Алкинилирование - Alkynylation

Алкинилирование является реакция присоединения в органический синтез где терминальный алкин добавляет к карбонильная группа сформировать α -алкинил алкоголь.[1] Когда ацетилид образуется из ацетилен, реакция дает α-этинил алкоголь. Этот процесс часто называют этинилирование. В таком процессе часто участвует металл. ацетилид промежуточные звенья

Объем

Основная представляющая интерес реакция включает присоединение ацетилена к кетону или альдегиду:

RCOR '+ HC≡CR "→ RR'C (OH) C≡CR"

Реакция протекает с сохранением тройная связь. Для альдегидов и несимметричных кетонов продукт является хиральным, поэтому есть интерес к асимметричным вариантам. В этих реакциях неизменно участвуют металлы.ацетилид промежуточные звенья.

Эта реакция была открыта химиком Джон Ульрик Неф в 1899 г. при экспериментах с реакциями элементарного натрий, фенилацетилен, и ацетофенон.[2][3] По этой причине реакцию иногда называют Неф синтез. Иногда эту реакцию ошибочно называют реакцией Нефа, это название чаще используется для описания другой реакции (см. Неф реакция ).[1][2][4] Химик Уолтер Реппе ввел термин этинилирование во время работы с ацетиленовыми и карбонильными соединениями.[1]

В следующей реакции (схема 1), алкиновый протон этилпропиолат депротонируется п-бутиллитий при -78 ° C с образованием этилпропиолата лития, к которому циклопентанон добавляется, образуя алкоксид лития. Уксусная кислота добавляется для удаления лития и высвобождения свободного спирта.[5]

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

Модификации

Известно несколько модификаций реакций алкинилирования:

  • в Синтез Аренса – ван Дорпа соединение этоксиацетилен[6] преобразуется в Реактив Гриньяра и отреагировал кетон, продуктом реакции является пропаргиловый спирт.[7][8]
  • В Модификация Isler представляет собой модификацию синтеза Аренса – ван Дорпа, в которой этоксиацетилен заменен на β -хлорвиниловый эфир и амид лития.[7]

Каталитические варианты

Алкинилирование, включая асимметричное, были разработаны как реакции, катализируемые металлами.[9][1]

Использует

Алкинилирование находит применение в синтез из фармацевтические препараты, особенно при приготовлении стероидные гормоны.[10] Например, этинилирование 17-кетостероиды производит важные контрацептив лекарства, известные как прогестины. Примеры включают такие препараты, как Норэтистерон, Этистерон, и Линестренол.[11] Гидрирование из этих соединений производит анаболические стероиды с устным биодоступность, Такие как Норетандролон.[12]

Алкинилирование используется для получения товарных химикатов, таких как пропаргиловый спирт,[1][13] бутиндиол, 2-метилбут-3-ин-2-ол (а предшественник к изопрены Такие как витамин А ), 3-гексин-2,5-диол (предшественник Фуранеол ),[14] и 2-метил-2-гептен-6-он (предшественник Линалоол ).

Условия реакции

Для стехиометрических реакций с участием ацетилидов щелочных или щелочноземельных металлов отработка для реакции требуется высвобождение спирта. Для достижения этого гидролиза часто используются водные кислоты.[5][15]

RR'C (ONa) C≡CR "+ CH3COOH → RR'C (OH) C≡CR "+ CH3COONa

Обычные растворители для реакции включают: эфиры, ацетали, диметилформамид,[1] и диметилсульфоксид.[16]

Вариации

Реактивы Гриньяра

Реактивы Гриньяра ацетилена или алкинов можно использовать для алкинилирования соединений, которые склонны к полимеризация реакции через енолят промежуточные звенья. Однако подстановка литий за натрий или же калий ацетилиды дают аналогичные результаты, часто давая этому пути небольшое преимущество по сравнению с обычной реакцией.[1]

Реакция Фаворского

В Реакция Фаворского представляет собой альтернативный набор условий реакции, который включает предварительную реакцию ацетилен с щелочной металл гидроксид например КОН.[1] Реакция идет через равновесие, вызывая реакцию обратимый:

  1. HC≡CH + KOH ⇌ HC≡CK + H2О
  2. RR'C = O + HC≡CK ⇌ RR'C (ОК) C≡CH

Чтобы преодолеть эту обратимость, в реакции часто используется избыток основания для улавливания воды в виде гидраты.[1]

Реппе химия

Химик Уолтер Реппе пионер каталитического этинилирования в промышленном масштабе с использованием ацетилена щелочным металлом и ацетилиды меди (I):[1]

Reppe-chemistry-endiol-V1.svg

Эти реакции используются для производства пропаргиловый спирт и бутиндиол.[13] Ацетилиды щелочных металлов, которые часто более эффективны для добавления кетонов, используются для получения 2-метил-3-бутин-2-ола из ацетилена и ацетон.

Смотрите также

Реакции сочетания алкинов

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j Viehe, Хайнц Гюнтер (1969). Химия ацетиленов (1-е изд.). Нью-Йорк: Марсель Деккер, инк. стр.169 & 207–241. Дои:10.1002 / ange.19720840843.
  2. ^ а б Вольфром, Мелвилл Л. (1960). "Джон Ульрик Неф: 1862–1915" (PDF). Биографические воспоминания (1-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук. п. 218. Получено 24 февраля 2016.
  3. ^ Неф, Джон Ульрик (1899). "Ueber das Phenylacetylen, seine Salze und seine Halogensubstitutionsproducte" (PDF). Юстус Либигс Аннален дер Хеми. 308 (3): 264–328. Дои:10.1002 / jlac.18993080303.
  4. ^ Смит, Майкл Б .; Март, Джерри (2007). «Глава 16. Дополнение к множественным связям углерод – гетеро». Мартовская продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc., стр.1359 –1360. Дои:10.1002 / 9780470084960.ch16. ISBN  9780471720911.
  5. ^ а б Мидленд, М. Марк; Трамонтано, Альфонсо; Кабель, Джон Р. (1980). «Синтез алкил-4-гидрокси-2-алкиноатов». Журнал органической химии. 45 (1): 28–29. Дои:10.1021 / jo01289a006.
  6. ^ Jones, E.R.H .; Эглинтон, Джеффри; Whiting, M.C .; Шоу, Б. Л. (1954). «Этоксиацетилен». Органический синтез. 34: 46. Дои:10.15227 / orgsyn.034.0046.
  7. ^ а б Ван, Зеронг, изд. (2009). «Реакция Аренса-ван Дорпа (Модификация Ислера)». Комплексные органические названия реакций и реагенты (1-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience. Дои:10.1002 / 9780470638859.conrr023. ISBN  9780471704508.
  8. ^ Ван Дорп, Д. А .; Аренс, Дж. Ф. (1947). «Синтез альдегида витамина А». Природа. 160 (4058): 189. Bibcode:1947 г.Натура.160..189В. Дои:10.1038 / 160189a0. PMID  20256189.
  9. ^ Трост, Барри М .; Вайс, Эндрю Х. (2009). «Энантиоселективное присоединение алкиновых нуклеофилов к карбонильным группам». Расширенный синтез и катализ. 351 (7–8): 963–983. Дои:10.1002 / adsc.200800776. ЧВК  3864370. PMID  24353484.
  10. ^ Сандов, Юрген; Шайффеле, Эккехард; Харинг, Майкл; Neef, Günter; Прежевовский, Клаус; Стач, Ульрих (2000). «Гормоны». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Дои:10.1002 / 14356007.a13_089. ISBN  3527306730.
  11. ^ Сондхаймер, Франц; Rosenkranz, G .; Miramontes, L .; Джерасси, Карл (1954). «Стероиды. LIV. Синтез 19-нор-17α-этинилтестостерона и 19-нор-17α-метилтестостерона». Журнал Американского химического общества. 76 (16): 4092–4094. Дои:10.1021 / ja01645a010.
  12. ^ Hershberg, E.B .; Оливето, Юджин П .; Герольд, Коринн; Джонсон, Лоис (1951). «Селективное восстановление и гидрирование ненасыщенных стероидов». Журнал Американского химического общества. 73 (11): 5073–5076. Дои:10.1021 / ja01155a015.
  13. ^ а б Песслер, Питер; Хефнер, Вернер; Бакл, Клаус; Мейнасс, Гельмут; Мейсвинкель, Андреас; Вернике, Ханс-Юрген; Эберсберг, Гюнтер; Мюллер, Ричард; Бесслер, Юрген; Берингер, Хартмут; Майер, Дитер (2008). "Ацетилен". Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Дои:10.1002 / 14356007.a01_097.pub3. ISBN  978-3527306732.
  14. ^ Фальбуш, Карл-Георг; Хаммершмидт, Франц-Йозеф; Пантен, Йоханнес; Пикенхаген, Вильгельм; Шатковски, Дитмар; Бауэр, Курт; Гарбе, Доротея; Сурбург, Хорст (2003). «Ароматизаторы и ароматизаторы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Дои:10.1002 / 14356007.a11_141. ISBN  3527306730.
  15. ^ Коффман, Дональд Д. (1940). «Диметилэтинилкарбинол». Органический синтез. 40: 20. Дои:10.15227 / orgsyn.020.0040.
  16. ^ 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».2О-ДМСО ». Российский журнал органической химии. 49 (3): 356–359. Дои:10.1134 / S107042801303007X.