Главная --> Справочник терминов


Первичный изотопный реакцию иступил селективно только первичный спиртовой гидроксил при С-0. Очевидно, что для этого необходимо прежде всего защитить три другие имеющиеся в молекуле гидрокспльные группы. Возможный способ решения ;»той задачи — синтез триацетата 103. Однако прямой не-релод от 162 к 163 трудноосущестинм, так как ацетилиро-ваппо спиртом — сравнительно малоселективная реакция, и к тому же для первичных спиртов она протекает быстрее, чом для вторичных. Поэтому приходится прибегнуть к обходному маневру, а именно к синтезу трифе-пилметилового (тритилоного) эфира 164. Введение три-тилышй защиты по первичным гидроксилам осуществляется гораздо легче, чем по вторичным, поскольку реакции объемистой трптилыюй группы очень чувствительны к пространственным препятствиям вокруг атакуемого центра. .Поэтому обработка глюкозида 162 трифегшлхлормета-ном в пиридине с высокой селективностью приводит к мо-нотршиловом у эфиру 164. В этом соединении защищен именно тот первичный гидроксил, который должен быть свободным в конечном продукте. Это, однако, не должно пас смущать: главное в том, что нам удалось его «пометить», т. е. как-то отличить от прочих. На следующей стадии нам нужна неселективная защита, позволяющая тотально «закрыть» все оставшиеся гидроксшш. Для этой цели с успехом может использоваться адетилироваиие, приводящее к триацетату монотритилового эфира 165. Тритиловые эфиры можно расщепить мягким кислотным гидролизом, по отношению к которому ацетильная защита устойчива. Это позволяет легко перейти от 165 к целевому соединению — триацетату 163.

Элементарное звено целлюлозы содержит три гидроксильные группы, одну первичную — у шестого углеродного атома и две вторичные—> у второго и третьего углеродных атомов, образующие а-гликолевуга группировку. Гидроксильная группа у второго углеродного атома, находясь в «-положении по отношению к ацетальной связи, обладает повышенными кислотными свойствами и является наиболее реакцион-неспособной (в реакциях, протекающих в щелочных средах). Менее ре-акционноспособен гидроксил у третьего углеродного атома, что, по-видимому, связано с возможным изменением конформации глюкопираноз-ного звена в щелочной среде. В реакциях этерификации наиболее реакционноспособен первичный гидроксил у шестого углеродного атома. Ангидро-/)-глюкопиранозное звено целлюлозы находится в конформа* ции С1. Эта конформация, как показал Ривз, является наиболее

мое превращение 197 п 198 трудно осуществить, ибо ацетилирование — малоселективная реакция, протекающая с первичными спиртами быстрее, чем со вторичными. Поэтому приходится прибегнуть к обходному маневру — к синтезу трифенилметильного (тритильного, Тг) эфира 199. Введение три-тилъной защиты по первичным гидроксилам осуществляется легче, чем по вторичным, поскольку реакции объемистой тритильной группы очень чувствительны к пространственному экранированию атакуемого центра. Действительно, обработка глкжозида 197 тритилхлоридом в пиридине с высоким выходом приводит к монотритиловому эфиру 199. В этом соединении защищен первичный гидроксил, который должен быть свободным и целевом соединении. Это, однако, не должно нас смущать: главное в том, что нам удалось его как-то «пометить», т.е. отличить от других. На следующей стадии нам требуется закрыть все остальные гидроксильные группы, для чего вполне можно воспользоваться стандартной методикой ацетилирования уксусным ангидридом в пиридине. В полученном производном 200 имеются два типа защитных групп, резко различающихся по своим свойствам, в частности, по стабильности по отношению к кислотным реагентам. Поэтому превращение этого продукта в целевой триацетат 198 может быть осуществлено с высокой селективностью с помощью гидролиза в слабокислой среде.

Синтетическим эквивалентом триола 214 послужило производное 219, в котором все три гидроксильные группы защищены по-разному. Селективное удаление тетрагидропиранильной защиты освобождает нужный первичный гидроксил, далее окисляемый до требуемого альдегида 220. Как уже отмечалось, кетобромид 213 не может непосредственно использоваться для получения соответствующего реагента Гриньяра. Однако ничто не мешает превратить 213 в соответствующий кеталь, из которого легко получить требуемый реагент 221. Реакция 220 с 221, последующее окисление единственной незащищенной гидроксильной группы продукта 222 и повторная реакция Гриньяра по получающейся карбонильной группе не представляют проблемы. Продукт 223 содержит две двойные связи, но лишь одна из них должна быть превращена в эпоксид, необходимый для последующего построения оксепанового цикла. Для эпоксидирования 223 нельзя использовать такие наиболее часто применяемые для этой цели реагенты, как надкислоты, ибо они в первую очередь будут атаковать более нуклеофильную трехзамещен-ную двойную связь. Для того чтобы обеспечить требуемую селективность окисления, была удалена силильная защита (действием несольватированно-го фтор-аниона), и полученный при этом аллиловый спирт окислен далее с помощью трет-ЕмООН — реагента селективного эпоксидирования двойной связи в аллиловых спиртах. Ключевая стадия всего синтеза — внтримолеку-лярная циклизации эпоксида 224 с образованием семичленного цикла протекает вполне селективно, так как вторичный гидроксил, наиболее опасный конкурент реагирующей третичной гидроксильной группы, надежно защищен. Продукт циклизации диол 225 далее превращался в кетон 226 с помощью стандартного окисления 1,2-диольного фрагмента, после чего для завершения синтеза 212 необходимо было провести лишь несколько довольно тривиальных превращений.

мое превращение 197 в 198 трудно осуществить, ибо ацетилирование — малоселективная реакция, протекающая с первичными спиртами быстрее, чем со вторичными. Поэтому приходится прибегнуть к обходному маневру — к синтезу трифенилметильного (тритильного, Тг) эфира 199. Введение три-тильной защиты по первичным гидроксилам осуществляется легче, чем по вторичным, поскольку реакции объемистой тритильной группы очень чувствительны к пространственному экранированию атакуемого центра. Действительно, обработка глкжозида 197 тритилхлоридом в пиридине с высоким выходом приводит к монотритиловому эфиру 199. В этом соединении защищен первичный гидроксил, который должен быть свободным п целевом соединении. Это, однако, не должно нас смущать: главное в том, что нам удалось его как-то «пометить», т.е. отличить от других. На следующей стадии нам требуется закрыть все остальные гидроксильные группы, для чего вполне можно воспользоваться стандартной методикой ацетилирования уксусным ангидридом в пиридине. В полученном производном 200 имеются два типа защитных групп, резко различающихся по своим свойствам, в частности, по стабильности по отношению к кислотным реагентам. Поэтому превращение этого продукта в целевой триацетат 198 может быть осуществлено с высокой селективностью с помощью гидролиза в слабокислой среде.

Синтетическим эквивалентом триола 214 послужило производное 219, в котором все три гидроксильные группы защищены по-разному. Селективное удаление тетрагидропиранильной защиты освобождает нужный первичный гидроксил, далее окисляемый до требуемого альдегида 220. Как уже отмечалось, кетобромид 213 не может непосредственно использоваться для получения соответствующего реагента Гриньяра, Однако ничто не мешает превратить 213 в соответствующий кеталь, из которого легко получить требуемый реагент 221. Реакция 220 с 221, последующее окисление единственной незащищенной гидроксильной группы продукта 222 и повторная реакция Гриньяра по получающейся карбонильной группе не представляют проблемы. Продукт 223 содержит две двойные связи, но лишь одна из них должна быть превращена в эпоксид, необходимый для последующего построения оксепанового цикла. Для эпоксидирования 223 нельзя использовать такие наиболее часто применяемые для этой цели реагенты, как надкислогы, ибо они в первую очередь будут атаковать более нуклеофильную трехзамещен-ную двойную связь. Для того чтобы обеспечить требуемую селективность окисления, была удалена силильная защита (действием несольватированно-го фтор-аниона), и полученный при этом аллиловый спирт окислен далее с помощью яфе/н-BuOOH — реагента селективного эпоксидирования двойной связи в аллиловых спиртах. Ключевая стадия всего синтеза — внтримолеку-лярная циклизации эпоксида 224 с образованием семичленного цикла протекает вполне селективно, так как вторичный гидроксил, наиболее опасный конкурент реагирующей третичной гидроксильной группы, надежно защищен. Продукт циклизации диол 225 далее превращался в кетон 226 с помощью стандартного окисления 1,2-диольного фрагмента, после чего для завершения синтеза 212 необходимо было провести лишь несколько довольно тривиальных превращений.

Первичный гидроксил +

пропановая цепь ст Бензилспиртовый гидроксил; бензилэфирная группа -OR' (связи а-О-4, а-О-у, а-О-углевод); сопряженная карбонильная группа Связи Р-О-4, р-5, Р-], Р-Р; несопряженная карбонильная группа Первичный гидроксил; альдегидная группа; карбоксильная группа; связи у-О-у, у-О-а; в небольшом числе связи у-О-4

Сфинголипидами называют амиды, образованные жирными кислотами и длинноцепочечными аминами, например сфингенином. Ацилированные сфингенины (церамиды) (32) существуют в основном в виде производных, у которых первичный гидроксил связан с остатком сахара или с остатками эфира фосфорной кислоты. Сфинголипиды сходны по строению с фосфоглицеридами: имеют Две длинные гидрофобные цепочки и гидрофильную «головку».

При перегонке с 28%-ной серной кислотой DHP-C дал 1,3% формальдегида и не содержал СН3С-групп. Из 1,22 ацетилирую-щейся гидроксильной группы можно было тозилировать 1,1; 0,33 этой группы составлял первичный гидроксил.

Возможность миграции изопропилиденового остатка всегда следует иметь в виду при работе с изопропилиденовыми производными, особенно при действии реагентов с ярко выраженными кислотно-основными свойствами. Так, например, при действии на 1,2;5,6-ди-О-изопропилиден-D-глюкофуранозу иодметилата трифенилфосфита в бензоле происходит миграция изопропилиденового остатка с образованием 1,2;3,5-ди-О-изо-пропилиден-?>-глюкофуранозы, а освободившийся первичный гидроксил. гладко заменяется на атом иода 18а:

1. Растворитель может одновременно быть реагентом. Если связь О—Н в молекуле растворителя разрывается в лимитирующей стадии, возникает первичный изотопный эффект. Если в реакции участвуют молекулы D2O или D3O+, может также наблюдаться вторичный изотопный эффект дейтерия, при котором связь О—D не разрывается.

дород связан в переходном состоянии примерно одинаково с двумя другими атомами. Расчетный максимум для изотопного эффекта, kh/kd, в случае связи С—Н равен примерно 7 при комнатной температуре; ..при более высокой температуре эффект понижается [17]. Эффект понижается, когда разрыв связи в переходном состоянии завершен более чем наполовину иди менее чем наполовину. Вследствие этого первичные изотопные эффекты: могут поставлять два очень важных вида информации относительно механизмов реакций. Во-первых, существование значительного изотопного эффекта, т. е. случаи, когда киДи равно ~2 или более, служит веским доказательством того, что в переходном состоянии разрывается связь с замещаемым атомом водорода. Во-вторых, величина изотопного эффекта дает качественное представление о положении переходного состояния относительно продукта и реагента.. Сравнительно низкий первичный изотопный эффект подразумевает, что связь С водородом либо очень мала, либо почти полностью разорвана в переходном состоянии, т. е. переходное состояние должно находиться довольно близко к продукту или к реагенту. Величина, изотопного эффекта, приближающаяся к теоретическому максимуму —* хорошее доказательство того, что переходное состояние характеризуется сильным взаимодействием водорода как со старым, так и с новым партнерами по связи.

~6Л0. Для Н2-элиминяррьа.щ1я в фенилэтийы^мх системах с различными уходящими группами известны первичный изотопный эффект и значение константы Гаммета рдля реакций. Выведите из этих даныы.я соотношение межд^ степенью р_азви;гя§.Д2-и,ереход-

Доказательство существования промежуточного о-комплекса основано на результатах нескольких направлений исследования. Первый очень информативный подход состоит в измерении влияния изотопного замещения на скорость реакции. Если протон уходит с места замещения синхронно с введением электрофила, то в реакциях, в которых, злектро-фильная атака кольца определяет скорость реакции, должен Наблюдаться первичный изотопный эффект. Этою не наблюдается в реакции нитрования и некоторых других реакциях электрофильного замещения в ароматическом ряду. Нитрование ароматических соединений, частично меченных тритием, не обнаружило селективности между протай- и три-тийзамещенными положениями [87]. Сходным образом нитробензол нитруется с тон же скоростью, что и лентадейтеронитробензол [8]. Отсутствие изотопного эффекта подтверждает тот факт, что протон уходит на быстрой стадии, следующей за стадией, определяющей скорость реакции, и тем самым свидетельствует о наличии интермедиата. Отсутствие первичного изотопного эффекта не является, однако, всеобщим правилом. Для существенного числа реакций ароматического электрофильного замещения отношение kh/kd находится между 1 и 2; для меньшего числа реакций это отношение выше, что явно свидетельствует о первичном изотопном эффекте [89]. Существование этих изотопных эффектов свидетельствует в пользу механизма с образованием а-ком-плекса со стадией отрыва протона (ароматизации), определяющей скорость реакции. Многие из наблюдавшихся умеренных кинетических изотопных эффектов (кн/кв от 1,2 до 2,0) были интерпретированы с точки зрения сравнимых скоростей образования и разрушения сг-комплекса.

Для прояснения других аспектов механизмов конкретных процессов электрофильного ароматического замещения используют изотопные эффекты. Первичный изотопный эффект следует ожидать только тогда, когда разрушение с-комплекса определяет скорость реакции, поэтому наблюдаемое значительное соотношение kh/kd указывает на то, что скорость реакции определяется депротонированием. Некоторые типичные изотопные эффекты приведены в табл. 9.5. Изотопные эффекты редко наблюдаются для реакций нитрования и галогенирования; в то же время ацилирование по Фриделю — Крафтеу, сульфирование, нитро-зирование и диазосочетание представляют собой реакции, в которых скорость спдемешга протока может определить скорость замещения.

При изучений кинетических изотопных эффектов показано, что стадия депротонирования является быстрой и не влияет на скорость нитрования. Это показано, в частности, на примере нитрования бензола, толуола, нитробензола и бромбензола смесью азотной в серной кислот [87]; нитрования бензола, толуола и фторбензола тетрафторборатом нитрония [108], и нитрования толуола азотной кислотой в нитроме-тане [109]. Единственным исключением, когда наблюдался первичный изотопный эффект, является случай замещенных 1,3,5.-трн~грег-бутил-

При бромировании бензола [1.24], бромбензола [87], толуола [125] и анизола [126] первичный изотопный эффект отсутствует. С другой стороны, некоторые замещенные анизола [126]., производные N.N-ди-метиланилина [127], а также 1,3,5-триалкиларены [128, 129] показывают изотопный эффект. Изотопный эффект в сильно замещенных системах обычно оказывается следствием пространственных факторов, которые могут действовать двумя путями. Это могут быть препятствия для занятия объемистым атомом брома копланарного положения по отношению к соседнему заместителю, как того требует стадия ароматизации. В других случаях объем заместителей может затруднять участие растворителя или другого основания в отрыве протона.

Наиболее интересной особенностью механизма азосочетания является то, что в определенных случаях стадией, определяющей скорость реакции, является потеря протона. Эта особенность обнаруживается двумя способами. Во-первых, при азосочетании некоторых сульфона-фтолят-ионов проявляется первичный изотопный эффект, определяемый, если по месту замещения находится дейтерий, в интервале 4—6, и это ясно показывает, что расщепление связи С—Н происходит на стадии, определяющей скорость. Во-вторых, можно показать, что эти реакция азосочетания катализируются основаниями. Это также подтверждает, что стадия ухода кротона определяет скорость реакции [153].

18. На основании теоретических соображений принято, что первичный изотопный эффект

Для сочетания 2-нафтол-6,8-дисульфокислоты (27) с n-хлорфенилдиазонием kH/kD равно 6,55 в отсутствие пиридина, 6,01 при добавлении 0,0232 М пиридина и 3,62 при добавлении 0,905 М пиридина [58]. Это можно объяснить в рамках двухстадийного механизма: добавление пиридина увеличивает скорость второй стадии, и скорость процесса в целом начинает в большей степени определяться первой стадией, в которой не проявляется первичный изотопный эффект.

Для изучения механизмов реакций часто применяют изотопные методы. Чтобы определить реакционные центры и реагирующие связи, в данную связь вместо обычного атома вводят его изотоп (например, вместо соединения со связью С—Н изучается соединение со связью С—D). Если скорость реакции по данной связи изменяется, говорят, что наблюдается первичный изотопный эффект, и это служит доказательством местонахождения реакционного центра. Вторым способом применения изотопного метода является изучение изотопного состава продуктов реакции изотопно-обогащенных («меченых») соединений. Так можно определить место разрыва химических связей (см. с. 574).




Превращения протекающие Превращения связанные Параллельно плоскости Превращением последнего Превращение фуроксанового Превращение последнего Предварительно экстрагированной Прибавьте несколько Прибавлять постепенно

-
Яндекс.Метрика