Алкинилирование
Реакция присоединения

В органической химии алкинилирование представляет собой реакцию присоединения , в которой терминальный алкин ( −C≡CH ) присоединяется к карбонильной группе ( C=O ) с образованием α -алкинового спирта ( R2C (−OH)−C≡C−R ). [ 1] [2]

Когда ацетилид образуется из ацетилена ( HC≡CH ), реакция дает α- этиниловый спирт. Этот процесс часто называют этинилированием . Такие процессы часто включают промежуточные продукты ацетилида металла .

Объем

Основная реакция, представляющая интерес , включает присоединение ацетилена ( HC≡HR ) к кетону ( R2C =O ) или альдегиду ( R−CH=O ):

РР ′ С = О + ХК ≡ CR ″ ⟶ РР ′ С ( ОЙ ) С ≡ CR ″ {\displaystyle {\ce {RR'C=O + HC#CR'' -> RR'C(OH)C#CR''}}}

Реакция протекает с сохранением тройной связи . Для альдегидов и несимметричных кетонов продукт хиральный , поэтому интерес представляют асимметричные варианты. Эти реакции неизменно включают промежуточные металл- ацетилидные соединения .

Эта реакция была открыта химиком Джоном Ульриком Нефом в 1899 году во время экспериментов с реакциями элементарного натрия , фенилацетилена и ацетофенона . [3] [4] По этой причине реакцию иногда называют синтезом Нефа . Иногда эту реакцию ошибочно называют реакцией Нефа, название, которое чаще используется для описания другой реакции (см. Реакция Нефа ). [1] [3] [5] Химик Вальтер Реппе ввел термин этинилирование во время своей работы с ацетиленовыми и карбонильными соединениями. [1]

В следующей реакции ( схема 1 ) алкиновый протон этилпропиолата депротонируется н - бутиллитием при -78 °C с образованием этилпропиолата лития, к которому добавляется циклопентанон , образуя алкоголят лития . Уксусная кислота добавляется для удаления лития и высвобождения свободного спирта. [6]

Схема 1. Реакция этилпропиолата с н-бутиллитием с образованием ацетиленида лития.
Схема 1. Реакция этилпропиолата с н-бутиллитием с образованием ацетиленида лития.

Модификации

Известно несколько модификаций реакций алкинилирования:

Модификация Айслера
Модификация Айслера

Каталитические варианты

Алкинилирование, включая асимметричное, было разработано как реакция, катализируемая металлами. [10] [1] Также были разработаны различные каталитические присоединения алкинов к электрофилам в воде. [11]

Использует

Алкинилирование находит применение в синтезе фармацевтических препаратов , в частности, в получении стероидных гормонов . [12] Например, этинилирование 17-кетостероидов производит важные противозачаточные препараты, известные как прогестины . Примерами являются такие препараты, как норэтистерон , этистерон и линестренол . [13] Гидрогенизация этих соединений производит анаболические стероиды с пероральной биодоступностью , такие как норэтандролон . [14]

Алкинилирование используется для получения таких товарных химикатов, как пропаргиловый спирт , [1] [15] бутиндиол , 2-метилбут-3-ин-2-ол ( предшественник изопренов , таких как витамин А ), 3-гексин-2,5-диол (предшественник фуранеола ) [16] и сулькатон (предшественник линалоола ).

Условия реакции

Для стехиометрических реакций с участием щелочных металлов или щелочноземельных ацетиленидов, обработка для реакции требует освобождения спирта. Для достижения этого гидролиза часто используют водные кислоты. [6] [ 17]

РР ′ С ( ОНа ) С ≡ CR ″ + Ч. 3 КООН уксусный кислота ⟶ РР ′ С ( ОЙ ) С ≡ CR ″ + Ч. 3 COONa натрий ацетат {\displaystyle {\ce {RR'C(ONa)C#CR''{}+ {\overset {уксусная\, кислота}{CH3COOH}}-> RR'C(OH)C#CR''{}+ {\overset {ацетат\, натрия}{CH3COONa}}}}}

Обычные растворители для реакции включают эфиры , ацетали , диметилформамид , [1] и диметилсульфоксид . [18]

Вариации

Реактивы Гриньяра

Реагенты Гриньяра ацетилена или алкинов могут быть использованы для выполнения алкинилирования соединений, которые подвержены реакциям полимеризации через енолятные промежуточные продукты . Однако замена лития на ацетилениды натрия или калия приводит к аналогичным результатам, часто давая этому пути небольшое преимущество по сравнению с обычной реакцией. [1]

реакция Фаворского

Реакция Фаворского представляет собой альтернативный набор условий реакции, который включает предварительную реакцию ацетилена с гидроксидом щелочного металла, таким как KOH. [1] Реакция протекает через равновесия , что делает реакцию обратимой :

  1. ХК ≡ Ч. + КОН ↽ − − ⇀ ХК ≡ СК + ЧАС 2 О {\displaystyle {\ce {HC#CH + KOH <=> HC#CK + H2O}}}
  2. РР ′ С = О + ХК ≡ СК ↽ − − ⇀ РР ′ С ( ХОРОШО ) С ≡ Ч. {\displaystyle {\ce {RR'C=O + HC#CK <=> RR'C(OK)C#CH}}}

Чтобы преодолеть эту обратимость, в реакции часто используется избыток основания, чтобы захватить воду в виде гидратов . [1]

Реппе химия

Химик Вальтер Реппе был пионером каталитического этинилирования в промышленных масштабах с использованием ацетилена с ацетиленидами щелочных металлов и меди(I) : [1]

Эти реакции используются для производства пропаргилового спирта и бутиндиола . [15] Ацетилениды щелочных металлов, которые часто более эффективны для присоединения кетонов, используются для получения 2-метил-3-бутин-2-ола из ацетилена и ацетона .

Смотрите также

Реакции сочетания алкинов

Ссылки

  1. ^ abcdefghij Viehe, Хайнц Гюнтер (1969). Химия ацетиленов (1-е изд.). Нью-Йорк: Марсель Деккер, Inc. стр. 169 и 207–241. дои : 10.1002/ange.19720840843.
  2. ^ Trost, BM; Li, C.-J. (2014). Современная химия алкинов: каталитические и атомно-экономические превращения . Weinheim: Wiley VCH.
  3. ^ ab Wolfrom, Melville L. (1960). "John Ulric Nef: 1862—1915" (PDF) . Биографические мемуары (1-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук. стр. 218. Получено 24 февраля 2016 г.
  4. ^ Неф, Джон Ульрик (1899). «Ueber das Phenylacetylen, Seine Salze и Seine Halogensubstitutionsproducte». Юстус Либигс Аннален дер Хими . 308 (3): 264–328. дои : 10.1002/jlac.18993080303.
  5. ^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007). "Глава 16. Добавление к кратным связям углерода и гетероатомов". Продвинутая органическая химия Марча: реакции, механизмы и структура (6-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc. стр. 1359–1360. doi :10.1002/9780470084960.ch16. ISBN 9780471720911.
  6. ^ ab Midland, M. Mark; Tramontano, Alfonso; Cable, John R. (1980). «Синтез алкил 4-гидрокси-2-алкиноатов». Журнал органической химии . 45 (1): 28–29. doi :10.1021/jo01289a006.
  7. ^ Джонс, Э.Р.Х.; Эглинтон, Джеффри ; Уайтинг, М.К.; Шоу, Б.Л. (1954). «Этоксиацетилен». Органические синтезы . 34 : 46. doi :10.15227/orgsyn.034.0046.
  8. ^ ab Wang, Zerong, ed. (2009). "Реакция Аренса–Ван Дорпа (модификация Айслера)". Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents (1-е изд.). Hoboken, NJ: Wiley-Interscience. doi :10.1002/9780470638859.conrr023. ISBN 9780471704508.
  9. ^ Ван Дорп, ДА; Аренс, Дж. Ф. (1947). "Синтез альдегида витамина А". Nature . 160 (4058): 189. Bibcode : 1947Natur.160..189V. doi : 10.1038/160189a0 . PMID  20256189. S2CID  4137483.
  10. ^ Trost, Barry M.; Weiss, Andrew H. (2009). «Энантиоселективное присоединение алкиновых нуклеофилов к карбонильным группам». Advanced Synthesis & Catalysis . 351 (7–8): 963–983. doi :10.1002/adsc.200800776. PMC 3864370. PMID  24353484 . 
  11. ^ Ли, К.-Дж. (2010). «Развитие каталитических нуклеофильных присоединений терминальных алкинов в воде». Acc. Chem. Res . 43 (4): 581–590. doi :10.1021/ar9002587. PMID  20095650.
  12. ^ Сандов, Юрген; Шайффеле, Эккехард; Харинг, Майкл; Нееф, Гюнтер; Прежевовский, Клаус; Стахе, Ульрих (2000). «Гормоны». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a13_089. ISBN 3527306730.
  13. ^ Зондхаймер, Франц; Розенкранц, Г.; Мирамонтес, Л.; Джерасси, Карл (1954). «Стероиды. LIV. Синтез 19-нор-17α-этинилтестостерона и 19-нор-17α-метилтестостерона». Журнал Американского химического общества . 76 (16): 4092–4094. doi :10.1021/ja01645a010.
  14. ^ Hershberg, EB; Oliveto, Eugene P.; Gerold, Corinne; Johnson, Lois (1951). «Селективное восстановление и гидрирование ненасыщенных стероидов». Журнал Американского химического общества . 73 (11): 5073–5076. doi :10.1021/ja01155a015.
  15. ^ аб Пасслер, Питер; Хефнер, Вернер; Бакл, Клаус; Мейнасс, Хельмут; Мейсвинкель, Андреас; Вернике, Ханс-Юрген; Эберсберг, Гюнтер; Мюллер, Рихард; Бесслер, Юрген; Берингер, Хартмут; Майер, Дитер (2008). "Ацетилен". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a01_097.pub3. ISBN 978-3527306732.
  16. ^ Фальбуш, Карл-Георг; Хаммершмидт, Франц-Иосиф; Пантен, Йоханнес; Пикенхаген, Вильгельм; Шатковский, Дитмар; Бауэр, Курт; Гарбе, Доротея; Сурбург, Хорст (2003). «Вкусы и ароматы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a11_141. ISBN 3527306730.
  17. ^ Коффман, Дональд Д. (1940). «Диметилэтинилкарбинол». Органические синтезы . 40 : 20. doi :10.15227/orgsyn.020.0040.
  18. ^ Собенина, Л. Н.; Томилин, Д.Н.; Петрова О.В.; Михалева А.И.; Трофимов, Б.А. (2013). «Синтез вторичных пропаргиловых спиртов из ароматических и гетероароматических альдегидов и ацетилена в системе КОН-Н 2 О-ДМСО». Российский журнал органической химии . 49 (3): 356–359. дои : 10.1134/S107042801303007X. S2CID  94135082.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Алкинилирование&oldid=1223002804"