Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Резонансные структуры енолят-аниона.

Еноляты - это органические анионы, полученные в результате депротонирования карбонильных соединений. Редко выделяемые, они широко используются в качестве реагентов при синтезе органических соединений. [1] [2] [3] [4]

Связь и структура [ править ]

Молекулярные орбитали енолята, показывающие заселенность, соответствующую аниону.

Енолятные анионы электронно связаны с аллильными анионами. Анионный заряд делокализован по кислороду и двум центрам углерода. Таким образом, они имеют характер как алкоксида, так и карбаниона . [5]

Хотя они часто изображаются как простые соли, на самом деле они принимают сложные структуры, часто состоящие из агрегатов. [6]

Структура димера енолята лития PhC (OLi) = CMe 2 (tmeda). Атомы H в диамине опущены. [7]

Подготовка [ править ]

Депротонирование енолизируемых кетонов, альдегидов и сложных эфиров дает еноляты. [8] [9] С сильными основаниями депротонирование носит количественный характер. Обычно еноляты получают с использованием диизопропиламида лития (LDA). [10]

Часто, как в обычных конденсациях Клайзена , реакциях Манниха и альдольных конденсациях , еноляты образуются в низких концентрациях с алкоксидными основаниями. В таких условиях они существуют в низких концентрациях, но все же вступают в реакции с электрофилами. Многие факторы влияют на поведение енолятов, особенно растворитель, добавки (например, диамины) и противокатион (Li + против Na + и т. Д.). Для несимметричных кетонов существуют методы контроля региохимии депротонирования. [11]

Депротонирование с использованием LDA. [12]

Депротонирование углеродных кислот может происходить либо под кинетическим, либо под термодинамическим контролем реакции . Например, в случае фенилацетона при депротонировании можно получить два разных енолата. Было показано, что LDA депротонирует метильную группу, что является кинетическим ходом депротонирования. Чтобы гарантировать получение кинетического продукта, используют небольшой избыток (1,1 экв.) Диизопропиламида лития, и кетон добавляют к основанию при -78 ° C. Поскольку кетон быстро и количественно превращается в енолят, а основание постоянно присутствует в избытке, кетон не может действовать как протонный челнок, катализируя постепенное образование термодинамического продукта. Более слабое основание, такое как алкоксид, который обратимо депротонирует субстрат, дает более термодинамически стабильный бензильный енолят.

Енолаты могут улавливаться ацилированием и силилированием , которые происходят по кислороду. Силиловые эфиры енола являются обычными реагентами в органическом синтезе, что проиллюстрировано альдольной реакцией Мукаямы : [13]

vereinfachte Übersicht mit einem Stereozentrum

Реакции [ править ]

Как мощные нуклеофилы еноляты легко реагируют с различными электрофилами. Обычными электрофилами являются алкилгалогениды, альдегиды и кетоны и акцепторы Михаэля . Эти реакции порождают новые связи CC и часто новые стереоцентры. На стереоселективность влияют добавки. [14]

Образец альдольной реакции с енолятом лития

Aza Enolate [ править ]

Аза еноляты (также известные как иминовые анионы, енамиды, металлированные основания Шиффа и металлоенамины) являются азотными аналогами енолятов. [15] Когда имины обрабатываются сильными основаниями, такими как LDA , образуются высоконуклеофильные азаеноляты.

Образование аза енолата с LDA посредством депротонирования альфа-углеродного водорода и создания альфа-бета ненасыщенной связи

Основным преимуществом использования азаенолатов является то, что они не подвергаются самоконденсации (т.е. реакции альдола на альдегиды ) в основном или нейтральном растворе, а скорее способствуют алкилированию альфа-углерода. [16] Это происходит главным образом потому, что имины содержат двойные связи углерод-азот, в отличие от альдегидов, которые содержат двойные связи кислород-углерод. Поскольку кислород более электроотрицателен, чем азот, он забирает большую электронную плотность у карбонильного углерода, вызывая больший частично положительный заряд на углероде. Следовательно, с более электрофильным углеродом альдегиды обеспечивают лучшее нуклеофильное присоединение к углероду по двойной связи углерод-кислород.

С другой стороны, имин имеет меньше электроотрицательного азота, который индуцирует более слабый частично положительный заряд на карбонильном углероде. В результате, хотя имины все еще могут реагировать с литийорганическими соединениями, они не реагируют с другими нуклеофилами (включая азаеноляты), чтобы подвергаться нуклеофильным присоединениям . [17]

Вместо этого азаеноляты реагируют аналогично енолятам, образуя SN2- алкилированные продукты. [16] Посредством конъюгации неподеленной пары азота β-углерод становится нуклеофильным сайтом, позволяя аза енолятам вступать в реакции алкилирования. [18] Таким образом, азаеноляты могут реагировать с многочисленными электрофилами, такими как эпоксиды и алкилгалогениды, с образованием новой углерод-углеродной связи на β-углероде. [15]

Ниже показаны два возможных механизма реакции:

Алкилирование азаенолятов через раскрытие эпоксидного цикла оксетана [19]

Поскольку эпоксид представляет собой трехчленную кольцевую молекулу, он имеет высокую степень кольцевой деформации . Хотя атомы углерода в кольцевой системе являются тетраэдрическими , предпочтительно 109,5 градуса между каждым атомом, эпоксид деформирует кольцевые углы до 60 градусов. Чтобы противодействовать этому эффекту, нуклеофильные аза еноляты легко реагируют с эпоксидами, снижая их кольцевые деформации.

Алкилирование азаенолятов через аллилгалогенид с образованием Oulema melanopus [20]

Помимо взаимодействия с эпоксидами, азаеноляты могут также реагировать с алкилгалогенидами (или аллилгалогенидами, как показано выше) с образованием новой сигма-связи углерод-углерод . Эта реакция является одним из ключевых этапов синтеза феромона мужской агрессии, Oulema melanopus. [20] Аза енолят образуется в результате реакции LDA с пивальдегидом, который затем реагирует с алкилгалогенидом с образованием промежуточного продукта Oulema melanopus.

Енолаты аза также могут быть образованы с реактивами Гриньяра и реагировать с другими мягкими электрофилами, включая рецепторы Михаэля . [15]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Штольц, Даниэль; Казмайер, Ули (2010). «Енолаты металлов как синтоны в органической химии». Химия функциональных групп PATai . DOI : 10.1002 / 9780470682531.pat0423 . ISBN 9780470682531.
  2. ^ Харт, Дэвид Дж .; Ха, Деок Чан (1989). "Путь конденсации енолят-имина сложного эфира до β-лактамов". Химические обзоры . 89 (7): 1447–1465. DOI : 10.1021 / cr00097a003 .
  3. ^ Ву, Джордж; Хуанг, Миншэн (2006). «Литийорганические реагенты в фармацевтических асимметричных процессах». Химические обзоры . 106 (7): 2596–2616. DOI : 10.1021 / cr040694k . PMID 16836294 . 
  4. ^ Курти, Клаудио; Баттистини, Лючия; Сартори, Андреа; Занарди, Франция (2020). «Новые разработки принципа винилогии применительно к донорским системам π-расширенного энолатного типа» . Химические обзоры . 120 (5): 2448–2612. DOI : 10.1021 / acs.chemrev.9b00481 . PMID 32040305 . 
  5. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) " Enolates ". DOI : 10,1351 / goldbook.E02123
  6. Перейти ↑ Reich, Hans J. (2013). «Роль литийорганических агрегатов и смешанных агрегатов в литиевых механизмах». Химические обзоры . 113 (9): 7130–7178. DOI : 10.1021 / cr400187u . PMID 23941648 . 
  7. ^ Николс, Майкл А .; Лепоса, Кристина М .; Хантер, Аллен Д.; Целлер, Маттиас (2007). «Кристаллические структуры гексамерных и димерных комплексов литиоизобутирофенона». Журнал химической кристаллографии . 37 (12): 825–829. DOI : 10.1007 / s10870-007-9255-0 . S2CID 97183362 . 
  8. ^ Смит, Майкл Б .; Март, Джерри (2007), Расширенная органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1
  9. ^ Манфред Браун (2015). Современная химия енолятов: от получения до применения в асимметричном синтезе . Wiley ‐ VCH. DOI : 10.1002 / 9783527671069 . ISBN 9783527671069.
  10. ^ Кристин Ведлер, Ханс Шик (1998). «Синтез-лактонов путем альдолизации кетонов энолатами фенилового эфира: 3,3-диметил-1-оксаспиро [3.5] нонан-2-он». Орг. Synth . 75 : 116. DOI : 10,15227 / orgsyn.075.0116 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  11. ↑ Галл, Мартин и Хаус, Герберт О. (1972). «Образование и алкилирование специфических енолят-анионов из несимметричного кетона: 2-бензил-2-метилциклогексанон и 2-бензил-6-метилциклогексанон». Орг. Synth . 52 : 39. DOI : 10,15227 / orgsyn.052.0039 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  12. ^ Конг, Цзяньше; Мэн, Дао; Тинг, Полин и Вонг, Джесси (2010). «Получение этил-1-бензил-4-фторпиперидин-4-карбоксилата» . Органический синтез . 87 : 137. DOI : 10,15227 / orgsyn.087.0137 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  13. ^ Mukaiyama, Teruaki; Кобаяси, Шу (1994). «Олово (II) енолят в реакции Альдола, Михаэля и родственных ему реакций». Органические реакции . С. 1–103. DOI : 10.1002 / 0471264180.or046.01 . ISBN 0471264180.
  14. ^ Зеебах, Дитер (1988). «Структура и реакционная способность енолатов лития. От пинаколона до селективного C-алкилирования пептидов. Трудности и возможности, предоставляемые сложными структурами». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 27 (12): 1624–1654. DOI : 10.1002 / anie.198816241 .
  15. ^ a b c Аслам, О. (28 сентября 2012 г.). «Разработка каталитических азаенолятных реакций» . UCL (Университетский колледж Лондона).
  16. ^ a b Клейден, Джонатан (2012). Органическая химия (2-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. С. 465, 593–594. ISBN 9780199270293.
  17. ^ Крэнвелл, Филиппа. «Енамины / аза-еноляты - Механизм Мордор» . sites.google.com .
  18. ^ Кэри, Фрэнсис А. (2007). Продвинутая органическая химия. Часть B, Реакции и синтез (5-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. С. 46–47. ISBN 978-0-387-68350-8.
  19. ^ Худрлик, Пол Ф .; Ван, Чунг-Нан (октябрь 1975 г.). «Реакции оксетана с иминными солями, производными циклогексанона». Журнал органической химии . 40 (20): 2963–2965. DOI : 10.1021 / jo00908a027 .
  20. ^ а б Шевалле, Алиса; Ферезу, Жан-Пьер (2012). «Однореакторное образование аза-енолятов из вторичных аминов и конденсация до сложных эфиров и алкилбромидов». Тетраэдр . 68 (29): 5882–5889. DOI : 10.1016 / j.tet.2012.04.105 .