Реакция Майкла

редактировать

Реакция Михаэля или Михаэль является нуклеофильным присоединением из карбаниона или другого нуклеофила к amp; alpha ;, amp; beta; ненасыщенной карбонильному соединению, содержащему электроноакцепторную группу. Он принадлежит к более широкому классу сопряженных добавок. Это один из наиболее полезных методов мягкого образования связей C – C. Существует множество асимметричных вариантов.

Реакция Майкла: общий механизм

В этой схеме R и R»на нуклеофиле (The Michael донор) представляют собой электроноакцепторные заместитель, такие как ацил и циано~d групп, которые делают прилегающий метилен водород кислые достаточно, чтобы сформировать карбанион при реакции с основанием, B:. Заместитель R на активированном алкене, также называемый акцептором Михаэля, обычно представляет собой кетон, который делает соединение еноном, но он также может быть нитрогруппой или сульфонилметилфторидом.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Определение
  • 2 Механизм
  • 3 Асимметричная реакция Майкла
  • 4. Дополнение Мукайямы – Майкла.
  • 5 История
  • 6 Ссылки

Определение

Как первоначально определил Артур Майкл, реакция представляет собой добавление енолята кетона или альдегида к α, β-ненасыщенному карбонильному соединению у β-углерода. Новое определение, предложенное Колером, - это 1,4-присоединение дважды стабилизированного углеродного нуклеофила к α, β-ненасыщенному карбонильному соединению. Некоторые примеры нуклеофилов включают бета-кетоэфиры, малонаты и бета-цианоэфиры. Полученный продукт содержит очень полезный образец 1,5-диоксигенирования.

Классические примеры реакции Михаэля являются реакциями между диэтиловым эфиром малоновой кислотой (Майкл донором) и диэтил фумарат (акцептор Михаэлиса), что из оксида мезитил и диэтиловый эфир малоновой кислоты, что диэтил малонат и метилкротонат, что и 2-нитропропан и метилакрилат, что из этилового эфира phenylcyanoacetate и акрилонитрил, и что из нитропропана и метилвинилкетона.

Добавление Михаэля является важным атомно-экономичным методом диастереоселективного и энантиоселективного образования связи C – C. Классическая тандемная последовательность добавлений Майкла и альдола - аннулирование Робинсона.

Некоторые авторы расширили определение присоединения Михаэля, чтобы по существу относиться к любой реакции 1,4-присоединения α, β-ненасыщенных карбонильных соединений. Другие, однако, настаивают на том, что такое использование является злоупотреблением терминологией, и ограничивают добавление Михаэля образованием углерод-углеродных связей посредством добавления углеродных нуклеофилов. Термины окса-реакция Михаэля и аза-реакция Михаэля используются для обозначения 1,4-присоединения нуклеофилов кислорода и азота, соответственно.

Механизм

В механизме реакции есть 1 (с R алкоксигруппой ) в качестве нуклеофила:

Механизм реакции Майкла

Депротонирование от 1 базовыми приводит к карбаниону 2, стабилизированной ее электронно-акцепторными группами. Структуры с 2a по 2c представляют собой три резонансные структуры, которые можно нарисовать для этого вида, две из которых имеют енолят- ионы. Этот нуклеофил реагирует с электрофильным алкеном 3 с образованием 4 в реакции сопряженного присоединения. Протон абстракция от протонированного основания (или растворителя) с помощью енолята 4 до 5 является заключительным этапом.

В ходе реакции преобладают орбитальные, а не электростатические соображения. HOMO стабилизированных енолятов имеет большой коэффициент на центральном атоме углерода в то время как НСМО многих альфа, бета - ненасыщенных карбонильных соединений имеет большой коэффициент на бета - углерод. Таким образом, оба реагента можно считать мягкими. Эти поляризованные пограничные орбитали имеют одинаковую энергию и эффективно реагируют с образованием новой углерод-углеродной связи.

Подобно присоединению альдола, реакция Михаэля может протекать через енол, силиленоловый эфир при присоединении Мукаямы-Майкла или, как правило, енолятный нуклеофил. В последнем случае стабилизированное карбонильное соединение депротонируется сильным основанием (жесткая енолизация) или кислотой Льюиса и слабым основанием (мягкая енолизация). Полученный енолят атакует активированный олефин с 1,4- региоселективностью, образуя углерод-углеродную связь. Это также передает енолят электрофилу. Поскольку электрофил намного менее кислый, чем нуклеофил, быстрый перенос протона обычно переносит енолят обратно к нуклеофилу, если продукт является енолизируемым; однако можно воспользоваться преимуществом нового локуса нуклеофильности, если подходящий электрофил является подвесным. В зависимости от относительной кислотности нуклеофила и продукта реакция может быть каталитической по основанию. В большинстве случаев реакция необратима при низкой температуре.

Асимметричная реакция Майкла

В последние годы исследователи попытались расширить сферу применения асимметричных добавлений Майкла. Наиболее распространенные методы включают катализ хирального фазового переноса, такие как асимметричные четвертичные аммониевые соли, полученные из алкалоидов хинного дерева ; или органокатализ, при котором используется активация енамином или иминием с хиральными вторичными аминами, обычно производными пролина.

В реакции между циклогексаноном и β-нитростиролом, описанной ниже, основной пролин дериватизируется и работает вместе с протонной кислотой, такой как п- толуолсульфоновая кислота :

Реакция Майкла асимметричная

Добавление Syn приветствуется с 99% ее. В переходном состоянии считается ответственными за эту селективность, то енамин (образованного между пролином азотом и cycloketone) и бета-нитростиролом совместно, лицами с нитро группы водородом, связанным с протонированным амином в боковой группе пролина.

Асимметричное переходное состояние Майкла

Хорошо известная реакция Майкла - это синтез варфарина из 4-гидроксикумарина и бензилиденацетона, о котором впервые сообщил Линк в 1944 году:

Синтез варфарина

Существует несколько асимметричных версий этой реакции с использованием хиральных катализаторов.

Дополнение Мукаяма – Майкл

В добавлении Мукайямы-Майкла нуклеофилом является силиленоловый эфир, а катализатором обычно является тетрахлорид титана :

Дополнение Мукаяма – Майкл

История

Исследование, проведенное Артуром Майклом в 1887 году в Университете Тафтса, было вызвано публикацией 1884 года Conrad amp; Kuthzeit о реакции этил-2,3-дибромпропионата с диэтилсодиомалонатом с образованием производного циклопропана (в настоящее время считается, что оно включает две последовательные реакции замещения).

Майкл реакция Конрад Гутцайт compare.svg

Майкл смог получить тот же продукт, заменив пропионат этиловым эфиром 2-бромакриловой кислоты, и понял, что эта реакция может работать только в предположении реакции присоединения к двойной связи акриловой кислоты. Затем он подтвердил это предположение, прореагировав диэтилмалонатом и этиловым эфиром коричной кислоты, образуя самый первый аддукт Михаэля:

Оригинальная реакция Майкла 1887 года

В том же году Райнер Людвиг Клайзен заявил о приоритете изобретения. Он и Т. Комненос наблюдали продукты присоединения к двойным связям как побочные продукты ранее в 1883 году, исследуя реакции конденсации малоновой кислоты с альдегидами. Однако, по словам биографа Такаши Токорояма, это утверждение необоснованно.

использованная литература

Последняя правка сделана 2024-01-02 10:40:47
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте