Кіріспе

Қосындының зарядтық қайта орналасуы арқылы қайта құрылуы. Пинаколь-пинаколон қайта орналасуы – органикалық химияда 1,2-диолды карбонилдық қосылысқа айналдыру әдісі. 1,2-қайта орналасу қышқыл ортада жүзеге асады. Бұл қайта орналасу реакциясының атауы пинакольдің пинаколонға айналуынан туындаған. Бұл реакцияны алғаш рет 1860 жылы Вильгельм Рудольф Фиттиг (Фиттиг реакциясымен танымал) сипаттаған.

Механизм

Бұл органикалық реакция барысында бір –OH тобы протондалады және карбокатион пайда болады. Егер –OH топтары әртүрлі болса (яғни пинакол асимметриялық болса), онда көбірек тұрақты карбокатион құрайтын топ реакцияға қатысады. Содан кейін, жақын орналасқан көміртектен алкил тобы карбокатион орталығына миграциялайды. Бұл қайта құрылымдану сатысының қозғаушы күші, пайда болған оксоний ионының салыстырмалы тұрақтылығы деп саналады. Бастапқы карбокатион қазірдің өзінде үшіншілік болғанымен, оттегі барлық орталықтардағы толық октеттік конфигурацияға байланысты оң зарядты әлдеқайда тиімді тұрақтандыра алады. Бұл асимметриялық пинакол мысалында көрініп тұрғандай, ОН-ның бос электрон жұптары алкил тобын итеріп шығару ретінде де қарастырылуы мүмкін. Бұл реакцияда алкил топтарының миграциясы олардың әдеттегі миграциялық бейімділігіне сәйкес жүзеге асады, яғни: фенил карбокация > гидрид > үшінші карбокация (егер миграция нәтижесінде пайда болса) > екінші карбокация (егер миграция нәтижесінде пайда болса) > метил карбокация. Неліктен карбокация? Өйткені, әрбір миграциялық топ өзімен бірге электрон жұбын алып кетеді. Соның нәтижесінде, карбокацияны тиімдірек тұрақтандыратын топ миграциялайды.

Асимметриялық пинакольды қайта орналастыру үлгісі

Пинакол симметриялы болмаған жағдайда, қай гидроксил тобының кететіні және қай алкилдің жылғалысы болатыны таңдалуы мүмкін. Бұл таңдамалылық карбокациялардың тұрақтылығымен анықталады. Осы жағдайда, екі нұсқа да үшіншілік болғанымен, фенил топтары резонанс арқылы оң зарядты едәуір тұрақтандырады.

Қайта орналасудың стереохимиясы

Циклдік жүйелерде реакция көбірек қызығушылық тудыратын ерекшеліктерді көрсетеді. Осындай реакцияларда диолдың стереохимиясы басты өнімді анықтауда шешуші рөл атқарады. Егер алкил тобы шығып кететін –OH тобына транс-жағдайда орналасса, ол карбокация орталығына көше алады, бірақ цис-жағдайдағы алкил топтары өте төмен жылдамдықпен көшеді. Транс-алкил топтары болмаған жағдайда, негізгі өнім ретінде сақинаның қысқаруы байқалуы мүмкін, яғни сақинадағы көміртектің өзі көшеді. Бұл реакцияның тағы бір қызықты ерекшелігін көрсетеді, атап айтқанда, реакция көбінесе консерттік сипатта өтеді. Реакция бойында көшудің бастапқы және соңғы нүктелері арасында байланыс бар сияқты. Сонымен қатар, егер көшуге ұшыраған алкил тобында хиральдық орталық болса, көшу орын алғаннан кейін де осы орталықтың конфигурациясы сақталады.

Тарих

Фиттиг пинаколдың қайта орналасуы туралы алғаш жариялағанмен, реакция өнімдерін дұрыс анықтаған Фиттиг емес, Александр Бутлеров болды. 1859 жылы Вильгельм Рудольф Фиттиг ацетонның калий металлмен реакциясын сипаттады. Фиттиг ацетонның молекулалық формуласын (C3H3O)n деп қате қабылдады, бұл ұзақ жылдар бойы атомдық салмақ туралы даудың нәтижесінде 1860 жылы Карлсруэ конгресінде шешілді. Ол сондай-ақ ацетонды спирт деп жаңылыстырды және металл алкоксид тұзын жасау арқылы оны дәлелдеуді үміттенеді. Бірақ ол алған реакция өнімін парацетон деп атады, оның ацетонның димері екеніне сенді. 1860 жылы екінші жарияланымда ол парацетонды күкірт қышқылымен реакцияға түсірді (шын мәнінде пинаколдың қайта орналасуы). Фиттиг тағы да реакция өнімінің молекулалық құрылымын анықтауға құмар болған жоқ, ол оның тағы бір изомер немесе полимер деп ойлады. Сол кездегі химияшылар да жаңа атомдық салмақ шындығына бейімделгенімен, жақсы нәтижеге қол жеткізе алмады. Олардың бірі, Чарльз Фридель, реакция өнімінің этиленгликоль реакцияларымен салыстыра отырып, эпоксид тетраметилэтилен оксид екеніне сенді. Соңында 1873 жылы Бутлеров триметилацетил қышқылын (пиваль қышқылын) дербес синтездегеннен кейін дұрыс құрылымдарды тапты, оны Фридель бұрын дихроматпен тотықтыру арқылы алған болатын. Құрылымды анықтаудағы кейбір қиындықтардың себебі – сол кезде көміртек тізбегінің қайта орналасуы белгісіз болды және осылайша жаңа тұжырымдаманы табу қажеттігі туды. Бутлеровтың теориясы молекуладағы көміртек атомдарының құрылымын өзгертуге мүмкіндік берді, осы тұжырымдама арқылы пинаколонның құрылымын табуға болады.