Реакция Хорнера — Вадсворта — Эммонса: Вариация реакции Виттига
Horner–Wadsworth–Emmons reaction
Реакция Хорнера-Вадсворта-Эммонса (HWE): синтез E-алкенов из альдегидов/кетонов с использованием фосфонатных карбанионов. Альтернатива реакции Виттига.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Вариация реакции Виттига
Variation on the Wittig chemical reaction
Реакция Хорнера-Уодсворта-Эммонса (HWE) — это химическая реакция, используемая в органической химии для взаимодействия стабилизированных фосфонатных карбанионов с альдегидами (или кетонами) с образованием преимущественно E-алкенов. В 1958 году Леопольд Хорнер опубликовал модификацию реакции Виттига с использованием стабилизированных фосфонатных карбанионов. Уильям С. Уодсворт и Уильям Д. Эммонс дополнительно уточнили условия проведения реакции. В отличие от фосфониевых илидов, применяемых в реакции Виттига, фосфонатно-стабилизированные карбанионы обладают большей нуклеофильностью, но меньшей основностью. Кроме того, карбанионы, стабилизированные фосфонатом, могут быть алкилированы. В отличие от фосфониевых илидов, побочный продукт – соль диалкилфосфата – легко удаляется водной экстракцией. Было опубликовано несколько обзорных статей.
The Horner–Wadsworth–Emmons (HWE) reaction is a chemical reaction used in organic chemistry of stabilized phosphonate carbanions with aldehydes (or ketones) to produce predominantly E alkenes. In 1958, Leopold Horner published a modified Wittig reaction using phosphonate stabilized carbanions. William S. Wadsworth and William D. Emmons further defined the reaction. In contrast to phosphonium ylides used in the Wittig reaction, phosphonate stabilized carbanions are more nucleophilic but less basic. Likewise, phosphonate stabilized carbanions can be alkylated. Unlike phosphonium ylides, the dialkylphosphate salt byproduct is easily removed by aqueous extraction. Several reviews have been published.
Механизм реакции
Реакция Хорнера-Уодсворта-Эммонса начинается с депротонирования фосфоната с образованием фосфонат-карбаниона 1. Нуклеофильное присоединение карбаниона к альдегиду 2 (или кетону) с образованием 3a или 3b является лимитирующей стадией. Если R2 = H, то промежуточные соединения 3a и 4a, а также 3b и 4b могут переходить друг в друга. Окончательное элиминирование оксафосфетанов 4a и 4b приводит к образованию (E)-алкена 5 и (Z)-алкена 6, а в качестве побочного продукта образуется диалкилфосфат. Соотношение алкеновых изомеров 5 и 6 не зависит от стереохимического исхода начального присоединения карбаниона и от способности промежуточных соединений к равновесию. Для осуществления окончательного элиминирования необходима электрон-акцепторная группа (EWG) в альфа-положении к фосфонату. В отсутствие электрон-акцепторной группы конечным продуктом являются β-гидроксифосфонаты 3a и 3b. Однако эти β-гидроксифосфонаты могут быть превращены в алкены посредством реакции с диизопропилкарбодиимидом.
The Horner–Wadsworth–Emmons reaction begins with the deprotonation of the phosphonate to give the phosphonate carbanion 1. Nucleophilic addition of the carbanion onto the aldehyde 2 (or ketone) producing 3a or 3b is the rate limiting step. If R2 = H, then intermediates 3a and 4a and intermediates 3b and 4b can interconvert with each other. The final elimination of oxaphosphetanes 4a and 4b yield (E) alkene 5 and (Z) alkene 6, with the by product being a dialkyl phosphate. The ratio of alkene isomers 5 and 6 is not dependent upon the stereochemical outcome of the initial carbanion addition and upon the ability of the intermediates to equilibrate. The electron withdrawing group (EWG) alpha to the phosphonate is necessary for the final elimination to occur. In the absence of an electron withdrawing group, the final product is the β hydroxyphosphonate 3a and 3b. However, these β hydroxyphosphonates can be transformed to alkenes by reaction with diisopropylcarbodiimide.
Стереоселективность
Реакция Хорнера-Уодсворта-Эммонса благоприятствует образованию (E)-алкенов. Как правило, чем больше равновесие между промежуточными соединениями, тем выше селективность в отношении образования (E)-алкена.
The Horner–Wadsworth–Emmons reaction favours the formation of (E) alkenes. In general, the more equilibration amongst intermediates, the higher the selectivity for (E) alkene formation.
Олефинование кетонов
Стереоселективность реакции Хорнера-Уодсворта-Эммонса для кетонов обычно низкая или умеренная.
The stereoselectivity of the Horner–Wadsworth–Emmons reaction of ketones is poor to modest.
Чувствительные к основам субстраты
Поскольку многие субстраты не устойчивы к гидриду натрия, было разработано несколько методик с использованием более мягких оснований. Масамуне и Рауш разработали мягкие условия с использованием хлорида лития и DBU. Ратке расширил этот подход на галогениды лития или магния в сочетании с триэтиламином. Было обнаружено, что ряд других оснований также эффективны.
Since many substrates are not stable to sodium hydride, several procedures have been developed using milder bases. Masamune and Roush have developed mild conditions using lithium chloride and DBU. Rathke extended this to lithium or magnesium halides with triethylamine. Several other bases have been found effective.
Модификация
У. Кларк Стилл и К. Геннари разработали условия, обеспечивающие высокую стереоселективность при образовании Z-алкенов. Использование фосфонатов с электроноакцепторными группами (трифторэтил) в сочетании с сильно диссоциирующими условиями (KHMDS и 18-краун-6 в THF) позволяет добиться почти исключительно Z-селективного образования алкенов. Андо предположил, что применение электронно-дефицитных фосфонатов ускоряет элиминирование промежуточных оксафосфетанов.
W. Clark Still and C. Gennari have developed conditions that give Z alkenes with excellent stereoselectivity. Using phosphonates with electron withdrawing groups (trifluoroethyl) together with strongly dissociating conditions (KHMDS and 18 crown 6 in THF) nearly exclusive Z alkene production can be achieved. Ando has suggested that the use of electron deficient phosphonates accelerates the elimination of the oxaphosphetane intermediates.