Введение

1=Органическое соединение с группой C=C–OH

В органической химии алкенолы (сокращенно – энолы) – это тип реактивной структуры или промежуточного вещества, представляющего собой алкен (олефин) с гидроксильной группой, присоединенной к одному концу двойной связи алкена (|C=C–OH). Термины "энол" и "алкенол" являются гибридами, образованными из "ен"/"алкен" и суффикса "ол", обозначающего гидроксильную группу спиртов, с отбрасыванием конечной "е" в первом термине. Образование энолов часто включает депротонирование в α-положении к карбонильной группе, то есть удаление атома водорода в этом положении в виде протона |H+. Если этот протон не восстанавливается в конце последовательного процесса, результатом является анион, называемый энолятом (см. изображения справа). Структуры энолятов, представленные здесь, схематичны; более современное представление учитывает молекулярные орбитали, которые формируются и заняты электронами в эноляте. Аналогично, образование энола часто сопровождается "захватом" или маскировкой гидроксильной группы в виде эфира, например, силилэнольного эфира.

Энолизация

Органические эфиры, кетоны и альдегиды с α-водородом (C–H связь, смежная с карбонильной группой) часто образуют энолы. Реакция включает в себя миграцию протона (H) от углерода к кислороду: в случае кетонов это преобразование называется кето-энольной таутомерией, хотя это название часто применяется ко всем подобным таутомеризациям. Обычно константа равновесия настолько мала, что энол не обнаруживается спектроскопически. В некоторых соединениях с двумя (или более) карбонильными группами энольная форма становится преобладающей. Поведение 2,4-пентандиона иллюстрирует этот эффект:

+ Выбранные константы энолизации

| Карбонильное соединение | Энол | K (энолизация) |
|---|---|---|
| Ацетальдегид | CH3CHO | CH2=CHOH | 5.8 |
| Ацетон | CH3C(O)CH3 | CH3C(OH)=CH2 | 5.12 |
| Метил ацетат | CH3CO2CH3 | CH2=C(OH)OCH3 | 4 |
| Ацетофенон | C6H5C(O)CH3 | C6H5C(OH)=CH2 | 1 |
| Ацетилацетон | CH3C(O)CH2C(O)CH3 | CH3C(O)CH=C(OH)CH3 | 0.27 |
| Трифторацетилацетон | CH3C(O)CH2C(O)CF3 | CH3C(O)CH=C(OH)CF3 | 32 |
| Гексафторацетилацетон | CF3C(O)CH2C(O)CF3 | CF3C(O)CH=C(OH)CF3 | ~104 |
| Циклогекса-2,4-диен-1-он | Фенол | C6H5OH | >1012 |

Энолы являются производными винилового спирта, с последовательностью связей C=C–OH. Депротонирование органических карбонильных соединений приводит к образованию энолат-аниона, который является сильным нуклеофилом. Классическим примером предпочтения кето-формы является равновесие между виниловым спиртом и ацетальдегидом (K = [энол]/[кето] ≈ 3). В 1,3-дикетонах, таких как ацетилацетон (2,4-пентандион), предпочтительна энольная форма. Кислотно-катализируемое превращение энола в кето-форму происходит посредством переноса протона от кислорода к углероду. Этот процесс не происходит внутримолекулярно, а требует участия растворителя или других медиаторов.

Стереохимия кетонизации

Если R1 и R2 (обратите внимание на уравнение в верхней части страницы) являются различными заместителями, то при переходе энола в кето-форму в α-положении образуется новый стереоцентр. В зависимости от природы трех групп R, образующиеся продукты в данной ситуации будут диастереомерами или энантиомерами.

Эндеилы

Энедиолы – это алкены, имеющие гидроксильную группу на каждом атоме углерода двойной связи C=C. Обычно такие соединения являются термодинамически менее устойчивыми компонентами в равновесиях с ацилоинами. Особый случай представляет собой катехол, где фрагмент C=C входит в состав ароматического кольца. Однако в некоторых других случаях энедиолы стабилизируются соседними карбонильными группами. Эти стабилизированные энедиолы называются редуктонами. Эти соединения важны в гликохимии, например, в реакции Лобри де Брюйна ван Экенштейна. Рибулозо-1,5-бисфосфат является ключевым субстратом цикла Кальвина в процессе фотосинтеза. В цикле Кальвина рибулоза находится в равновесии с энедиолом, который затем связывает углекислый газ. Тот же энедиол также подвержен атаке кислородом (O2) в нежелательном процессе, называемом фотодыханием.

Фенолы

Фенолы представляют собой разновидность энолов. Для некоторых фенолов и родственных соединений кетотаутомер играет важную роль. Многие реакции резорцина включают в себя кетотаутомер, например. Нафталин-1,4-диол существует в наблюдаемом равновесии с дикетоном тетрагидронафталин-1,4-дион.

Добавление электрофилов

Конечный атом двойной связи в энолах является нуклеофильным. Его реакции с электрофильными органическими соединениями важны как в биохимии, так и в синтетической органической химии. В биохимии фиксация углекислого газа включает присоединение CO2 к энолу.

Депротонирование: энолаты

Депротонирование энолизуемых кетонов, альдегидов и сложных эфиров приводит к образованию энолятов. Эноляты могут быть захвачены при добавлении электрофилов по кислороду. Силилирование дает силилэнольные эфиры. Ацилирование дает сложные эфиры, такие как винилацетат.

Стабильные энолы

В целом, энолы менее стабильны, чем их кето-эквиваленты, из-за большей устойчивости двойной связи C=O по сравнению с двойной связью C=C. Однако энолы могут быть стабилизированы кинетически или термодинамически. Некоторые энолы достаточно кинетически стабилизированы, чтобы их можно было характеризовать. Делокализация может стабилизировать энольную тавтомерную форму. Таким образом, фенолы являются примером очень стабильных энолов. Другим фактором стабилизации в 1,3-дикарбонильных соединениях является внутримолекулярная водородная связь. Оба этих фактора влияют на энол-дионное равновесие в ацетилацетоне.