Термины, связанные с цементом. Присоединения нуклеофилов

Главная --> Справочник терминов

Присоединения нуклеофилов тическом ряду в данном случае не наблюдается синхронного разрыва связи С—Hal и образования связи С—Nu; на первой стадии, вероятно, образуется анион — продукт присоединения нуклеофила к реагирующей молекуле. Такие анионы имеют хи-ноидную структуру, а следовательно, яркую окраску; в их спектрах имеются характерные полосы поглощения в ИК- и видимой частях спектра. Так, при взаимодействии 2,4-динитро-1-хлорбензола с метоксидом калия образуется окрашенный промежуточный продукт. В анионе (82) атомы кислорода обеих нитрогрупп в равной мере участвуют в рассредоточении полного отрицательного заряда и тем самым повышают стабильность аниона и снижают энергию активации его образования. В этом анионе группы СНзО и С1 расположены в вершинах тетраэдра, а связанный с ними атом углерода находится в состоянии sp3-гибридизации:

В рассмотренной связанной последовательности первая стадия является межмолекулярной реакцией акцептора Михаэля 90 с карбанионом, генерированном из кетона 91, а вторая — внутримолекулярной реакцией полученного енолятного интермедиата с элекгрофилом, карбонильной группой того же кетона 91. Уместно задаться вопросом, возможна ли реализация подобной же схемы раздельного присоединения к акцептору Михаэля для тех случаев, когда нуклеофил и электрофил не принадлежат одной и той же молекуле или, иными словами, когда обе стадии присоединения являются межмолекулярными? Ответ на этот вопрос нетрудно дать, если на основе приведенного выше рассмотрения аннелирования по Робинсону попытаться сформулировать в общем виде те условия, которые необходимы и достаточны для обеспечения такого хода реакции. Очевидно, что для этого, во-первых, необходимо проводить стадию присоединения нуклеофила по кратной связи акцептора Михаэля в отсутствие активных электрофилов (например, протона), способных немедленно «гасить» образующийся при этом карбанионный интермедиа!. Это, в частности, означает, что реакцию надо проводить в апротонной среде. Во-вторых, необходимо также, чтобы этот КНтермедиат являлся стабильным, способным существовать в растворе как кинетически независимая частица вплоть до момента, когда в реакционную смесь будет прибавлен внешний электрофил. Естественно, требуется также свести к минимуму возможность реакции образующегося нуклеофилъного интермедиата с исходным электрофильным субстратом. Все эти условия могут быть соблюдены путем выбора соответствующих реагентов и условий проведения реакции, и во всех таких случаях реакция Михаэля может быть Проведена как последовательность кинетически независимых стадий присоединения нуклеофила (Nu) и электрофила (Е) по связи С=С исходного субстрата или, иными словами, реализована в виде двух последовательных межмолекулярных реакций.

К настоящему времени описаны многие десятки синтезов соединений различных типов, выполненных по общей схеме трсхкомпонснтного сочетания, представленной выше для синтеза 97, с использованием самых разнообразных акцепторов Михаэля, нуклеофилов (как правил о, купратного типа) и электроФилов. Благодаря показанной возможности почти неограниченных вариаций в природе всех участвующих компонент [15е], тандемная последовательность раздельных стадий — присоединения нуклеофила по Михаэлю/алкилирова-ние енолята — стала одним из самых эффективных стратегических приемов в современном органическом синтезе (подробнее об этом см. разд. 3.2.7).

процесс. Образующийся 'аддукт благоприятствует присоединения» нуклеофила к йминоформе, как. показано на следующей схемге:

В рассмотренной связанной последовательности первая стадия является межмолекулярной реакцией акцептора Михаэля 90 с карбанионом, генерированном из кетона 91, а вторая — внутримолекулярной реакцией полученного енолятного интермедиата с электрофилом, карбонильной группой того же кетона 91. Уместно задаться вопросом, возможна ли реализация подобной же схемы раздельного присоединения к акцептору Михаэля для тех случаев, когда нуклеофил и электрофил не принадлежат одной и той же молекуле или, иными словами, когда обе стадии присоединения являются межмолекулярными? Ответ на этот вопрос нетрудно дать, если на основе приведенного выше рассмотрения аннелирования по Робинсону попытаться сформулировать в общем виде те условия, которые необходимы и достаточны для обеспечения такого хода реакции. Очевидно, что для этого, во-первых, необходимо проводить стадию присоединения нуклеофила по кратной связи акцептора Михаэля в отсутствие активных электрофилов (например, протона), способных немедленно «гасить» образующийся при этом карбанионный интермедиат. Это, в частности, означает, что реакцию Надо проводить в апротонной среде. Во-вторых, необходимо также, чтобы этот интермедиат являлся стабильным, способным существовать в растворе как кинетически независимая частица вплоть до момента, когда в реакционную смесь будет прибавлен внешний электрофил. Естественно, требуется также свести к минимуму возможность реакции образующегося нуклеофилъного интермедиата с исходным электрофильным субстратом. Все эти условия могут быть соблюдены путем выбора соответствующих реагентов и условий проведения реакции, и во всех таких случаях реакция Михаэля может быть проведена как последовательность кинетически независимых стадий присоединения нуклеофила (Nu) и электрофила (Е) по связи С=С исходного субстрата или, иными словами, реализована в виде двух последовательных межмолекулярных реакций,

К настоящему времени описаны многие десятки синтезов соединений различных типов, выполненных по обшей схеме трсхкомпонснтного сочетания, представленной выше для синтеза 97, с использованием самых разнообразных акцепторов Михаэля, нуклеофилов (как правило, купратного типа) и электро-филов. Благодаря показанной возможности почти неограниченных вариаций в природе вс«х участвующих компонент [15е], тандемная последовательность раздельных стадий — присоединения нуклеофила по Михаэлю/алкилирова-ние енолята — стала одним из самых эффективных стратегических приемов в современном органическом синтезе (подробнее об этом см. разд. 3.2.7).

но зато (по этой же причине) имеют свойства хорошо уходящих групп. В этом случае к.\ настолько велика, что I" уже имеет по сравнению со скоростью диффузии очень короткое время жизни. Иитермедиат Г не успевает захватиться кислотой, поскольку АН не успевает к нему продиффундировать за столь короткое время жизни. Это приводит к изменению механизма. Теперь вместо захвата реализуется каталитический путь, на котором АН играет роль не переносчика протона, а донора водородной связи с карбонильным кислородом альдегида. Образование водородной связи способствует увеличению скорости стаднн присоединения нуклеофила (?q). Такой механизм называется предассогщативныж.

В результате присоединения нуклеофила NuE к дегидробензолу возникает фенилышй анион. Орбита свободной пары электронов этого аниона лежит в плоскости кольца перпендикулярно ароматической я-системе, так что заряд не может быть делокализован за счет резонанса.

Третий вариант aemo-ароматизации заключается в том, что вспомогательная уходящая группа формируется после присоединения нуклеофила. Так, отщепление водорода вместе с N-гидроксилом является наиболее распространенным способом ароматизации ан-аддуктов в реакциях ароматических N-оксидов 6'7 (схема 1, направление г).

Суммируя полученные результаты, можно сказать, что легкое и обратимое раскрытие 1,2,4-триазинового цикла приводит к смещению равновесия при взаимодействии с аминами в сторону продуктов присоединения нуклеофила по положению 3 гетероциклической системы. Образующиеся при этом триазагексатриены 34 являются скрытой открыто-цепной формой ан-аддуктов 35, которая позволяет вывести их из реакции и сохранить для дальнейшей ароматизации. Наблюдаемое явление является первым примером сохранения аддуктов в реакциях SN в виде открытоцепного таутомера и служит причиной необычной региоселективности окислительного аминиро-

Вариант flewo-ароматизации он-комплекса в реакциях нуклеофильного замещения водорода с образованием вспомогательной уходящей группы после присоединения нуклеофила (схема 1, направление г) реализуется при аминировании цианамидом. Первый пример такой реакции обнаружен при взаимодействии 1,2,4-триазин-4-оксидов 64 с цианамидом в присутствии основания 78 (схема 40). Надо отметить, что это вообще первый случай

Льюисовых свойств обуславливает легкость присоединения нуклеофилов к

Образование полимерного лигнина из феноксильных радикалов протекает самопроизвольно в результате случайных реакций рекомбинации без ферментативного контроля (в отличие от образования целлюлозы). Первая ступень полимеризации заключается в рекомбинации мономерных радикалов с образованием димеров, имеющих хинонметидную или хиноидную структуры. Они подвергаются дальнейшей стабилизации посредством гетеролитических реакций присоединения нуклеофилов к а-углеродному атому хинонметидов либо перегруппировки хиноидных структур в бензоидные, в результате чего образуются дилигнолы.

В ФПЕ лигнина делокализация положительного заряда дополнительно усиливается наличием в иара-положении к пропановой цепи электронодонорного заместителя - фенольного гидроксила свободного (ОН) или связанного (OR), т.е. образованием системы карбкатион-оксоний (схема 12.27, а). Резонансные граничные структуры, в том числе и протонированного хинонметида, лишь стабилизируют образующийся карбкатион, и реакции присоединения нуклеофилов идут практически исключительно в а-положении. Вторая стадия реакции SN! заключается в атаке промежуточного карбкатиона нуклеофильными реагентами (см. схему 12.27, б). Реакции нуклеофильного замещения ароксильных или алкоксильных групп в структурах бензилового эфира приводят к деструкции простой эфирной связи. Сольволиз лигнина, когда в роли нук-леофила выступает вода или органический растворитель (см. схему 12.27, в), по конечному результату (как и сольволиз полисахаридов) также представляет собой реакцию нуклеофильного замещения.

После образования в первой стадии бензильного карбкатиона при наличии в системе нескольких нуклеофилов во второй стадии могут происходить конкурирующие реакции присоединения нуклеофилов к промежуточному карбкатиону, а именно реакции присоединения воды и других «внешних» нуклеофилов (низкомолекулярных нуклеофильных реагентов) и «внутренних» нуклеофилов - активных нуклеофильных положений (5~) бензольных колец других ФПЕ лигнина. Присоединение «внутренних» нуклеофилов приводит к конденсации лигнина, тогда как присоединение сильного «внешнего» нуклеофила может обеспечить защиту от конденсации (конкуренция нуклеофилов). Кроме того, на этой же стадии в отсутствие сильного «внешнего» нуклеофила с реакцией нуклеофильного замещения у Са может конкурировать реакция элиминирования с образованием двойной связи а,р в пропановой цепи. Это облегчает сольволитиче-скую деструкцию связей р—О—4. При наличии связи р—5 (вместо р-О—4) после элиминирования с образованием двойной связи а,Р происходит элиминирование у-углеродного атома в виде формальдегида СН2О. Весь этот комплекс реакций можно представить условной схемой 12.28.

По-видимому, в полярных растворителях предпочтительнее путь, включающий получение интермедиата (1.64). За счет внутримолекулярного взаимодействия он переходит в З-имино-1-Х-изоиндолин (1.65). Предполагается также, что фталодинитрил (1.63) дает биполярный ион (1.66), который путем присоединения нуклеофилов переходит в тот же 3-иминоизоиндолин (1.65). Возможно, нуклеофильное присоединение RX протекает по одной из нитрильных групп (1.67), затем по другой (1.68) с циклизацией в продукт (1.65) и отщеплением RX [159].

Из других реакций присоединения нуклеофилов к С=0-группе, число которых чрезвычайно велико, рассмотрим действие гидросульфита натрия NaHSO3, синильной кислоты HCN и магнийорганических соединений.

Реакции присоединения нуклеофилов к С=О связи с последующим отщеплением Н2О и других молекул. Важнейшими из них являются реакции с гидроксиламином NH2OH, аммиаком и аминами, гидразином и его фенилзамещенными.

Наиболее часто используются процессы присоединения нуклеофилов к карбо-эй группе (или более реакционноспособной протонированной по атому карбонильной группе). Когда в качестве нуклеофила выступает р-атом углерода енола, енолят-аниона или енамина, такие реакции i го типа) приводят к образованию связи углерод — углерод:

Существуют также и другие примеры присоединения нуклеофилов к N-a ридиниевым солям. Изучение процесса обратимого присоединения к З-циано-1-метилпиридиния показало, что атака нуклеофилом по а-положению кинетически предпочтительна, в то время как у-аддукт более термодинамически стабилен [214]. Аналогично в результате термодинамически контролируемого процесса присоединение нуклеофилов к катиону 1-метил-З-нитропиридиния проходит по положению 4, причем образующийся в результате такого присоединения аддукт стабилизирован вследствие сопряжения кольцевого атома азота и нитрогруппы [215]. у-Адцукты, полученные в результате присоединения к катионам 1-метил- или 1-фенилпиридиния, который не содержит в положении 3 заместителя, способного к сопряжению, можно превратить в стабильные соединения при использовании окислителей, как показано на приведенной ниже схеме [216]:

Почти все известные реакции пирилиевого катиона включают присоединение нуклеофильного реагента на первой стадии обычно по а-положению и лишь в редких случаях по у-положению. Особенность реакций пирилиевого катиона связана с тем, что аддукты, образующиеся в результате присоединения нуклеофилов и раскрытия цикла, склонны к последующей циклизации с образованием новых гетероциклических или карбоциклических систем (ANRORC-процессы).

Данные о стереохимии присоединения нуклеофилов к карбо-нилсодержащим ацетиленам в известной степени противоречивы. Систематические исследования ъ области стереохимии реакции тиолрв с ацетиленами, проведенные Прилежаевой с.сотрудниками [355—357], показывают, что взаимодействие тиолов и ацетиленовых а-карбонилсодержащих' соединений в протонных растворителях проходит строго как тракс-согласованный процесс, в то время как в апротонных средах наблюдаются отклонения от этого правила [358, 359].

Предварительно полученных Применения растворителей Применения вследствие Применением абсорбционных Применением хлорокиси Применением растворителя Применение эпоксидных Применение фтористого Применение катализатора