Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Бензиль қышқылының қайта орналасуы – негіз қолданылып α-гидроксикарбон қышқылына айналатын 1,2-дикетонның 1,2-қайта орналасуы. Бұл реакция өз атауын бензильдің калий гидроксидімен реакцияласып бензиль қышқылын түзілуінен алған. Алғаш рет 1838 жылы Юстус фон Либиг жасаған бұл реакция, қайта орналасу реакциясының бірінші тіркелген мысалы болып табылады. Органикалық синтезде классикалық реакцияға айналып, көп рет қарастырылған. Бұл реакцияны молекулаішілік тотығу-тотықсыздану реакциясы ретінде қарастыруға болады, себебі бір көміртегі атомы тотығады, ал екіншісі тотықсызданады. Реакцияның ароматты, жартылай ароматты, алифатты және гетероциклді субстраттарда жүзеге асырылатыны көрсетілген. Реакция кетондық функционалдық топтардың жанында енолизацияға түсетін протон болмағанда жақсы нәтиже береді, себебі бұл альдоль конденсациясымен бәсекелесуге мүмкіндік тудырады. Циклдік дикетондарда қолданғанда реакция формальды түрде сақинаның кішіреюіне алып келеді. Арил топтарының алкил топтарына қарағанда оңайрақ миграцияланатыны, ал электрон тартымды топтары бар арил топтарының миграциясы ең жылдам болатыны анықталды.
The benzilic acid rearrangement is formally the 1,2 rearrangement of 1,2 diketones to form α hydroxy–carboxylic acids using a base. This reaction receives its name from the reaction of benzil with potassium hydroxide to form benzilic acid. First performed by Justus von Liebig in 1838, it is the first reported example of a rearrangement reaction. It has become a classic reaction in organic synthesis and has been reviewed many times before. It can be viewed as an intramolecular redox reaction, as one carbon center is oxidized while the other is reduced. The reaction has been shown to work in aromatic, semi aromatic, aliphatic, and heterocyclic substrates. The reaction works best when the ketone functional groups have no adjacent enolizable protons, as this allows aldol condensation to compete. The reaction is formally a ring contraction when used on cyclic diketones. It has been found that aryl groups more readily migrate than alkyl groups, and that aryl groups with electron withdrawing groups migrate the fastest.
Реакция механизмі
Реакция 1,2 қайта құрылымдаманың өкілі болып табылады. Бұл реакция механизмін алғаш рет Кристофер Келк Ингольд толыққанды ұсынды, және төменде сипатталғандай, in silico деректерімен толықтырылды. Реакцияның жылдамдығы бойынша екінші реттік, дикетонға қатысты бірінші реттік және негізге қатысты бірінші реттік. Гидроксид анионы 1-дегі кетон тобының біріне нуклеофильді қосылу арқылы шабуыл жасап, 2 алкоксидін құрайды. Келесі қадамда 3 конформеріне байланыс бұрылуы қажет, бұл миграцияланатын R тобын екінші карбонил тобына шабуыл жасауға қолайлы жағдайға келтіреді. Бірлескен қадамда миграцияланатын R тобы α карбонил тобына шабуыл жасап, екінші карбонда кето тобының бір мезгілде түзілуімен бірге тағы бір алкоксидті құрайды. Бұл миграция кезеңі жылдамдық шектеуші болып табылады. Бұл тізбек нуклеофильді ацил алмастыруға ұқсас. Есептеулер көрсеткендей, R тобы метил болғанда, бұл топтағы өтпелі күйдегі зарядтың жинақталуы 0,22-ге дейін жете алады, ал метил тобы орталық көміртек-көміртек байланысының арасында орналасады. 4 аралық заттағы карбон қышқылы алкоксидке қарағанда нашар базалық, сондықтан кері протондық трансфер жүзеге асып, 5 аралық затына басымдық береді, ол қышқылды жағдайда соңғы α гидроксикарбон қышқылы 6-ға протондалады. Есептеулер көрсеткендей, реакция тізбегін дәл сипаттау үшін 4 су молекуласының қатысуы мүмкін, олар зарядтың жинақталуын тұрақтандыруға жауапты. Сондай-ақ, олар 5 аралық затты құру үшін бір протонды тиімді тасымалдауға көмектеседі. Жоғарыда сипатталған механизм барлық қолда бар экспериментальдық деректермен сәйкес келеді.
The reaction is a representative of 1,2 rearrangements. The long established reaction mechanism was first proposed in its entirety by Christopher Kelk Ingold, and has been updated with in silico data as outlined below. The reaction is second order overall in terms of rate, being first order in diketone and first order in base. A hydroxide anion attacks one of the ketone groups in 1 in a nucleophilic addition to form the alkoxide 2. The next step requires a bond rotation to conformer 3 which places the migrating group R in position for attack on the second carbonyl group. In a concerted step, the migrating R group attacks the α carbonyl group forming another alkoxide with concomitant formation of a keto group at the other carbon. This migration step is rate determining. This sequence resembles a nucleophilic acyl substitution. Calculations show that when R is methyl the charge build up on this group in the transition state can be as high as 0.22, and that the methyl group is positioned between the central carbon–carbon bond. The carboxylic acid in intermediate 4 is less basic than the alkoxide and therefore reversible proton transfer takes place favoring intermediate 5 which is protonated on acidic workup to the final α hydroxy–carboxylic acid 6. Calculations show that an accurate description of the reaction sequence is possible with the participation of 4 water molecules taking responsibility for the stabilization of charge buildup. They also provide a shuttle for the efficient transfer of one proton in the formation of intermediate 5. The above mechanism is consistent with all available experimental evidence.