Přesmyk s kyselinou benzilovou - Benzilic acid rearrangement
The přesmyk kyseliny benzolové je formálně 1,2-přeskupení z 1,2-diketony tvořit α-hydroxy –karboxylové kyseliny používat základna. Tato reakce dostává svůj název podle reakce benzil s hydroxid draselný tvořit kyselina benzilová. Nejprve provedeno Justus von Liebig v roce 1838,[1] je to první hlášený příklad a přesmyková reakce.[2] Stala se klasickou reakcí v organické syntéze a byla již mnohokrát přezkoumána.[3][4][5] Lze jej zobrazit jako intramolekulární nepřiměřenost reakce, protože jedno uhlíkové centrum je oxidováno, zatímco druhé je redukováno.
Ukázalo se, že reakce funguje aromatický, částečně aromatický, alifatický, a heterocyklický substráty. Reakce funguje nejlépe, když ketonové funkční skupiny spolu sousedí enolizable protony, jak to umožňuje kondenzace aldolu soutěžit. Při použití na cyklické diketony je reakcí formálně kruhová kontrakce. Bylo zjištěno, že arylové skupiny snadněji migrují než alkylové skupiny, a že arylové skupiny s výběr elektronů skupiny migrují nejrychleji.
Reakční mechanismus
Reakce je zástupcem 1,2-přesmyku. Dlouho zavedený mechanismus reakce byl poprvé navržen v celém rozsahu Christopher Kelk Ingold a byl aktualizován pomocí in silico data[6] jak je uvedeno níže. Reakce je druhého řádu celkově z hlediska rychlosti, je prvního řádu v diketonu a prvního řádu v bázi.
A hydroxid anion útočí na jeden z keton skupiny v 1 v nukleofilní adice tvořit alkoxid 2. Další krok vyžaduje rotaci vazby na konformátor 3 který umístí migrující skupinu R do polohy pro útok na druhou karbonylovou skupinu. V koordinovaně krok migrující R skupina napadá a-karbonylovou skupinu a vytváří další alkoxid se současnou tvorbou keto-skupiny na druhém uhlíku. Tento krok migrace je určující míru. Tato sekvence se podobá a nukleofilní acylová substituce. Výpočty ukazují, že když R je methyl nárůst poplatků za tuto skupinu v přechodový stav může být až 0,22 a že methylová skupina je umístěna mezi centrální vazbou uhlík-uhlík!
The karboxylová kyselina středně pokročilý 4 je méně zásaditý než alkoxid, a proto probíhá reverzibilní přenos protonů ve prospěch intermediátu 5 který je protonován při kyselém zpracování na konečný α-hydroxy –karboxylová kyselina 6. Výpočty ukazují, že je možný přesný popis reakční sekvence za účasti 4 molekul vody, které přebírají odpovědnost za stabilizaci nárůstu náboje. Poskytují také raketoplán pro efektivní přenos jednoho protonu při tvorbě meziproduktu 5.
Výše uvedený mechanismus je v souladu se všemi dostupnými experimentálními důkazy.[3] The rovnováha mezi druhy 1 a 2 je podporován 18Ó Izotopové značení experimenty. v deuterovaná voda, dochází k výměně karbonylového kyslíku mnohem rychleji než k přeskupení, což naznačuje, že první rovnováha není krokem určujícím rychlost. Další experimenty ukázaly větší relativní rychlost v deuterovaném rozpouštědlovém systému ve srovnání s nedeuterovaným rozpouštědlovým systémem jinak identického složení. To bylo vysvětleno jako způsobené větší relativní bazicitou deuterovaného hydroxidového aniontu ve srovnání s normálním hydroxidovým aniontem a bylo použito k označení, že k migraci vodíku nedošlo v kroku určujícím rychlost reakce. To vyloučilo společný mechanismus reakce, protože k přenosu vodíku by došlo v kroku určujícím rychlost.
Variace
Přesmyk benzylesteru
Tato reakce je identická s normálním přesmykem benzilové kyseliny, kromě toho, že místo hydroxidového iontu je použit alkoxid nebo amidový anion. Použitý alkoxid by neměl být snadno oxidovatelný (např ethoxid draselný ), protože to upřednostňuje Redukce Meerwein – Ponndorf – Verley cesta jako vedlejší reakce. Reakce je druhého řádu celkově z hlediska rychlosti, přičemž je prvního řádu z hlediska alkoxidu a prvního řádu z hlediska diketonu. Produktem reakce je α-hydroxy –ester nebo a-hydroxy-amide.
Přeskupení alfa-ketolu
The přeskupení alfa-ketolu je interkonverze hydroxylu alfa na karbonylovou skupinu na komplementární karbonylové a hydroxylové skupiny s migrací substituentu. Je mechanicky ekvivalentní přeuspořádání kyseliny benzylové v bodě po napadení nukleofilu 1,2-dikarbonylovou skupinou. Je známo, že tato variace reakce se vyskytuje u mnoha substrátů nesoucích acyloin funkční skupina. Na následujícím obrázku je rozšíření kruhu cyklopentanu na cyklohexanový kruh jako příklad reakce.[7][8]
Viz také
Reference
- ^ Liebig, J. (1838). „Theorie der organischen Verbindungen od Uebera Laurenta“. Annalen der Chemie. 25: 1–31. doi:10,1002 / jlac.18380250102.
- ^ "Prekurzory nervových látek: Kyselina benzilová a methylbenzilát ", Informační přehledy o chemických a biologických bojových látkách, chemické prekurzory.
- ^ A b Selman, S .; Eastham, J. (1960). "KYSELINA BENZINOVÁ A SOUVISEJÍCÍ ZMĚNY". Q. Rev. Chem. Soc. 14 (3): 221–235. doi:10.1039 / qr9601400221.
- ^ Bowden, K .; Fabien, W. M. F. (2001). „Reakce karbonylových sloučenin v bazických roztocích. Část 36: Bází katalyzované reakce 1,2-dikarbonylových sloučenin“. J. Phys. Org. Chem. 14 (11): 794–796. doi:10,1002 / 433.
- ^ Gill, G. B. (1961). "Přesmyky kyseliny benzyl-benzilové". Comp. Org. Synth. 3: 821–838.
- ^ Shinichi Yamabe; Noriko Tsuchida & Shoko Yamazaki (2006). „Reakční cesta řízená FMO v přeskupení kyseliny benzil-benzilové“. J. Org. Chem. 71 (5): 1777–1783. doi:10.1021 / jo051862r. PMID 16496961.
- ^ Über Steroide und Sexualhormone. 48. Mitteilung. Die Überführung von 17-Äthinyl-androsten-Derivaten in Pregnenon-Derivate. Herstellung des 17-Oxy-progesterony Helvetica Chimica Acta Svazek 21, 1. vydání, datum: 1938, Stránky: 1760–1770 L. Růžička H. F. Meldahl doi:10,1002 / hlca.193802101214
- ^ Über Steroide und Sexualhormone. (51. Mitteilung). Die Herstellung von Neo-pregnenolon aus 5-3, 17-Dioxypregnenon- (20) Helvetica Chimica Acta Svazek 22, 1. vydání, datum: 1939, Strany: 421–424 L. Růžička, H. F. Meldahl doi:10,1002 / hlca.19390220155