Реакция Дарзенса: синтез эпоксиэфиров (глицидиновых эфиров) из кетонов/альдегидов и α-галоэфиров в присутствии основания. Открыта О. Дарзеном в 1904 году.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Реакция Дарзенса (также известная как конденсация Дарзенса или конденсация глицидиновых эфиров) — химическая реакция кетона или альдегида с α-галоэстером в присутствии основания с образованием α,β-эпоксиэфира, также называемого "глицидиновым эфиром". Эта реакция была открыта органическим химиком Огюстом Жоржем Дарзенсом в 1904 году.
The Darzens reaction (also known as the Darzens condensation or glycidic ester condensation) is the chemical reaction of a ketone or aldehyde with an α haloester in the presence of a base to form an α,β epoxy ester, also called a "glycidic ester". This reaction was discovered by the organic chemist Auguste Georges Darzens in 1904.
Механизм реакции
Процесс реакции начинается с депротонирования в галогенизированном положении. Если исходный галогенид является α-галоамидом, то продуктом является α,β-эпоксиамид. Если используется α-галокетон, то получается α,β-эпоксикетон. Для начальной депротонизации можно использовать любое достаточно сильное основание. Однако, если исходным веществом является сложный эфир, обычно выбирают алкоксид, соответствующий боковой цепи эфира, чтобы избежать осложнений, вызванных возможными побочными реакциями переэтерификации.
The reaction process begins with deprotonation at the halogenated position. If the starting halide is an α halo amide, the product is an α,β epoxy amide. If an α halo ketone is used, the product is an α,β epoxy ketone. Any sufficiently strong base can be used for the initial deprotonation. However, if the starting material is an ester, the alkoxide corresponding to the ester side chain is commonly chosen in order to prevent complications due to potential acyl exchange side reactions.
Стереохимия
В зависимости от конкретных структур, эпоксид может существовать в цис- и транс-формах. Определенная реакция может приводить к образованию только цис-изомера, только транс-изомера или их смеси. Специфический стереохимический исход реакции зависит от нескольких факторов, определяющих промежуточные стадии в последовательности. Начальная стереохимия реакционной последовательности устанавливается на стадии, когда карбанион атакует карбонильную группу. На этом этапе образуются два sp3 (тетраэдрических) атома углерода, что допускает существование двух различных диастереомерных вариантов промежуточного продукта – галогидрина. Наиболее вероятный результат определяется химической кинетикой: основным продуктом реакции будет тот, который образуется легче и быстрее. Последующая стадия SN2-реакции протекает со стереохимической инверсией, поэтому цис- или транс-форма эпоксида контролируется кинетикой промежуточной стадии. В качестве альтернативы, галогидрин может эпимеризоваться из-за основных условий реакции, предшествующих SN2-реакции. В этом случае первоначально образовавшийся диастереомер может превратиться в другой. Это равновесный процесс, поэтому цис- или транс-форма эпоксида определяется химической термодинамикой – продуктом, получаемым из более стабильного диастереомера, независимо от того, какой диастереомер образовался кинетически.
Depending on the specific structures involved, the epoxide may exist in cis and trans forms. A specific reaction may give only cis, only trans, or a mixture of the two. The specific stereochemical outcome of the reaction is affected by several aspects of the intermediate steps in the sequence. The initial stereochemistry of the reaction sequence is established in the step where the carbanion attacks the carbonyl. Two sp3 (tetrahedral) carbons are created at this stage, which allows two different diastereomeric possibilities of the halohydrin intermediate. The most likely result is due to chemical kinetics: whichever product is easier and faster to form will be the major product of this reaction. The subsequent SN2 reaction step proceeds with stereochemical inversion, so the cis or trans form of the epoxide is controlled by the kinetics of an intermediate step. Alternately, the halohydrin can epimerize due to the basic nature of the reaction conditions prior to the SN2 reaction. In this case, the initially formed diastereomer can convert to a different one. This is an equilibrium process, so the cis or trans form of the epoxide is controlled by chemical thermodynamics—the product resulting from the more stable diastereomer, regardless of which one was the kinetic result.
Альтернативные реакции
Глицидные эфиры также могут быть получены посредством нуклеофильного эпоксидирования α,β-ненасыщенного эфира, однако этот подход требует предварительного синтеза алкенового субстрата, в то время как конденсация Дарзенса позволяет сформировать углерод-углеродную связь и эпоксидное кольцо за одну реакцию.
Glycidic esters can also be obtained via nucleophilic epoxidation of an α,β unsaturated ester, but that approach requires synthesis of the alkene substrate first whereas the Darzens condensation allows formation of the carbon–carbon connectivity and epoxide ring in a single reaction.
Последующие реакции
Продукт реакции Дарзенса может быть подвергнут дальнейшим реакциям с образованием различных типов соединений. Гидролиз сложного эфира может привести к декарбоксилированию, что инициирует перегруппировку эпоксида в карбонильную группу (4). В качестве альтернативы, можно индуцировать другие перегруппировки эпоксида для получения других структур.
The product of the Darzens reaction can be reacted further to form various types of compounds. Hydrolysis of the ester can lead to decarboxylation, which triggers a rearrangement of the epoxide into a carbonyl (4). Alternately, other epoxide rearrangements can be induced to form other structures.