stringtranslate.com

енамин

Общая структура енамина

Енамин — ненасыщенное соединение , полученное конденсацией альдегида или кетона со вторичным амином . [1] [2] Енамины являются универсальными промежуточными продуктами. [3] [4]

Конденсация с образованием енамина. [5]

Слово «енамин» происходит от аффикса эн- , используемого в качестве суффикса слова алкен , и корня амина . Это можно сравнить с енолом , который представляет собой функциональную группу, содержащую как алкен ( ен- ), так и спирт (-ол ) . Енамины считаются азотистыми аналогами енолов. [6]

Если один или оба заместителя азота представляют собой атом водорода, это таутомерная форма имина . Обычно это перегруппировывается в имин; однако есть несколько исключений (например, анилин ). Енамин-иминную таутомерию можно считать аналогом кето-енольной таутомерии . В обоих случаях атом водорода меняет свое положение между гетероатомом (кислорода или азота) и вторым атомом углерода.

Енамины являются одновременно хорошими нуклеофилами и хорошими основаниями. Их поведение как нуклеофилов на основе углерода объясняется следующими резонансными структурами.

Формирование

Енамины являются лабильными и, следовательно, химически полезными фрагментами, которые можно легко получить из коммерчески доступных исходных реагентов. Распространенным путем получения енамина является кислотно-катализируемая нуклеофильная реакция кетонов [7] или альдегидов [8] , содержащих α-водород, со вторичными аминами. Кислотный катализ не всегда требуется, если pK aH реагирующего амина достаточно высока (например, пирролидин , имеющий pK aH 11,26). Однако если pK aH реагирующего амина низок, то необходим кислотный катализ как на стадиях присоединения, так и на стадиях дегидратации [9] (обычные дегидратирующие агенты включают MgSO 4 и Na 2 SO 4 ). [10] Первичные амины обычно не используются для синтеза енаминов из-за преимущественного образования более термодинамически стабильных видов имина. [11] Самоконденсация метилкетона является побочной реакцией, которой можно избежать, добавив в реакционную смесь TiCl 4 [12] (который действует как поглотитель воды ). [13] [14] Пример реакции альдегида со вторичным амином с образованием енамина через промежуточный карбиноламин показан ниже:

Синтез енамина с промежуточным карбиноламином.
Синтез енамина с промежуточным карбиноламином.

Реакции

Алкилирование

Несмотря на то, что енамины более нуклеофильны, чем их енольные аналоги, они все же могут реагировать избирательно, что делает их полезными для реакций алкилирования. Нуклеофил енамина может атаковать галогеналканы с образованием промежуточной алкилированной иминиевой соли, которая затем гидролизуется с регенерацией кетона (исходного материала в синтезе енамина). Эта реакция была впервые предложена Гилбертом Сторком , и иногда ее называют по имени ее изобретателя ( енаминное алкилирование Сторка ). Аналогично, эту реакцию можно использовать как эффективный способ ацилирования . В этой реакции можно использовать различные алкилирующие и ацилирующие агенты, включая бензильные и аллилгалогениды. [15]

Алкилирование енамина и дегидратация с образованием кетона.
Алкилирование енамина и дегидратация с образованием кетона.

Ацилирование

В реакции, очень похожей на алкилирование енамина, енамины могут ацилироваться с образованием конечного дикарбонильного продукта. Исходный материал енамина подвергается нуклеофильному присоединению к ацилгалогенидам с образованием промежуточной иминиевой соли, которая может гидролизоваться в присутствии кислоты. [16]

Енаминовый нуклеофил атакует ацетилхлорид с образованием дикарбонильной группы.
Енаминовый нуклеофил атакует ацетилхлорид с образованием дикарбонильной группы.

Металлоэнамины

Сильные основания, такие как LiNR 2 , можно использовать для депротонирования иминов и образования металлоенаминов. Металлоенамины могут оказаться синтетически полезными из-за их нуклеофильности (они более нуклеофильны, чем еноляты). Таким образом, они лучше реагируют с более слабыми электрофилами (например, их можно использовать для открытия эпоксидов . [17] ). Самое главное, эти реакции позволили провести асимметричное алкилирование кетонов посредством превращения в хиральные промежуточные металлоенамины. [18]

Галогенирование

Соединения β-галогениммония можно синтезировать реакцией галогенирования енаминов галогенидами в растворителе диэтиловом эфире . Гидролиз приведет к образованию α-галогенкетонов. [19] Было показано, что хлорирование, бромирование и даже йодирование возможно. Общая реакция показана ниже:

Хлорирование/бромирование енаминов происходит в диэтиловом эфире.
Хлорирование/бромирование енаминов происходит в диэтиловом эфире.

Окислительная связь

Енамин можно эффективно перекрестно сочетать с енолсиланами путем обработки цериево-аммиачной селитрой . Об этих реакциях сообщила группа Нарасака в 1975 году, что позволило получить стабильные енамины, а также один пример 1,4-дикетона (полученного из реагента морфолин -амина). [20] Позже эти результаты были использованы группой Макмиллана при разработке органокализатора , который использовал субстраты Нарасака для энантиоселективного производства 1,4 дикарбонилов с хорошими выходами. [21] Окислительная димеризация альдегидов в присутствии аминов протекает через образование енамина с последующим окончательным образованием пиррола . [22] Этот метод симметричного синтеза пиррола был разработан в 2010 году группой Jia как ценный новый путь синтеза пирролсодержащих природных продуктов. [23]

аннуляция

Химия енаминов была использована с целью создания однореакторной энантиоселективной версии кольца Робинсона . Аннуляция Робинсона, опубликованная Робертом Робинсоном в 1935 году, представляет собой реакцию, катализируемую основаниями, в которой кетон и метилвинилкетон ( обычно сокращенно MVK) объединяются с образованием конденсированной кольцевой системы циклогексенона . Эта реакция может катализироваться пролином , протекая через хиральные промежуточные енаминовые соединения, которые обеспечивают хорошую стереоселективность. [24] Это важно, в частности, в области синтеза природных продуктов, например, для синтеза кетона Виланда-Мишера – жизненно важного строительного блока для более сложных биологически активных молекул. [25] [26]

Реактивность

Енамины действуют как нуклеофилы, которым для реакционной способности требуется меньшая кислотно-основная активация, чем их енолятным аналогам. Также было показано, что они обладают большей селективностью и меньшим количеством побочных реакций. Существует градиент реакционной способности между различными типами енаминов: кетоновые енамины обладают большей реакционной способностью, чем их альдегидные аналоги. [27] Циклические кетоны-енамины следуют тенденции реакционной способности, при которой пятичленное кольцо является наиболее реакционноспособным из-за его максимально плоской конформации по азоту, следуя тенденции 5>8>6>7 (семичленное кольцо является наименее реакционноспособным). Эта тенденция объясняется количеством p-символа на орбитали неподеленной пары азота - более высокий p-символ соответствует большей нуклеофильности, поскольку p-орбиталь допускает донорство на π-орбитали алкена. Аналогично, если неподеленная пара N участвует в стереоэлектронных взаимодействиях с аминогруппой, неподеленная пара выйдет из плоскости (будет пирамидализоваться ) и поставит под угрозу донорство соседней связи π CC. [28] [29]

Модулирование нуклеофильности енамина посредством стереоэлектронных и индуктивных эффектов
Модулирование нуклеофильности енамина посредством стереоэлектронных и индуктивных эффектов

Существует много способов модулировать реакционную способность енамина в дополнение к изменению стерических/электронных свойств азотного центра, включая изменение температуры, растворителя, количества других реагентов и типа электрофила. Настройка этих параметров позволяет осуществлять преимущественное образование E/Z-енаминов, а также влияет на образование более/менее замещенного енамина из исходного кетонового материала. [30]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Клейден, Джонатан (2001). Органическая химия . Оксфорд, Оксфордшир: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-850346-0.
  2. ^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1
  3. ^ Энамины: синтез: структура и реакции, второе издание, Гилберт Кук (редактор). 1988, Марсель Деккер, Нью-Йорк. ISBN 0-8247-7764-6 
  4. ^ Р.Б. Вудворд, И.Дж. Пахтер и М.Л. Шейнбаум (1974). «2,2-(Триметилендитио)циклогексанон». Органические синтезы . 54:39 .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ); Коллективный том , том. 5, с. 1014
  5. ^ Р.Д. Берпитт и Дж.Г. Твитт (1968). «Циклодеканон». Органические синтезы . 48:56 .; Коллективный том , том. 5, с. 277
  6. ^ Имины и енамины | PharmaXChange.info
  7. ^ Аист, Гилберт.; Бризцолара, А.; Ландесман, Х.; Шмушкович, Дж.; Террелл, Р. (1963). «Енаминовое алкилирование и ацилирование карбонильных соединений». Журнал Американского химического общества . 85 (2): 207–222. дои : 10.1021/ja00885a021. ISSN  0002-7863.
  8. ^ Манних, К.; Дэвидсен, Х. (1936). «Über einfache Enamine mit tertiär gebundenem Stickstoff» [О простых енаминах с азотом с тройной связью]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (серии A и B) (на немецком языке). 69 (9): 2106–2112. дои : 10.1002/cber.19360690921. ISSN  0365-9488.
  9. ^ Капон, Брайан; Ву, Чжэнь Пин (апрель 1990 г.). «Сравнение таутомеризации и гидролиза некоторых вторичных и третичных енаминов». Журнал органической химии . 55 (8): 2317–2324. дои : 10.1021/jo00295a017.
  10. ^ Локнер, Джеймс. «Стехиометрическая химия енамина» (PDF) . Baran Group, Исследовательский институт Скриппса . Проверено 26 ноября 2014 г.
  11. ^ Фармер, Стивен (16 октября 2013 г.). «Енаминовые реакции». Wiki Калифорнийского университета в Дэвисе.
  12. ^ Карлсон, Р; Нильссон, А (1984). «Улучшенная методика синтеза енамина с использованием тетрахлорида титана». Acta Chemica Scandinavica . 38Б : 49–53. doi : 10.3891/acta.chem.scand.38b-0049 .
  13. ^ Локнер, Джеймс. «Стехиометрическая химия енамина» (PDF) . Baran Group, Исследовательский институт Скриппса . Проверено 26 ноября 2014 г.
  14. ^ Уайт, Уильям Эндрю; Вайнгартен, Гарольд (январь 1967 г.). «Универсальный синтез нового енамина». Журнал органической химии . 32 (1): 213–214. дои : 10.1021/jo01277a052.
  15. ^ Уэйд, LG (1999). Органическая химия . Сэддл-Ривер, Нью-Джерси: Прентис-Холл. стр. 1019. ISBN. 9780139227417.
  16. ^ Фармер, Стивен (16 октября 2013 г.). «Енаминовые реакции». Wiki Калифорнийского университета в Дэвисе.
  17. ^ Эванс, Д. «Енолаты и металлоенамины II» (PDF) . Проверено 10 декабря 2014 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  18. ^ Мейерс, А.И.; Уильямс, Дональд Р. (август 1978 г.). «Асимметричное алкилирование ациклических кетонов посредством хиральных металленоенаминов. Влияние кинетических и термодинамических металлирований». Журнал органической химии . 43 (16): 3245–3247. дои : 10.1021/jo00410a034.
  19. ^ Зойферт, Уолтер; Эйффенбергер, Франц (1979). «Zur Halogenierung von Enaminen — Darstellung von β-Halogen-iminium-galogeniden». Химише Берихте . 112 (5): 1670–1676. дои : 10.1002/cber.19791120517.
  20. ^ Ито, Ю; Конойке, Т; Саэгуса, Т (1975). «Синтез 1,4-дикетонов реакцией эфира силиленола с оксидом серебра. Региоспецифическое образование промежуточных продуктов енолята серебра (I)». Журнал Американского химического общества . 97 (3): 649–651. дои : 10.1021/ja00836a034.
  21. ^ Джанг, HY; Хонг, JB; Макмиллан, DWC (2007). «Энантиоселективная органокаталитическая активация однозанятых молекулярных орбиталей: энантиоселективное альфа-енолирование альдегидов» (PDF) . Варенье. хим. Соц . 129 (22): 7004–7005. дои : 10.1021/ja0719428. ПМИД  17497866.
  22. ^ Ли, Кью; Фан, А; Лу, З; Кюи, Ю; Лин, В; Цзя, Ю (2010). «Опосредованный AgOAc синтез полизамещенных пирролов из первичных аминов и альдегидов в одном горшке: применение к полному синтезу пурпурона». Органические письма . 12 (18): 4066–4069. дои : 10.1021/ol101644g. ПМИД  20734981.
  23. ^ Го, Фэнхай; Клифт, Майкл Д.; Томсон, Риган Дж. (сентябрь 2012 г.). «Окислительное сочетание енолятов, енолсиланов и енаминов: методы и синтез натуральных продуктов». Европейский журнал органической химии . 2012 (26): 4881–4896. дои : 10.1002/ejoc.201200665. ПМЦ 3586739 . ПМИД  23471479. 
  24. ^ Список, Бенджамин (2002). «Асимметричные реакции, катализируемые пролином». Тетраэдр . 58 (28): 5573–5590. дои : 10.1016/s0040-4020(02)00516-1.
  25. ^ Буи, Томми; Барбас (2000). «Асимметричное кольцо Робинсона, катализируемое пролином». Буквы тетраэдра . 41 (36): 6951–6954. дои : 10.1016/s0040-4039(00)01180-1.
  26. ^ Винер, Джейк. «Энантиоселективный органический катализ: подходы, отличные от MacMillan» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 октября 2017 года . Проверено 29 ноября 2014 г.
  27. ^ Хикмотт, Питер (май 1982 г.). «Енамины: последние достижения в области синтетических, спектроскопических, механистических и стереохимических аспектов - II». Тетраэдр . 38 (23): 3363–3446. дои : 10.1016/0040-4020(82)85027-8.
  28. ^ Майр, Х. (2003). «Связь структура-нуклеофильность енаминов». хим. Евро. Дж . 9 (10): 2209–18. дои : 10.1002/chem.200204666. ПМИД  12772295.
  29. ^ Хикмотт, Питер (май 1982 г.). «Енамины: последние достижения в области синтетических, спектроскопических, механистических и стереохимических аспектов - II». Тетраэдр . 38 (23): 3363–3446. дои : 10.1016/0040-4020(82)85027-8.
  30. ^ Локнер, Джеймс. «Стехиометрическая химия енамина» (PDF) . Baran Group, Исследовательский институт Скриппса . Проверено 26 ноября 2014 г.