Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Альдольная конденсация
Тип реакцииРеакция сцепления
Идентификаторы
Портал органической химииальдольная конденсация
ID онтологии RSCRXNO: 0000017

Альдольная конденсация представляет собой реакция конденсации в органической химии , в которой енольный или значениях енолят ион реагирует с карбонильным соединением с образованием & beta; гидроксиальдегид или & beta; гидроксикетон (ые реакции альдольными ), с последующим обезвоживанием с получением конъюгированного еноном .

Обзор альдольной конденсации

Альдольные конденсации важны в органическом синтезе , потому что они обеспечивают хороший способ образования углерод-углеродных связей . [1] Например, последовательность реакции аннулирования Робинсона включает альдольную конденсацию; [1] кетон Виланд-Мишер продукт является важным исходным материалом для многих органических синтезов. [2] Альдольная конденсация также часто обсуждается на университетских курсах органической химии как хорошая реакция образования связи, которая демонстрирует важные механизмы реакции . [3] [4] [5] В обычном виде он включаетнуклеофильное добавление кетона енолята в качестве альдегида с образованием & beta; Гидроксикетон, или « альдольной » ( ALD ehyde + alcoh ол ), А структурный блок найден во многих природных молекул и фармацевтических препаратов . [6] [7] [8]

Альдольная реакция

Название « альдольная конденсация» также широко используется, особенно в биохимии , для обозначения только первой стадии (присоединения) процесса - самой альдольной реакции, которая катализируется альдолазами . Однако альдольная реакция формально не является реакцией конденсации, потому что она не включает потерю небольшой молекулы.

Реакция между альдегидом или кетоном, содержащим α-водород, с ароматическим карбонильным соединением, в котором отсутствует α-водород, называется конденсацией Клайзена-Шмидта . Эта реакция названа в честь двух ее первопроходцев, исследователей Райнера Людвига Клайзена и Дж. Г. Шмидта , которые независимо друг от друга публиковали материалы по этой теме в 1880 и 1881 годах. [9] [10] [11] [ необходима страница ] Примером является синтез дибензилиденацетона (( 1 E , 4 E ) -1,5-дифенилпента-1,4-диен-3-он). Количественный выходв реакциях Клейзена-Шмидта сообщалось в отсутствие растворителя с использованием гидроксида натрия в качестве основания и бензальдегидов . [12] Поскольку енолизируемое нуклеофильное карбонильное соединение и электрофильное карбонильное соединение являются двумя разными химическими веществами, реакция Клейзена-Шмидта является примером перекрестного альдольного процесса.

Механизм [ править ]

Первая часть этой реакции - это альдольная реакция , вторая - дегидратация - реакция элиминирования (включает удаление молекулы воды или молекулы спирта ). Дегидратация может сопровождаться декарбоксилированием, если присутствует активированная карбоксильная группа. Продукт присоединения альдола может быть дегидратирован двумя способами; сильное основание , как калий трет - бутоксид , гидроксид калий или гидрид натрия deprotonates продукта к еноляту , что исключает через механизм E1cB , [13] [14]в то время как дегидратация в кислоте протекает по енольному механизму. В зависимости от природы желаемого продукта альдольная конденсация может проводиться в двух широких типах условий: кинетический контроль или термодинамический контроль . [15]

 :
анимация, базовый катализаторанимация, кислотный катализ

Скрещенная альдольная конденсация [ править ]

См. Также: Альдольная реакция § Контроль перекрестно-альдольного реагента

Скрещенная альдольная конденсация является результатом альдольной конденсации двух разнородных карбонильных соединений, содержащих α-водород (ы). Обычно это приводит к четырем возможным продуктам, поскольку любое карбонильное соединение может действовать как нуклеофил, и возможна самоконденсация, что делает синтетически бесполезную смесь. Однако этой проблемы можно избежать, если одно из соединений не содержит -водород, что делает его неэнолизируемым. При альдольной конденсации между альдегидом и кетоном кетон действует как нуклеофил, поскольку его карбонильный углерод не обладает высоким электрофильным характером из-за эффекта + I и пространственных затруднений.. Обычно основным является скрещенное произведение. Любые следы самоальдольного продукта из альдегида можно исключить, сначала приготовив смесь подходящего основания и кетона, а затем медленно добавив альдегид к указанной реакционной смеси. Использование слишком концентрированной базы может привести к конкурирующей реакции Канниццаро . [16]

Типы конденсации [ править ]

Важно отличать альдольную конденсацию от других реакций присоединения карбонильных соединений.

  • Когда основание представляет собой амин, а активное водородное соединение достаточно активировано, реакция называется конденсацией Кневенагеля .
  • В реакции Перкина альдегид является ароматическим, а енолят образуется из ангидрида .
  • Клайзена конденсация включает в себя два эфирных соединений.
  • Дикман конденсации включает в себя две сложноэфирные группы в одной молекуле и дает циклическую молекулу
  • Реакция Генри включает альдегид и алифатический нитросоединения .
  • Робинсон кольчатость включает в себя альфа, бета- ненасыщенного кетона и карбонильную группу, которая впервые участвовать в реакции Михаэля до альдольной конденсации.
  • В реакции Гербе альдегид, образованный in situ из спирта, самоконденсируется с образованием димеризованного спирта.
  • В конденсации Джеппа-Мейтланда вода удаляется не реакцией элиминирования, а нуклеофильным замещением.

Процесс Aldox [ править ]

В промышленности процесс Aldox, разработанный Royal Dutch Shell и Exxon , преобразует пропен и синтез-газ непосредственно в 2-этилгексанол путем гидроформилирования до бутиральдегида , альдольной конденсации до 2-этилгексеналь и, наконец, гидрирования . [17]

В одном исследовании кротоновый альдегид ((2 E ) -бут-2-еналь) непосредственно превращается в 2-этилгексаналь в системе палладий / амберлист / сверхкритический диоксид углерода : [18]

Сфера [ править ]

Этил-2-метилацетоацетат и камфоленовый альдегид вступают в реакцию альдольной конденсации. [19] Синтетическая процедура [20] типична для этого типа реакции. При этом, помимо воды, при декарбоксилировании теряется эквивалент этанола и диоксида углерода .

Этилглиоксилат 2 и глутаконат (диэтил-2-метилпент-2-ендиоат) 1 реагируют с изопренетрикарбоновой кислотой 3 ( изопреновый (2-метилбута-1,3-диен) скелет) с этоксидом натрия . Этот продукт реакции очень нестабилен с начальной потерей углекислого газа, за которой следует множество вторичных реакций. Полагают, что это происходит из-за стерического напряжения, возникающего из-за метильной группы и карбоксильной группы в цис- диеноидной структуре. [21]

Иногда альдольная конденсация скрывается в многоступенчатой ​​реакции или в каталитическом цикле, как в следующем примере: [22]

В этой реакции алкинал 1 превращается в циклоалкен 7 с рутениевым катализатором, и фактическая конденсация происходит с промежуточным соединением с 3 по 5 . Поддержка механизма реакции основана на маркировке изотопов . [23]

Реакция между ментоном ((2 S , 5 R ) -2-изопропил-5-метилциклогексанон) и анисальдегидом (4-метоксибензальдегидом) осложняется из-за стерического экранирования кетонной группы. Это препятствие преодолевается за счет использования сильного основания, такого как гидроксид калия, и очень полярного растворителя, такого как ДМСО, в реакции ниже: [24]

Продукт может эпимеризоваться посредством обычного промежуточного соединения - енолята A - для превращения между исходными ( S , R ) и ( R , R ) эпимерами. Продукт ( R , R ) нерастворим в реакционном растворителе, тогда как ( S , R ) растворим. Осаждение продукта ( R , R ) запускает равновесную реакцию эпимеризации с образованием этого продукта в качестве основного.

См. Также [ править ]

  • Органическая реакция и химическая реакция
  • Синтез Оверс
  • Портал органической химии
  • Реформатская реакция

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Кэри, Фрэнсис А .; Сандберг, Ричард Дж. (1993). Передовая органическая химия, часть B, Реакции и синтез (3-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Пленум. С.  55 . ISBN 0-306-43440-7.
  2. ^ Dzierba CD, Zandi KS, Moellers Т., Shea KJ (1996). «Восходящий синтез адреналькортикостероидов. Полный синтез (+) - адреностерона». Варенье. Chem. Soc . 118 : 4711–4712. DOI : 10.1021 / ja9602509 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Уэйд, LG (2005). Органическая химия (6-е изд.). Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall. стр.  1056 -1066. ISBN 0-13-236731-9.
  4. ^ Смит, МБ; Марч, J. (2001). Продвинутая органическая химия (5-е изд.). Нью-Йорк: Wiley Interscience. стр.  1218 -1223. ISBN 0-471-58589-0.
  5. ^ Mahrwald, R. (2004). Современные альдольные реакции . 1, 2 . Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH. С. 1218–1223. ISBN 3-527-30714-1.
  6. ^ Heathcock, СН (1991). Дополнения к π-связям CX, Часть 2 . Комплексный органический синтез. Селективность, стратегия и эффективность в современной органической химии. 2 . Оксфорд: Пергамон. С. 133–179. ISBN 0-08-040593-2.
  7. ^ Mukaiyama Т. (1982). «Направленная альдольная реакция». Органические реакции . 28 : 203–331. DOI : 10.1002 / 0471264180.or028.03 . ISBN 0471264180.
  8. ↑ Патерсон, I. (1988). «Новая методология асимметричных альдолов с использованием енолатов бора». Химия и промышленность . Лондон: Патерсон Групп. 12 : 390–394.
  9. ^ Claisen, L .; Клапаред, А. (1881). "Конденсация кетонов с альдегидами". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 14 (1): 2460–2468. DOI : 10.1002 / cber.188101402192 .
  10. ^ Шмидт, JG (1881). "Ueber die Einwirkung von Aceton auf Furfurol und auf Bittermandelöl in Gegenwart von Alkalilauge" [О действии ацетона на фурфурол и на масло горького миндаля (бензальдегид) в присутствии гидроксидов щелочных металлов]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 14 (1): 1459–1461. DOI : 10.1002 / cber.188101401306 .
  11. Перейти ↑ March, J. (1985). Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (3-е изд.). Wiley Interscience. ISBN 0-471-85472-7.
  12. ^ Rahman AFM Motiur Али Roushown, Jahng Yurngdong, Кади Аднан А. (2012). «Простая реакция Клайзена-Шмидта без растворителей: синтез α, α'-бис- (замещенный бензилиден) циклоалканонов и α, α′-бис- (замещенный алкилиден) циклоалканонов» . Молекулы . 17 : 571–583. DOI : 10,3390 / молекулы17010571 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Nielsen, AT; Houlihan., WJ (1968). «Конденсация альдола». Органические реакции . 16 : 1–438. DOI : 10.1002 / 0471264180.or016.01 . ISBN 0471264180.
  14. ^ Перрин, CL; Чанг, KL (2016). «Полный механизм конденсации альдола» . J. Org. Chem . 81 (13): 5631–5. DOI : 10.1021 / acs.joc.6b00959 . PMID 27281298 . 
  15. ^ Кэри, Фрэнсис А .; Сандберг, Ричард Дж. (1993). Расширенная органическая химия, часть A: структура и механизмы (3-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Пленум. С.  458 . ISBN 0-306-43440-7.
  16. ^ Sanyal, SN (2003). Реакции, перегруппировки и реагенты (4-е изд.). Дарьягундж, Нью-Дели: Bharati Bhavan Publishers (P&D). п. 80. ISBN 978-81-7709-605-7.
  17. ^ Например, BG 881979 
  18. ^ Секи, Т .; Grunwaldt, J.-D .; Байкер, А. (2007). «Непрерывный каталитический« одностадийный »многостадийный синтез 2-этилгексаналя из кротонового альдегида». Химические коммуникации . 2007 (34): 3562–3564. DOI : 10.1039 / b710129e .
  19. ^ Badía, C .; Кастро, JM; Linares-Palomino, PJ; Salido, S .; Altarejos, J .; Nogueras, M .; Санчес, А. (2004). «(Е) -6- (2,2,3-Триметилциклопент-3-енил) гекс-4-ен-3-он» . Молбанк . 2004 (1): M388. DOI : 10.3390 / M388 .
  20. ^ Этил 2-метилацетоацетат ( 2 ) добавляют к перемешиваемому раствору гидрида натрия в диоксане . Затем добавляют камфоленовый альдегид ( 1 ) и смесь кипятят с обратным холодильником в течение 15 часов. Затемдобавляют 2н. Соляную кислоту и смесь экстрагируют диэтиловым эфиром . Объединенные органические слои промывают 2 н. Соляной кислотой , насыщенным бикарбонатом натрия и рассолом . Органическую фазу сушат над безводным сульфатом натрия и растворитель выпаривают при пониженном давлении, получая остаток, который очищают вакуумной перегонкой. дать 3 (58%).
  21. ^ Горен, МБ; Соколоски Е.А.; Fales, HM (2005). «2-Метил- (1 Z , 3 E ) -бутадиен-1,3,4-трикарбоновая кислота,« Изопренетрикарбоновая кислота » ». Журнал органической химии . 70 (18): 7429–7431. DOI : 10.1021 / jo0507892 . PMID 16122270 . 
  22. ^ Варела, JA; Gonzalez-Rodriguez, C .; Рубин С.Г .; Castedo, L .; Саа, К. (2006). «Катализируемая Ru циклизация концевых алкиналов в циклоалкены». Журнал Американского химического общества . 128 (30): 9576–9577. DOI : 10.1021 / ja0610434 . PMID 16866480 . 
  23. ^ Рутений катализатора , [CpRu (СН 3 CN) 3 ] PF 6 , имеет циклопентадиенил - лиганд , три ацетонитрил лигандов и гексафторида фосфор противоион ; кислотный протон в растворителе ( уксусной кислоте ) заменяется дейтерием для изотопного мечения . Условия реакции: 90 ° C, 24 часа. Химический выход 80%. Первым шагом является образование карбенового комплекса переходного металла 2 . Уксусная кислота добавляется к этому промежуточному продукту при нуклеофильном присоединении с образованием енолята. 3 с последующей альдольной конденсацией до 5, на которой молекула монооксида углерода теряется до 6 . Последний этап - восстановительное отщепление с образованием циклоалкена.
  24. ^ Ващенко, В .; Кутуля, Л .; Кривошей А. (2007). "Простой и эффективный протокол для конденсации Клайзена-Шмидта затрудненных циклических кетонов с ароматическими альдегидами". Синтез . 2007 (14): 2125–2134. DOI : 10,1055 / с-2007-983746 .