Альдольная реакция является средством образования углерод-углеродных связей в органической химии . [1] [2] [3] Открытая независимо русским химиком Александром Бородиным в 1869 г. [4] и французским химиком Шарлем-Адольфом Вюрцем в 1872 г., [5] [6] [7] реакция объединяет два карбонильных соединения ( в исходных экспериментах использовались альдегиды ) для образования нового β-гидроксикарбонильного соединения. Эти продукты известны как альдолы , от альдегида + спирта ., структурный мотив, который можно увидеть во многих продуктах. Альдольные структурные единицы встречаются во многих важных молекулах природного или синтетического происхождения. [8] [9] [10] Например, альдольная реакция использовалась в крупномасштабном производстве товарного химического пентаэритрита [11] и синтезе лекарства от сердечных заболеваний Липитор ( аторвастатин , кальциевая соль). [12] [13]
Альдольная реакция объединяет две относительно простые молекулы в более сложную. Повышенная сложность возникает из-за того, что образуется до двух новых стереогенных центров (на α- и β-углероде альдольного аддукта, отмеченных звездочками на схеме ниже). Современная методология способна не только обеспечить протекание альдольных реакций с высоким выходом, но и контролировать как относительную, так и абсолютную конфигурацию этих стереоцентров . [14] Эта способность избирательно синтезировать определенный стереоизомер важна , поскольку стереоизомеры могут иметь отличительные химические и биологические свойства.
Например, стереогенные альдольные звенья особенно распространены в поликетидах , классе молекул, встречающихся в биологических организмах . В природе поликетиды синтезируются ферментами , которые осуществляют повторяющиеся конденсации Кляйзена . Затем 1,3-дикарбонильные продукты этих реакций могут быть различными способами дериватизированы с получением широкого спектра интересных структур. Часто такая дериватизация включает восстановление одной из карбонильных групп с образованием альдольной субъединицы. Некоторые из этих структур обладают мощными биологическими свойствами: иммунодепрессант FK506 , противоопухолевый агент дискодермолид или противогрибковый агент . амфотерицин В , например. Хотя когда-то считалось, что синтез многих таких соединений практически невозможен, альдольная методология во многих случаях позволила осуществить их эффективный синтез . [15]
Типичная современная реакция присоединения альдола , показанная выше, может включать нуклеофильное присоединение енолята кетона к альдегиду . После образования альдольный продукт может иногда терять молекулу воды с образованием α,β-ненасыщенного карбонильного соединения . Это называется альдольной конденсацией . В альдольной реакции могут быть использованы различные нуклеофилы, включая енолы , еноляты и енольные эфиры кетонов, альдегидов и многих других карбонильных соединений. электрофильный _партнером обычно является альдегид или кетон (существует множество вариаций, таких как реакция Манниха ). Когда нуклеофил и электрофил разные, реакция называется перекрестной альдольной реакцией ; наоборот, когда нуклеофил и электрофил одни и те же, реакция называется альдольной димеризацией .
Альдольная реакция может протекать по двум различным механизмам. Карбонильные соединения, такие как альдегиды и кетоны, могут быть преобразованы в енолы или простые эфиры енолов. Эти виды, будучи нуклеофильными по α-углероду , могут атаковать особенно реакционноспособные протонированные карбонилы, такие как протонированные альдегиды. Это «енольный механизм». Карбонильные соединения, являющиеся карбоновыми кислотами , также могут депротонироваться с образованием енолятов, которые гораздо более нуклеофильны, чем енолы или эфиры енолов, и могут напрямую атаковать электрофилы. Обычным электрофилом является альдегид, поскольку кетоны гораздо менее реакционноспособны. Это «енолятный механизм».