Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Вольф қайта үйлестіруі - органикалық химиядағы реакция, онда α диазокарбонил қосылысы динитрогеннің жоғалуы арқылы кетенге айналады, оған қоса 1,2 қайта үйлестіруі. Вольф қайта реттеуі арқылы кетен аралық өнім ретінде пайда болады, ол карбоксил қышқылының туындыларын өндіру үшін су, спирттер және аминдер сияқты әлсіз қышқыл нуклеофилдермен нуклеофилдік шабуылға ұшырауы мүмкін немесе [2 + 2 ] циклоаддиция реакциясына ұшырауы мүмкін. Вольф қайта реттеу механизмі алғаш қолданылғаннан бері талқылануда. Бірде-бір механизм реакцияны жеткілікті түрде сипаттай алмайды, және жиі бәсекелесетін келісілген және карбенді аралас жолдар бар; қарапайымдылық үшін, тек оқулық, келісілген механизм төменде көрсетілген. Вольф қайта ретке келтіруі α диазокарбонил қосылыстарының қолжетімділігіне, кетен аралық реакцияларының әртүрлілігіне және көшіп келе жатқан топтың стереохимиялық ұсталуына байланысты үлкен синтетикалық пайдалылыққа ие. Алайда, Вольф қайта орналасуының α диазокарбонил қосылыстарының өте реактивті табиғатына байланысты шектеулері бар, олар әр түрлі бәсекелестік реакцияларға ұшырауы мүмкін. немесе өтпелі металдар катализі. Реакцияны кейде Вольф Шротердің қайта орналасуы деп атайды. Мұндай үлкен кедергі молекулалық айналуды екі конформердің, s trans және s cis конформерінің арасындағы тепе-теңдікке әкелетіндей баяулатады. s cis конформерлері оң жақ резонанстық құрылымда көрініп тұрғандай, жарым-жартылай теріс зарядты оттегі мен катиондық азот арасындағы Куломбтық тартылысқа байланысты электронды түрде артықшылыққа ие. CIDNP зерттеулері диазоацетонның фотохимиялық қайта орналасуы, негізінен, сцис конформерде бар, үйлесімді. Тiкелей және үш рет сезiктi фотолизден алынған өнiмдердiң қатынастары s cis конформерден және s трансформатордан сатылы өнiмдер пайда болады деп мәлімделген ұсыныстар үшін дәлел ретінде пайдаланылды.
The Wolff rearrangement is a reaction in organic chemistry in which an α diazocarbonyl compound is converted into a ketene by loss of dinitrogen with accompanying 1,2 rearrangement. The Wolff rearrangement yields a ketene as an intermediate product, which can undergo nucleophilic attack with weakly acidic nucleophiles such as water, alcohols, and amines, to generate carboxylic acid derivatives or undergo [2+2] cycloaddition reactions to form four membered rings. The mechanism of the Wolff rearrangement has been the subject of debate since its first use. No single mechanism sufficiently describes the reaction, and there are often competing concerted and carbene mediated pathways; for simplicity, only the textbook, concerted mechanism is shown below. The Wolff rearrangement has great synthetic utility due to the accessibility of α diazocarbonyl compounds, variety of reactions from the ketene intermediate, and stereochemical retention of the migrating group. However, the Wolff rearrangement has limitations due to the highly reactive nature of α diazocarbonyl compounds, which can undergo a variety of competing reactions. or transition metal catalysis. The reaction is occasionally called the Wolff Schröter rearrangement. Such a large barrier slows molecular rotations sufficiently to lead to an equilibrium between two conformers, an s trans and s cis conformer. s cis Conformers are electronically favored due to Coulombic attraction between the oxygen with a partial negative charge and the cationic nitrogen, as seen in the rightmost resonance structure. CIDNP studies show that photochemical rearrangement of diazoacetone, which largely exists in the s cis conformer, is concerted. Product ratios from direct and triplet sensitized photolysis have been used as evidence for proposals that claim that concerted products arise from the s cis conformer and stepwise products occur through the s trans conformer.
Кезекті механизм
s trans α Диазокетондардың шығу және көшіру тобы арасында антиперипланарлық қатынасы жоқ, сондықтан олар әдетте сатылы түрде қайта ұйымдастырылады деп есептеледі. Кезең-кезеңмен жүргізілетін механизм азот экструзиясымен басталады, α кетокарбенді құрайды. α кетокарбен 1,2 алкил ауысуына ұшырап, кетен өнімін алады немесе 4π электроциклді сақина жабылуына ұшырап, антиароматты озидеринді құрайды. Бұл оксидерин екі жолмен қайта ашылуы мүмкін, α кетокарбенге, содан кейін кетен өнімін құрауы мүмкін. Кезең-кезеңмен жүргізілетін механизмдер үшін екі негізгі аргумент бар. Біріншісі - Вольф қайта ретке келтіруінің жылдамдық тұрақтылары көшіп-қону тобының көшіп-қону қабілетіне емес, қалыптасқан карбеннің тұрақтылығына байланысты. Ең нақты дәлел - окироген аралық түрінің болжауы бойынша кетеннің изотоптық араласуы, ол тек қадамдық жолмен ғана болуы мүмкін. Төмендегі схемада қызыл көміртек 13С деп белгіленеді. Симметриялық озидерин аралық 13C таңбасын бұзып, екі жағынан да ашылуы мүмкін. Егер R1 және R2 алмастырғыштары бірдей болса, онда біріктірілген және қадамдық механизмдерден туындайтын өнімдердің қатынасын өлшеуге болады; егер алмастырғыштар әртүрлі болса, озиден ашылатын бағытта артықшылыққа ие болады, ал қатынасты өлшеуге болмайды, бірақ кез келген араласқан кейбір реактивтің қадамдық механизмнен өтіп жатқанын көрсетеді. Фотолиз кезінде бифенил (R1=R2=фенил) субстраты 2030%-ға дейін этикеткалық көші-қонды көрсетеді, яғни өнімнің 4060% озидерин аралықтан өтеді. А- диазоциклогексанон фотолиз жағдайында таңбаның араласуын көрсетпейді, өйткені ол толығымен сциз болып табылады, сондықтан барлық субстрат озидерин аралық бөлігін болдырмау арқылы келісілген механизм арқылы өтеді. Бұл зерттеулер трансформацияларды ұнататын реактивті заттардың реакция кезеңді түрде өтуіне бейім екенін растайды. Скремблирлеу дәрежесі карбен тұрақтылығына, көшіру қабілеттеріне және еріткіштің нуклеофилдігіне де әсер етеді. Субситенттің көшіру қабілеті қалыптасқан карбен мөлшерімен кері пропорционал екендігі фотолизде көптеген Вольф реакцияларының бәсекелесетін жолдары бар екенін көрсетеді.
s trans α Diazo ketones do not have an antiperiplanar relationship between the leaving and migrating group, and thus are thought to generally rearrange stepwise. The stepwise mechanism begins with nitrogen extrusion, forming an α ketocarbene. The α ketocarbene can either undergo a 1,2 alkyl shift, to give the ketene product, or can undergo a 4π electrocyclic ring closure, to form an antiaromatic oxirene. This oxirene can reopen in two ways, to either α ketocarbene, which can then form the ketene product. There are two primary arguments for stepwise mechanisms. The first is that rate constants of Wolff rearrangements depend on the stability of the formed carbene, rather than the migratory aptitude of the migrating group. The most definitive evidence is isotopic scrambling of the ketene, as predicted by an oxirene intermediate, which can only occur in the stepwise path. In the scheme below, the red carbon is 13C labelled. The symmetric oxirene intermediate can open either way, scrambling the 13C label. If the substituents R1 and R2 are the same, one can quantify the ratio of products stemming from the concerted and stepwise mechanisms; if the substituents are different, the oxirene will have a preference in the direction it opens, and a ratio cannot be quantified, but any scrambling indicates some reactant is going through a stepwise mechanism. Under photolysis, the biphenyl (R1=R2=phenyl) substrate shows 20–30% label migration, implying 40–60% of product goes through the oxirene intermediate. α diazocyclohexanone shows no label scrambling under photolytic conditions, as it is entirely s cis, and thus all substrate goes through the concerted mechanism, avoiding the oxirene intermediate. These studies confirm that reactants that prefer s trans conformations tend to undergo stepwise reaction. The degree of scrambling is also affected by carbene stability, migratory abilities, and nucleophilicity of solvent. The observation that the migratory ability of a substituent is inversely proportional to amount of carbene formed, indicates that under photolysis, there are competing pathways for many Wolff reactions.
Механикалық қорытынды
Термолиттік және фотолиттік жағдайларда да бәсекелесетін келісілген және сатылы механизмдер бар. Көптеген механикалық зерттеулер жүргізілді, соның ішінде конформациялық, сенсибилизациялық, кинетикалық және изотоптық араластыру зерттеулері. Бұлардың барлығы бәсекелестік механизмдерге, жалпы үрдістерге нұсқайды. α Диазокетонның s cis конформациясында орналасқан кетондар, әдетте, өзара үйлесімді механизмге ұшырайды, ал s trans конформациясындағы кетондар кезең-кезеңмен механизмге ұшырайды. Арил топтарына әсер ететін алмастыру әсері аз, аз көшіп-қонушы NO2 қоспасын қоспағанда. Гетероатомдар, жалпы алғанда, нашар көшіп-қонушы топтар болып табылады, өйткені олардың p орбиталдарынан π* C=O байланысына электрондық тығыздықты тарту қабілеті көшіп-қону қабілетін төмендетеді. диазометанның қышқыл хлоридімен ацилирленуін, бастапқы α диазокетон алуын қамтиды. Диазометанның көміртек ұшы карбонилге қосылып, хлорды жоятын тетраэдрлік аралық зат жасайды. Хлорид аралық затпен депротондасып α диазокетонды өнім береді. Бұл α диазокетондар қышқыл жағдайда тұрақсыз, өйткені α көміртегі HCl-мен протондалуы мүмкін, ал азоттың SN2 орын ауыстыруы хлоридпен болуы мүмкін.
Under both thermolytic and photolytic conditions, there exist competing concerted and stepwise mechanisms. Many mechanistic studies have been carried out, including conformational, sensitization, kinetic, and isotopic scrambling studies. These all point to competing mechanisms, with general trends. α Diazo ketones that exist in the s cis conformation generally undergo a concerted mechanism, whereas those in the s trans conformation undergo a stepwise mechanism. Substituent effects on aryl groups are negligible, with the exception of NO2, which is a poor migrator. Heteroatoms, in general, are poor migratory groups, because their ability to donate electron density from their p orbitals into the π* C=O bond decreases migratory ability. involves the acylation of diazomethane with an acid chloride, to yield a primary α diazo ketone. The carbon terminus of diazomethane adds to the carbonyl, to create a tetrahedral intermediate, which eliminates chloride. The chloride then deprotonates the intermediate to give the α diazo ketone product. These α diazo ketones are unstable under acidic conditions, as the α carbon can be protonated by HCl and SN2 displacement of nitrogen can occur by chloride.
Дакин-Вест реакциясының Франзен модификациясы
Дакин-Вест реакциясы - кетоамидтер түзу үшін негіздің қатысуымен амин қышқылының қышқыл ангидридімен реакциясы. Дакин-Вест реакциясына Франзен модификациясы екіншілік α диазокетондарды жасаудың тиімді әдісі болып табылады. Франзен модификациясы кетоамидті сірке қышқылындағы N2O3мен нитрозациялайды, ал алынған өнім метанолдағы метоксидпен реакцияға келіп, екіншілік α диазокетонды береді.
The Dakin–West reaction is a reaction of an amino acid with an acid anhydride in the presence of a base to form keto amides. The Franzen modification to the Dakin–West reaction is a more effective way to make secondary α diazo ketones. The Franzen modification nitrosates the keto amide with N2O3 in acetic acid, and the resulting product reacts with methoxide in methanol to give the secondary α diazo ketone.
Диазо-трансфер реакциялары
Диазо-өткiзу реакциялары - бұл көбінесе тосилазид және активтелген метилен (яғни екі қайтарып алатын топтары бар метилен) базаның қатысуымен α-диазо-1,3 дикетонды беру үшін реакцияға түсетін органикалық азидтер. База метиленді депротонсыздандырып, тосилазидпен әрекеттесетін энолат береді, ал әлсіз қышқылмен бірге ыдырай отырып, α диазо 1,3 дикетонды береді. Екі электронды топтың болуы бұл реакцияны шектеулі етеді. Клайзен конденсациясы арқылы кетонды формалау арқылы, содан кейін диазо-өткiзу және деформациялайтын топтарды ауыстыру арқылы бір электронды кері қайтарып алатын топты қамтитын субстраттарға қолданылу аясын кеңейтуге болады. Бұл әдістің ең үлкен артықшылықтарының бірі - оның қанықпаған кетондармен үйлесімділігі. Алайда, энолатты түзілудегі кинетикалық аймақтық іріктеуді және қанықпаған карбонилдермен жақсы үйлесімділікті қамтамасыз ету үшін литий гексаметилдисилазидімен энолатты түзілуді және кейін формалитті емес, трифторацилатты индукциялауға болады.
Diazo transfer reactions are commonly used methods, in which an organic azide, usually tosylazide, and an activated methylene (i. e. a methylene with two withdrawing groups) react in the presence of a base to give an α diazo 1,3 diketone. The base deprotonates the methylene, yielding an enolate, which reacts with tosylazide and subsequently decomposes in the presence of a weak acid, to give the α diazo 1,3 diketone. The necessary requirement of two electron withdrawing groups makes this reaction one of limited scope. The scope can be broadened to substrates containing one electron withdrawing group by formylating a ketone via a Claisen condensation, followed by diazo transfer and deformylative group transfer. One of the greatest advantages of this method is its compatibility with unsaturated ketones. However, to achieve kinetic regioselectivity in enolate formation and greater compatibility with unsaturated carbonyls, one can induce enolate formation with lithium hexamethyldisilazide and subsequently trifluoroacylate rather than formylate.
Сақиналық жиырылулар
Егер реактивті циклдік α диазокетон болса, онда Вольф қайта реттеу өнімдері бір көміртек сақинасы шартталған өнім болады. Бұл реакциялар әдетте s cis конформациясына байланысты біріктіріледі және фотокатализацияланады. Төмендегі реакция α диазоциклогексанонының сақиналық жиырылуының келісілген механизмін көрсетеді, содан кейін кетеннің әлсіз қышқыл нуклеофилмен тұтқындалуы. Бірінші белгілі мысал - α диазокамфордың сақиналық келісімшарттанған Вольф қайта реттеу өнімдері және кейінірек кетеннің көбірек стерикалық қолжетімді "эндо" бетінен кинетикалық гидратациясы, экзо 1,5,5 триметилбицикло[2.1.1]гексан 6 карбоксил қышқылы. Сақиналық жиырылулар кернеулі сақиналық жүйелерді құру үшін кеңінен қолданылған, өйткені сақиналық өлшем Вольфтың қайта орналасуына кедергі келтірмейді, бірақ басқа реакцияларды жиі кедергі келтіреді. Циклопентанонды циклобутанға ығыстыру үшін Вольф қайта ретке келтіру әдісін қолданған көптеген мысалдар бар. Қайта орналастыру әдетте кернеулі бициклдік және сақиналы біріктірілген жүйелерді қалыптастыру үшін қолданылады. Циклобутанондардан циклопропандарға дейінгі сақиналық жиырылулардың бірнеше мысалы бар. Вольфтың қайта реттеуі циклогексанондарды циклопентандарға қосуға қабілетті, бірақ оны жиі қолданбайды, өйткені Фаворскийдің қайта реттеуі бұл трансформацияны жүзеге асырады және Вольфтың прекурсорын синтездеу жиі қиынға соғады.
If the reactant is a cyclic α diazo ketone, then Wolff rearrangement products will be the one carbon ring contracted product. These reactions are generally concerted due to the s cis conformation, and are photocatalyzed. The reaction below shows the concerted mechanism for the ring contraction of α diazocyclohexanone, followed by trapping of the ketene with a weakly acidic nucleophile. The first known example is the ring contracted Wolff rearrangement product of α diazocamphor, and subsequent kinetic hydration of the ketene from the more sterically accessible "endo" face, to give exo 1,5,5 trimethylbicyclo[2.1.1]hexane 6 carboxylic acid. Ring contractions have been used extensively to build strained ring systems, as ring size does not impede the Wolff rearrangement, but often impedes other reactions. There are many examples where the Wolff rearrangement is used to contract cyclopentanone to cyclobutane. The rearrangement is commonly used to form strained bicyclic and ring fused systems. There exist a handful of examples of ring contractions from cyclobutanones to cyclopropanes. The Wolff rearrangement is capable of contracting cyclohexanones to cyclopentanes, but is infrequently used to do so, because the Favorskii rearrangement accomplishes this transformation and the Wolff precursor is often more challenging to synthesize.
Циклоаддициялық реакциялар
Вольф қайта орналасуы арқылы өндірілген кетен аралықтары олефиндермен [2 + 2] термиялық циклоаддицияларға ұшырап, молекулааралық және молекулалық реакцияларда төрт мүшелі сақиналар түзеді, олардың мысалдары төменде көрсетілген. Кетендер әдетте тыйым салынған [2 + 2] циклоаддиция реакциясына ұшырай алады, өйткені кетендер антарафакциялық түрде әрекет етеді, бұл Вудвард Хоффманның рұқсат етілген [πs2 + πa2] циклоаддициясына әкеледі. Данхайзер бензаннуляциясы α диазокетондарды фотолиздейді және алкинмен тұзаққа түседі, ол перициклді каскадқа ұшырайды, нәтижесінде көпжақты алмастырылған фенольдер пайда болады. Бензаннуляцияның алғашқы қадамы - α диазокетонның фотолизі винилкетенді қалыптастыру үшін. Винилкетен кейін [2 + 2] циклоаддициядан өтіп, алкинмен 2 винилциклобутенонды құрайды, ол 4π электроциклді сақинаның ашылуымен диенилкетенді түзеді. Диенилкетен кейіннен 6π электроциклді сақина жабылуынан өтеді, содан кейін таутомеризациядан кейін фенолды бензануляцияланған өнім пайда болады.
Ketene intermediates produced via the Wolff rearrangement are well known to undergo [2 + 2] thermal cycloadditions with olefins to form four membered rings in both intermolecular and intramolecular reactions, examples of both are shown below. Ketenes are able to undergo what is normally considered a forbidden [2 + 2] cycloaddition reaction because the ketene acts in an antarrafactial manner, leading to the Woodward Hoffmann allowed [πs2 + πa2] cycloaddition. The Danheiser benzannulation photolyses α diazo ketones and traps with an alkyne, which undergoes a pericyclic cascade, to ultimately form versatilely substituted phenols. The first step in the benzannulation is the photolysis of an α diazo ketone to form a vinylketene. The vinylketene then undergoes a [2 + 2] cycloaddition with an alkyne to form a 2 vinylcyclobutenone, which does a 4π electrocyclic ring opening to generate a dienylketene. The dienylketene subsequently undergoes a 6π electrocyclic ring closure followed by tautomerization, to form the phenolic benzannulated product.
Винилолограммалық Вольф қайта ұйымдастырған
Винилогты Вольф қайта үйлестіруі ВВ,γ қанықпаған диазокетоннан тұрады, ол Вольф қайта үйлестіруіне ұшырайды және CH2CO2R тобының формалды 1,3 ауысуы. Винилогты Вольф қайта орналасуы γ,δ қанықпаған карбоксил қышқылының туындысын береді, ол Клайзен қайта орналасуындағыдай ретрон болып табылады. Бұл түр 1 диазо 3,3,3 триарилпропан 2 бірліктерінің термолизі күтпеген изомерлік өнімдер бергенін байқаған кезде анықталды. Мыс (II) және родий (II) тұздары винилоидты Вольф қайта ұйымдастырылған өнімдерін береді, ал CuSO4 және Rh2 ((OAc) 4) - ең жиі қолданылатын катализаторлар. Бұл олардың металл карбенінің пайда болуына ықпал ететіндіктен, ол олефинге циклопропанды қалыптастыру үшін қосылады, ол ретро [2 + 2] арқылы қайта ашылып, формалды 1,3 ауысқан кетенді (әдеттегі Вольф қайта ұйымдастырылған кетенге қарағанда) құрайды, оны нуклеофил тұтқындап, винилогөлді Вольф өнімін береді.
The vinylogous Wolff rearrangement consists of a β,γ unsaturated diazo ketone undergoing a Wolff rearrangement, and a formal 1,3 shift of the CH2CO2R group. The vinylogous Wolff rearrangement yields a γ,δ unsaturated carboxylic acid derivative, which is the same retron as for the Claisen rearrangement. The variant was discovered when it was noticed that thermolysis of 1 diazo 3,3,3 triarylpropan 2 ones gave unexpected isomeric products. Copper (II) and rhodium (II) salts tend to give vinylogous Wolff rearranged products, and CuSO4 and Rh2(OAc)4 are the most commonly used catalysts. This is because they promote metal carbene formation, which can add to the olefin to form a cyclopropane, which can reopen via a retro [2 + 2] to form a formally 1,3 shifted ketene (vis à vis a normal Wolff rearranged ketene), which can be trapped by a nucleophile to give the vinylogous Wolff product.