|
|
|
Главная --> Справочник терминов Нуклеофильное раскрытие нуклеофильное присоединение 125 13.4. Химические свойства альдегидов и кетонов 73 i 3.4.1. Нуклеофильное присоединение к карбонильной группе 13.4.1. Нуклеофильное присоединение к карбонильной группе (AN) Таким образом, в реакции конденсации участвуют карбонильный компонент, имеющий частичный положительный заряд ка атоме углерода карбонильной группы, и метиленовый компонент, имеющий активированные атомы водорода; в качестве катализатора В: используют основание, способное отщепить протон от метиленового компонента. При этом возможно: а) нук-леофильное присоединение метиленового компонента к карбонильной группе с образованием спирта, б) нуклеофильное замещение атома кислорода карбонильной группы с образованием алкена и последующее нуклеофильное присоединение к активированной кратной связи этого алкена второй молекулы метиленового компонента. В общеу виде реакцию можно изобразить следующим образом: Возможно, что в данном случае нуклеофильное присоединение по группе С=О не происходит из-за пространственных затруднений, создаваемых алкиль-ными группами, а также из-за снижения дефицита электронной плотности па атоме углерода карбонильной группы вследствие большого +Л1-эффекта группы NH-. Можно предположить, что в данной реакции амид реагирует в тауто-мернон форме: Нуклеофильное присоединение к активированным кратным связям (1,3-диполярное присоединение). Диазометан как нук-леофил может присоединяться к двойной связи С = С только в том случае, если она поляризована под влиянием какой-либо электроноакцепторной группы. В результате образуются производные гетероциклического соединения пиразолина. В качестве примера приведена реакция с эфиром метакриловой кислоты: 2.4. НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПО КРАТНЫМ СВЯЗЯМ И РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ Нуклеофильное присоединение по кратным связям широко применяется в органическом синтезе. С помощью этой реакции получают соединения с более сложным углеродным скелетом, чем исходные вещества (реакции конденсации), превращают алифатические соединения в карбоциклические и гетероциклические синтезируют полифункциональные соединения. Реакции нуклеофильного присоединения применяются также для идентификации карбонильных соединений, выделения их из смесей и очистки. 2.4.4. НУКЛЕОФИЛЬНОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ К НЕПРЕДЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕННЫМ С АКТИВИРОВАННЫМИ КРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ 2.4. Нуклеофильное присоединение по кратным связям и реакции конденсации.. . 124 2.4.4. Нуклеофильное присоединение к непредельным соединениям с активированными кратными связями. 133 В завершение данного раздела уместно рассмотреть еще одну реакцию. также имеющую прямое отношение и к химии циклопропанов, и к проблеме сужения цикла. Это перегруппировка Фаворского, конечным результатом которой является превращение а-галогенциклоалканоноп 529 под действием щелочей в циклоалканкарбоновыс кислоты 530, содержащих в цикле на один атом углерода меньше. Механизм этой реакции хорошо изучен, Как показано на схеме 2.162, его первой стадией является образование карбани-онного интермедиата 529а, в котором далее протекает внутримолеклярное нуклеофилъное замещение, приводящее к замыканию очень напряженной системы циклопропанона 529Ь. Межмолекулярное нуклеофильное раскрытие трехчленного цикла этого интермедиата при действии гидроксид-иона и приводит к получению конечного продукта 530 [40s]. Если при присоединении Вг+ к алкену образуется ион бромония, то легко объяснить анти-направление реакции. Нуклеофильное раскрытие цикла с помощью бромид-иона должно происходить с противоположной стороны по атому углерода, с разрывом одной из связей С—Вг^ что ведет к йягк-прЕСоединеншо; В синтезах за эпоксидированивм часто следует сольволитическое или нуклеофильное раскрытие кольца. Б кислой водной среде эпрксиды раскрываются с образованием диолов; процесс идет как амтитприсоеди-нёцие, В циклических системах раскрытие цикла приводит к диаксиаль-ному диолу [41]: Катализуемое основаниями нуклеофильное раскрытие эпоксидного цикла обычно происходит путем разрыва сзязи с менее замещенным атомом углерода, так как это положение наиболее доступно для нуклеофйльной атаки [42]. Более'сложная ситуация складывается в катализуемых кис-1 лотами реакциях. Протонирование кислорода ослабляет евязь С—О, об-; легчая ее разрыв слабыми нуклеофилами. Если связь С—О в переход* ном состоянии в значительной мере сохраняется, то нуклеофил :будет "присоединяться к менее замещенному положению по тем же стерическим причинам, что и в^ случае нуклеофильного раскрытия кольца. Если же при достижении переходного состояния разрыв синаи С—О оказывается почти полным, то вследствие большей способности более замещенного атома углердда к делокализацети возникающего положительного заряда наблюдается противоположная ориентация (Ми — нуклеофил); или нуклеофильное раскрытие кольца. В кислой водной среде эпоксиды Нуклеофильное раскрытие оксира- - нуклеофильное раскрытие К-32а, 8.3. Нуклеофильное раскрытие цикла в эпоксидах 8.3. Нуклеофильное раскрытие цикла в эпоксидах и других цикли- При соответствующем расположении свободных гидроксильных групп эпоксиды могут достаточно легко перегруппировываться в ангидросахара. Так, попытка получения эпоксида из метил-3-О-то-зил-а-О-глюкопиранозида привела к 3,6-ангидропроизводному (118) путем раскрытия цикла первоначально образующихся 2,3- и (или) 3,4-эпоксидов при атаке 6-гидроксигруппой. Аналогично, 5,6-ангид-ро-1,2-0-изопропилиден-а-?)-глюкофураноза (125) перегруппировывается в присутствии оснований в 3,6-ангидропроизводное (126) и, следовательно, нуклеофильное раскрытие эпоксидного цикла соединения (125), которое обычно происходит при первичном атоме углерода (ср. по реакции типа 5ы2), может протекать лишь в том случае, если гидроксил при С-3 защищен. Наиболее распространенным способом введения галогена в молекулу углевода является нуклеофильное замещение сульфонил--оксигруппы действием галогенид-иона или нуклеофильное раскрытие эпоксидного цикла. В первом случае легкость замещения убывает в ряду; I > Вг > Cl > F; реакция идет в том случае, если полярные и стерические факторы благоприятствуют осуществлению 5м2-механизма (см. разд. 26.1.4.3), так что введение галогена по первичным атомам углерода осуществляется обычно достаточно легко, а по вторичным — труднее. Введение фтора во вторичные положения замещением сульфонилоксигрупп затруднено вследствие низкой нуклеофильности и высокой основности фторид-иона, что благоприятствует реакции элиминирования. Тет-рабутиламмонийфторид в ацетонитриле — наиболее эффективный реагент для осуществления такого замещения. Так, З-дезокси-3-фтор-Д-глюкозу получают обработкой 3-тозилата 1,2 :5,6-ди-О-изо-пропилиден-а-/)-аллофуранозы (44) вышеуказанным способом с -последующим кислотным гидролизом [154]. Реакция с фторидом протекает с обращением конфигурации, однако при применении других галогенсодержащих реагентов возможно нуклеофильное замещение введенного атома галогена с образованием либо продуктов с полностью сохраненной конфигурацией, либо смеси двух эпимеров. Существует несколько методов непосредственного замещения гидроксигруппы галогеном (без выделения промежуточного •сложного эфира) или другой группой. Старейшим из них является метод Гельфериха, в котором сахар обрабатывают сульфурилхло-ридом. Первоначально образующийся эфир хлорсульфоновой кис-доты затем атакуется выделяющимся ионом хлора при условии, что стерические и полярные эффекты благоприятствуют протеканию реакции по 5ы2-механизму. Реакция проводится в очень мягких условиях, и те гидроксильные группы, для которых реакции по 5,\2-механизму невыгодны, остаются либо в виде эфира хлор-•сульфоновой кислоты, либо образуют циклический сульфат с ви-цинальной гидроксигруппой. Так, реакция метил-а-1)-глкжопира-•нозида (13) с сульфурилхлоридом дает в зависимости от условий 4,6-дихлоргалактозид в форме бис(хлорсульфонилокси) производного (180) или циклического сульфата (181). Последующее удаление хлорсульфонильных групп легко осуществляется под действием иодида натрия в метаноле, тогда как циклический сульфат разрушается труднее путем последовательной обработки щелочью и кислотой. К сожалению, эту реакцию нельзя использовать для получения фтор-, бром- и иодсахаров. Для прямой замены гидр-оксильных групп на галоген используют также мезилхлорид в ди-метилформамиде, с помощью которого при комнатной температуре можно ввести хлор только к первичному атому углерода, тогда как при повышенной температуре замещаются и вторичные гидроксигруппы [155]. Полагают, что при этом образуется промежуточное -соединение ROCH=N+Me2; этот эфир получается и при реакции углевода с хлор- или бромметилендиметиламмонийхлоридом  Нуклеофильных углеродных Нуклеофильным реагентам Нуклеофильная циклизация Нуклеофильное раскрытие Нуклеофильному присоединению Нуклеофилъного замещения Нуклеофнльное замещение |
- |
Навигация