH2)6CH3 + CH3CH2CH=CH2 +3%43%35Me Me+ CH3CH2CH2CH3 + Ph19%CCPhMe Me18%По-видимому, реакция, по крайней мере отчасти, протекает по радикальному механизму.Радикалы в подобных процессах были зафиксированы методами ЭПР и ХИДПЯ * .Удовлетворительныерезультатысочетаниялитийорганическихсоединенийсалкилгалогенидами получаются в случае галогенидов аллильного и бензильного типа, атакже в случае иодистого метила.
Сказанное относится к тем литийорганическимсоединениям, которые являются сильными основаниям. Таким литийорганическимсоединениям соответствуют очень слабые CH-кислоты:С6H5LiC6H5-H; pK 37C2H5LiC2H5-H, pK 44C3H7-CH2LiC3H7CH2-H, pK 50CH3LiCH3-H, pK 57Если CH-кислота, соответствующая литийорганическому соединению, более сильная(соответственно, RLi как основание слабее), то такие RLi дают хорошие результатынуклеофильного замещения галогена на группу R:SSLiCHCH H, pK 38,3SSPhCH2-LiPhCH2-H, pK 35LiR-CR-CHCC-LiC- LiLiH, pK 32R-CR-CHCHC-H, pK~25C- HpK~25pK 35H , pK 14-15HLi36Примеры подобных реакций приведены ниже.δ−PhCH2-Li +EtEtBrMeH58%+ Me3C-BrNaPhCH2-LiBrTHF-Et2O-NaBrMeHCMe376%R-Cn-C3H7-CH2CCHBuLiRCCLiR'-HalдиоксанRC1) MeI (1 моль)2 BuLiCH пентан n-C3H7-CHC CLi2) H2OLi 64%CR'n-C3H7-CHCCHMeИсключением являются реакции винильных и арильных литийорганических соединений сиодистым метилом.
В этих случаях сочетание, приводящее к образованию связи C-C, идеточеньхорошо.Вслучаедругихалкилгалогенидоврезультатыполучаютсянеудовлетворительные.LiMeOMeOMeMeIOMeOMeOMeOMeLi MeIТГФMe100%Без осложнений происходит также взаимодействие литийорганических соединений сперфторалкенами и аренами. В этом случае замещение фтора происходит по механизмуприсоединения - отщепления, например:CF2 = CF2 + C4H9Li*o-75CF2 = C95%FC4H9ХИДПЯ – химически индуцированная динамическая поляризация ядер (метод ЯМР).37FFFFТГФ-10oF + MeLiFFFMeFFF71%Магнийорганические соединения в обычных условиях (эфир, ТГФ) не реагируют салкил-, алкенил-, арилгалогенидами. Исключение составляют магниевые производныеацетилена.
Возможно также сочетание магнийорганических соединений с галогенидамиаллильного и бензильного типа:BrPhMgBr +эфир20oPh63%Cln-C4H9MgBr +n-C5H11-CH=CH275%BrEtMgBrHПродуктыHсочетанияHMgBr47%магнийорганическихсоединенийсиодистымметиломполучаются при повышенных температурах и применении растворителя с большой донорнойспособностью, такого как 1,2-диметоксиэтан:CH3MgI + CH3IOMeMeOn-C3H7MgBr + CH3Io70CH3 - CH391%OMeMeOo70n-C4H1069%Однако эта реакция не идет гладко с другими алкилгалогенидами, например:C2H5MgI + C2H5IЧастореакцииMeOOMe70oмагнийорганическихC4H10 + C2H6 + C2H425%31%27%соединенийсорганическимигалогенопроизводными идут сложно, возможно, по радикальному механизму.
Такиепроцессы катализируются соединениями переходных металлов, например:38PhMgBr + PhBrPhMgBr + PhCCoCl2CBrPh - Ph86%CoCl2PhC CPh75%Сочетание винильных и арильных галогенидов с магнийорганическими соединениямиособенно хорошо происходит в присутствии соединений никеля, например:EtMgBr + PhCldppe NiCl2dppe = Ph2PPh - Et98%PPh2Подобные реакции, приводящие к образованию σ−связи углерод-углерод, называютсяреакциями кросс-сочетания.Реакции кросс-сочетания, катализируемые комплексами палладия.Как было сказано выше, взаимодействие литий- и магнийорганических соединений сорганогалогенидами дает препаративно значимые результаты лишь в некоторых случаях.Эти реакции не являются общим методом создания связи C-C.
Ситуация меняется, еслиреакция проводится в присутствии катализатора – соединения переходного металла.Хорошие выходы продуктов кросс-сочетания получаются при катализе комплексами никеляи особенно – палладия. Здесь мы остановимся на реакциях кросс-сочетания, катализируемыхсоединениями палладия. Эти реакции в настоящее время прочно вошли в арсенал химиковсинтетиков.Характерными для палладия являются два состояния окисления, в которых онобразует стабильные соединения: +2 и нульвалентное. Переход между этими состояниямиокисления происходит очень легко.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
