α,β қанықпаған карбонил қосылыстарына нуклеофильдік қосылу реакциясы
Nucleophilic conjugate addition
Жұқа органикалық химия: α,β қанықпаған карбонил қосылыстарына нуклеофильдік қосылу реакциясы. Бұл реакцияның механизмі, электрофильдік орталар және алкоксид аниондары туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Органикалық реакция
Organic reaction
Нуклеофильді конъюгат қосылысы – органикалық реакцияның бір түрі. Көбінесе, қарапайым нуклеофильді қосылыстар немесе 1,2 нуклеофильді қосылыстар карбонилдық қосылыстарға қосылумен айналысады. Қарапайым алкендер полярлықтың жетіспеуіне байланысты 1,2 реактивтілігін көрсетпейді, егер алкенге ерекше топтар қосылмаса. Циклогексенон сияқты α,β қанықпаған карбонилдық қосылыстардағы резонанстық құрылымдардан β позициясы нуклеофилмен реакцияға түсетін электрофильді орын екенін көруге болады. Бұл құрылымдардағы теріс заряд алкоксид ионы түрінде жиналады. Мұндай нуклеофильді қосылыс нуклеофильді конъюгат қосылысы немесе 1,4 нуклеофильді қосылысы деп аталады. Ең маңызды белсенді алкендер – жоғарыда аталған конъюгацияланған карбонилдер және акрилонитрилдер.
Nucleophilic conjugate addition is a type of organic reaction. Ordinary nucleophilic additions or 1,2 nucleophilic additions deal mostly with additions to carbonyl compounds. Simple alkene compounds do not show 1,2 reactivity due to lack of polarity, unless the alkene is activated with special substituents. With α,β unsaturated carbonyl compounds such as cyclohexenone it can be deduced from resonance structures that the β position is an electrophilic site which can react with a nucleophile. The negative charge in these structures is stored as an alkoxide anion. Such a nucleophilic addition is called a nucleophilic conjugate addition or 1,4 nucleophilic addition. The most important active alkenes are the aforementioned conjugated carbonyls and acrylonitriles.
Реакция механизмі
Конъюгатты қосылу – тікелей нуклеофилдік қосылудың винологтық баламасы. Нуклеофил α,β қанықпаған карбонилдік қосылыстың β-позициясымен әрекеттеседі. Нуклеофилдің теріс заряды енді резонанс арқылы алкоксид анионында және α-көміртек карбанионында кеңейеді. Протондау кето-энол таутомеризмі арқылы қаныққан карбонилдік қосылысқа алып келеді. Вициналды дифункционализацияда протонның орнына басқа электрофил келеді.
Conjugate addition is the vinylogous counterpart of direct nucleophilic addition. A nucleophile reacts with a α,β unsaturated carbonyl compound in the β position. The negative charge carried by the nucleophile is now delocalized in the alkoxide anion and the α carbon carbanion by resonance. Protonation leads through keto enol tautomerism to the saturated carbonyl compound. In vicinal difunctionalization the proton is replaced by another electrophile.
Реакциялар
Конъюгацияланған карбонилдер екіншілік аминдермен әрекеттесіп, 3-аминкарбонилдерді (3-кетоаминдер) түзетіп шығарады. Мысалы, циклогексен-2-онға метиламиннің конъюгациялық қосылуы 3-(N-метиламино)циклогексанон қосылысын береді. Конъюгацияланған карбонилдер сутек цианидімен 1,4-кетонитрилдерге реакцияға түседі. Қанықпаған карбонилдердің гидроцианизациялануына қараңыз. Нагата реакциясында цианид көзі – диэтил алюминий цианиді. Гилман реагенті конъюгацияланған карбонилдерге 1,4-қосылыстар үшін тиімді нуклеофил болып табылады. Майкл реакциясы конъюгацияланған карбонилдерге эноляттардың конъюгациялық қосылуын қамтиды. Ақсақ энамин реакциясы конъюгацияланған карбонилдерге энаминдердің конъюгациялық қосылуын қамтиды.
Conjugated carbonyls react with secondary amines to form 3 aminocarbonyls (3 ketoamines). For example, the conjugate addition of methylamine to cyclohexen 2 one gives the compound 3 (N methylamino) cyclohexanone. Conjugated carbonyls react with hydrogen cyanide to 1,4 keto nitriles. See hydrocyanation of unsaturated carbonyls. In the Nagata reaction the cyanide source is diethylaluminum cyanide. The Gilman reagent is an effective nucleophile for 1,4 additions to conjugated carbonyls. The Michael reaction involves conjugate additions of enolates to conjugated carbonyls. The Stork enamine reaction involves the conjugate addition of enamines to conjugated carbonyls.
Қолданылу аясы
Конъюгатты қосылыс органометалл реагенттерінің көмегімен, мысалы, метилвинилкетонмен органоцинк йодидінің реакциясы арқылы жаңа көміртегі-көміртегі байланыстарын қалыптастыруда тиімді. Конъюгатты қосылыс арқылы асимметриялық синтездің мысалы – циклогексеноннан (R)-3-фенилциклогексанон, фенилборонат қышқылы, родий акак катализаторы және хиральды лиганд BINAP синтезі. Асимметриялық синтездің тағы бір мысалында α,β қанықпаған карбонил қосылысы алдымен хиральды имидазолидинон катализаторымен және хиральды қосалқы затпен алкилимино де оксо бисубституциясында реакцияға түседі, содан кейін фуран нуклеофилімен энантиоселективті реакцияға түседі. Реакцияның бірден түзілетін өнімі – нуклеофильді энамин, ал реакция каскады хлорланған хиноннан хлорды бөліп алумен аяқталады. Амин катализаторын алып тастағаннан кейін кетон нуклеофилмен және электрофильмен тиімді функционалданады, син:анти арақатынасы 8:1 және 97% энантиомерлік артықшылығымен. Бұл принцип сондай-ақ бензилмеркаптан және электрофильді DEAD сияқты нуклеофильді тиолдардың энантиоселективті көпкомпонентті домино конъюгациялық қосылысында қолданылады.
Conjugate addition is effective in the formation of new carbon carbon bonds with the help of organometallic reagents such as the organozinc iodide reaction with methylvinylketone. An example of an asymmetric synthesis by conjugate addition is the synthesis of (R) 3 phenyl cyclohexanone from cyclohexenone, phenylboronic acid, a rhodium acac catalyst and the chiral ligand BINAP. In another example of asymmetric synthesis the α,β unsaturated carbonyl compound first reacts with a chiral imidazolidinone catalyst and chiral auxiliary to an iminium compound in an alkylimino de oxo bisubstitution which then reacts enantioselective with the furan nucleophile. The immediate reaction product is a nucleophilic enamine and the reaction cascades with abstraction of chlorine from a chlorinated quinone. After removal of the amine catalyst the ketone is effectively functionalized with a nucleophile and an electrophile with syn:anti ratio of 8:1 and 97% enantiomeric excess. This principle is also applied in an enantioselective multicomponent domino conjugated addition of nucleophilic thiols such as benzylmercaptan and electrophilic DEAD.
Токсикология
Жайлы еритін Майкл акцепторлары улы, себебі олар конъюгатты қосу арқылы ДНК-ны алкилдейді. Мұндай өзгеріс мутацияларды тудырады, олар цитотоксикалық және канцерогенді болып келеді. Дегенмен, глутатион да олармен реакцияға түсе алады, мысалы, диметилфумарат онымен реакцияға түседі.
Suitably soluble Michael acceptors are toxic, because they alkylate DNA by conjugate addition. Such modification induces mutations, which are cytotoxic and carcinogenic. However, glutathione is also able to react with them and for example dimethyl fumarate reacts with it.