Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с акцептора Майкла )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Реакция Михаэля или Михаэль является нуклеофильным присоединением из карбаниона или другой нуклеофила [1] [2] к & alpha ; , & beta; ненасыщенной карбонильному соединению , содержащему электроноакцепторную группу . Он принадлежит к более широкому классу сопряженных добавок . Это один из наиболее полезных методов мягкого образования связей C – C. [3] Существует множество асимметричных вариантов. [4] [5]

Реакция Майкла: общий механизм

В этой схеме R и R»на нуклеофиле (The Michael донор ) представляют собой электроноакцепторные заместитель , такие как ацил и циано~d групп, которые делают прилегающий метилен водород кислые достаточно , чтобы сформировать карбанион при реакции с основанием , B: . Заместитель R на активированном алкене , также называемый акцептором Михаэля , обычно представляет собой кетон , который делает соединение еноном , но он также может быть нитрогруппой или сульфонилфторидом.

Определение [ править ]

Как первоначально определил Артур Майкл , [6] [7] реакция представляет собой добавление енолята кетона или альдегида к α, β-ненасыщенному карбонильному соединению у β-углерода. Новое определение, предложенное Колером [8], представляет собой 1,4-присоединение дважды стабилизированного углеродного нуклеофила к α, β-ненасыщенному карбонильному соединению. Некоторые примеры нуклеофилов включают бета-кетоэфиры, малонаты и бета-цианоэфиры. Полученный продукт содержит очень полезный образец 1,5-диоксигенирования.

Классическими примерами реакции Майкла являются реакции между диэтилмалонатом (донор Майкла) и диэтилфумаратом (акцептор Майкла) [9] , реакция мезитилоксида и диэтилмалоната [10] , реакция диэтилмалоната и метилкротоната , [11] что из 2-нитропропана и метилакрилата , [12] , что из этилового эфира phenylcyanoacetate и акрилонитрил [13] и что из нитропропана и метилвинилкетона . [14]

Добавление Михаэля является важным атомно-экономичным методом диастереоселективного и энантиоселективного образования связи C – C. Классическая тандемная последовательность добавлений Майкла и альдола - аннулирование Робинсона .

Некоторые авторы расширили определение присоединения Майкла, чтобы по существу относиться к любой реакции 1,4-присоединения α, β-ненасыщенных карбонильных соединений. Другие, однако, настаивают на том, что такое использование является злоупотреблением терминологией, и ограничивают добавление Михаэля образованием углерод-углеродных связей посредством добавления углеродных нуклеофилов. Термины окса-реакция Михаэля и аза-реакция Михаэля используются для обозначения 1,4-присоединения нуклеофилов кислорода и азота, соответственно.

Механизм [ править ]

В механизме реакции есть 1 (с R алкоксигруппой ) в качестве нуклеофила: [3]

Депротонирование от 1 базовыми приводит к карбаниону 2 , стабилизированной ее электронно-акцепторными группами. Структуры с 2a по 2c представляют собой три резонансные структуры, которые можно нарисовать для этого вида, две из которых имеют енолят- ионы. Этот нуклеофил реагирует с электрофильным алкеном 3 с образованием 4 в реакции сопряженного присоединения . Протон абстракция от протонированного основания (или растворителя) с помощью енолята 4 до 5 является заключительным этапом.

В ходе реакции преобладают орбитальные, а не электростатические соображения. HOMO стабилизированных енолятов имеет большой коэффициент на центральном атоме углерода в то время как НСМО многих альфа, бета - ненасыщенных карбонильных соединений имеет большой коэффициент на бета - углерод. Таким образом, оба реагента можно считать мягкими . Эти поляризованные пограничные орбитали имеют одинаковую энергию и эффективно реагируют с образованием новой углерод-углеродной связи.

Подобно присоединению альдола , реакция Михаэля может протекать через енол , силиленоловый эфир при присоединении Мукаямы-Майкла или, как правило, енолятный нуклеофил. В последнем случае стабилизированное карбонильное соединение депротонируется сильным основанием (жесткая енолизация) или кислотой Льюиса и слабым основанием (мягкая енолизация). Полученный енолят атакует активированный олефин с 1,4- региоселективностью , образуя углерод-углеродную связь. Это также передает енолят электрофилу.. Поскольку электрофил гораздо менее кислый, чем нуклеофил, быстрый перенос протона обычно переносит енолят обратно к нуклеофилу, если продукт является енолизируемым; тем не менее, можно воспользоваться преимуществом нового локуса нуклеофильности, если подходящий электрофил является подвесным. В зависимости от относительной кислотности нуклеофила и продукта реакция может быть каталитической по основанию. В большинстве случаев реакция необратима при низкой температуре.

Асимметричная реакция Майкла [ править ]

В последние годы [ когда? ] исследователи попытались расширить сферу применения асимметричных добавлений Майкла. Наиболее распространенные методы включают катализ хирального фазового переноса , такие как асимметричные четвертичные аммониевые соли, полученные из алкалоидов хинного дерева ; или органокатализ , при котором используется активация енамином или иминием с хиральными вторичными аминами, обычно производными пролина . [15]

В реакции между циклогексаноном и β-нитростиролом, описанной ниже, основной пролин дериватизируется и работает вместе с протонной кислотой, такой как п- толуолсульфоновая кислота : [16]

Добавление Syn приветствуется с 99% ее . В переходном состоянии считается ответственными за эту селективность, то енамин (образованного между пролином азотом и cycloketone) и бета-нитростиролом совместно , лицами с нитро группы водородом , связанным с протонированным амином в боковой группе пролина.

Хорошо известная реакция Майкла - это синтез варфарина из 4-гидроксикумарина и бензилиденацетона, о котором впервые сообщил Линк в 1944 г .: [17]

Существует несколько асимметричных версий этой реакции с использованием хиральных катализаторов. [18] [19] [20] [21] [22] [23]

Дополнение Мукаяма – Майкл [ править ]

В добавлении Мукаямы-Майкла нуклеофилом является силиленоловый эфир и катализатор, обычно тетрахлорид титана : [24] [25]

История [ править ]

Исследование, проведенное Артуром Майклом в 1887 году в Университете Тафтса, было вызвано публикацией 1884 года Conrad & Kuthzeit о реакции этил-2,3-дибромпропионата с диэтилсодиомалонатом с образованием производного циклопропана [26] (теперь считается, что в нем участвуют две последовательные реакции замещения. ).

Майкл смог получить тот же продукт, заменив пропионат этиловым эфиром 2-бромакриловой кислоты, и понял, что эта реакция может работать только в предположении реакции присоединения к двойной связи акриловой кислоты . Затем он подтвердил это предположение, прореагировав диэтилмалонатом и этиловым эфиром коричной кислоты, образуя самый первый аддукт Михаэля: [27]

В том же году Райнер Людвиг Клайзен заявил о приоритете изобретения. [28] Он и Т. Комненос наблюдали продукты присоединения к двойным связям в качестве побочных продуктов ранее в 1883 году, исследуя реакции конденсации малоновой кислоты с альдегидами . [29] Однако, по словам биографа Такаши Токорояма, это утверждение необоснованно. [27]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Литтл, RD; Масджедизаде, MR; Wallquist, O .; Маклафлин, JI (1995). «Внутримолекулярная реакция Михаэля». Орг. Реагировать . 47 . С. 315–552. DOI : 10.1002 / 0471264180.or047.02 . ISBN 978-0-471-26418-7.
  2. ^ Mather, B .; Viswanathan, K .; Miller, K .; Лонг, Т. (2006). «Реакции присоединения Майкла в макромолекулярном дизайне для новых технологий». Прогресс в науке о полимерах . 31 (5): 487–531. DOI : 10.1016 / j.progpolymsci.2006.03.001 .
  3. ^ a b Майкл Дополнение | PharmaXChange.info
  4. ^ Хант, I. "Глава 18: Enols и Enolates - реакция добавления Майкла" . Университет Калгари.
  5. ^ Клейден, Джонатан ; Гривс, Ник; Уоррен, Стюарт ; Уотерс, Питер (2001). Органическая химия (1-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-850346-0.
  6. ^ Майкл, А. (1887). "Ueber die Addition von Natriumacetessig- und Natriummalonsäureäthern zu den Aethern ungesättigter Säuren" [О добавлении эфиров ацетоацетата натрия и малоновой кислоты натрия к эфирам ненасыщенных кислот]. Journal für Praktische Chemie . 2-я серия. 35 : 349–356. DOI : 10.1002 / prac.18870350136 .
  7. ^ Майкл, А. (1894). "Ueber die Addition von Natriumacetessig- und Natriummalonsäureäther zu den Aethern ungesättigter Säuren" [О добавлении эфиров ацетоацетата натрия и малоновой кислоты натрия к эфирам ненасыщенных кислот]. Journal für Praktische Chemie . 2-я серия. 49 : 20–25. DOI : 10.1002 / prac.18940490103 .
  8. ^ Колер. Варенье. Chem. Soc., 1907, 37, 385; там же, 1935, 57, 1316.
  9. ^ Кларк, HT; Мюррей, TF (1941). «1,1,2,3-Пропантетракарбоновая кислота, тетраэтиловый эфир» . Органический синтез .; Сборник , 1 , стр. 272
  10. ^ Шрайнер, RL; Тодд, HR (1943). «1,3-Циклогександион, 5,5-диметил-» . Органический синтез .; Сборник , 2 , стр. 200
  11. ^ Джеймс Кейсон (1963). «β-Метилглутаровый ангидрид» . Органический синтез .; Сборник , 4 , с. 630
  12. Перейти ↑ Moffett, RB (1963). «Метил-γ-метил-γ-нитровалерат» . Органический синтез .; Сборник , 4 , с. 652
  13. ^ Хорнинг, ЕС; Финелли, AF (1963). «α-Фенил-α-карбетоксиглутаронитрил» . Органический синтез .; Сборник , 4 , с. 776
  14. ^ McMurry, JE; Мелтон, Дж. (1988). «Превращение нитро в карбонил озонолизом нитронатов: 2,5-гептандион» . Органический синтез .; Сборник , 6 , с. 648
  15. ^ Reyes, E .; Uria, U .; Vicario, JL; Каррильо, Л. (2016). Каталитическая энантиоселективная реакция Михаэля . Органические реакции . 90 . С. 1–898. DOI : 10.1002 / 0471264180.or090.01 . ISBN 9780471264187.
  16. ^ Pansare, SV; Пандья, К. (2006). "Простые диамин- и триамин-протонные кислотные катализаторы для энантиоселективного присоединения Михаэля циклических кетонов к нитроалкенам". Журнал Американского химического общества . 128 (30): 9624–9625. DOI : 10.1021 / ja062701n . PMID 16866504 . 
  17. ^ Икава, М .; Stahmann, MA; Линк, КП (1944). «Исследования 4-гидроксикумаринов. V. Конденсация α, β-ненасыщенных кетонов с 4-гидроксикумарином». Журнал Американского химического общества . 66 (6): 902. DOI : 10.1021 / ja01234a019 .
  18. ^ Halland, N .; Hansen, T .; Йоргенсен, К. (2003). «Органокаталитическая асимметричная реакция Михаэля циклических 1,3-дикарбонильных соединений и α, β-ненасыщенных кетонов - высокоатомно-экономичное каталитическое одностадийное образование оптически активного антикоагулянта варфарина». Angewandte Chemie . 42 (40): 4955–4957. DOI : 10.1002 / anie.200352136 . PMID 14579449 . 
  19. ^ Ким, H .; Yen, C .; Preston, P .; Чин, Дж. (2006). «Субстрат-направленная стереоселективность в вицинальном диамин-катализируемом синтезе варфарина». Органические буквы . 8 (23): 5239–5242. DOI : 10.1021 / ol062000v . PMID 17078687 . 
  20. ^ Xie, J .; Yue, L .; Chen, W .; Du, W .; Zhu, J .; Deng, J .; Чен, Ю. (2007). «Высокоэнантиоселективное добавление по Михаэлю циклических 1,3-дикарбонильных соединений к α, β-ненасыщенным кетонам». Органические буквы . 9 (3): 413–415. DOI : 10.1021 / ol062718a . PMID 17249775 . 
  21. ^ Кристенсен, TE; Вестли, К .; Hansen, FK; Хансен, Т. (2009). "Новые производные фенилглицина первичные аминные органокатализаторы для получения оптически активного варфарина" . Европейский журнал органической химии . 2009 (30): 5185. DOI : 10.1002 / ejoc.200900664 .
  22. ^ Донг, З .; Wang, L .; Чен, X .; Лю, X .; Lin, L .; Фэн, X. (2009). «Органокаталитическое энантиоселективное добавление Михаэля 4-гидроксикумарина к α, β-ненасыщенным кетонам: простой синтез варфарина». Европейский журнал органической химии . 2009 (30): 5192. DOI : 10.1002 / ejoc.200900831 .
  23. ^ Вонг, TC; Султана, CM; Восбург Д.А. (2010). «Зеленый, энантиоселективный синтез варфарина для студенческой органической лаборатории». Журнал химического образования . 87 (2): 194. Bibcode : 2010JChEd..87..194W . DOI : 10.1021 / ed800040m .
  24. ^ Mukaiyama, Т. (1977). «Тетрахлорид титана в органическом синтезе [Новые методы синтеза (21)]». Энгью. Chem. Int. Эд. Англ. 16 (12): 817–826. DOI : 10.1002 / anie.197708171 .
  25. ^ Липперт, АР; Kaeobamrung, J .; Боде, JW (2006). «Синтез олигозамещенных буллвалонов: изменяющие форму молекулы в основных условиях». Журнал Американского химического общества . 128 (46): 14738–14739. DOI : 10.1021 / ja063900 + . PMID 17105247 . 
  26. ^ Конрад, М .; Guthzeit, М. (1884). "Ueber die Einwirkung von α-β-Dibrompropionsäure auf Malonsäureester" [О реакции 2,3-дибромпропионовой кислоты с эфиром [диэтил] малоновой кислоты]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 17 (1): 1185–1188. DOI : 10.1002 / cber.188401701314 .
  27. ^ a b Токорояма, Т. (2010). «Открытие реакции Михаила». Европейский журнал органической химии . 2010 (10): 2009–2016. DOI : 10.1002 / ejoc.200901130 .
  28. ^ Клайзена, Л. (1887). "Bemerkung über die Addition von Aethylmalonat an Körper mit doppelter Kohlenstoffbindung" [Наблюдение за добавлением [ди] этилмалоната к веществам с двойной углеродной связью]. Journal für Praktische Chemie . 2-я серия. 35 (1): 413–415. DOI : 10.1002 / prac.18870350144 .
  29. ^ Комнин, Т. (1883). "Ueber die Einwirkung von Fettaldehyden auf Malonsäure und Aethylmalonat" [О реакции алифатических альдегидов с малоновой кислотой и [ди] этилмалонатом]. Annalen der Chemie Юстуса Либиха . 218 (2): 145–167. DOI : 10.1002 / jlac.18832180204 .