Материал: Травень В.Ф. - Органическая химия. В 3 т. Т. 2

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

486

Глава 19. Альдегиды и кетоны

1,2-Присоединение

Присоединение галогенов (Cl2 и Br2) протекает по C=C-связи:

O

CH2CH C

H

акролеин

O

Br2 CH2 CH C

CCl4

Br Br H

2,3-дибромпропаналь

CH3

 

C

 

CH

 

CH2

Cl2

CH3

 

C

 

 

CH

 

CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CCl4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

O Cl Cl

3-бутен-2-он

3,4-дихлор-2-бутанон

Диеновый синтез — еще один пример реакции 1,2-присоединения акролеина:

 

 

 

 

 

 

O

 

 

O

 

CH2

 

 

 

 

C

 

 

C

HC

+

HC

H

CCl4

 

H

 

 

 

 

 

 

 

t

 

HC

 

H2C

 

 

 

 

 

CH2

 

акролеин

 

 

1-формил-

1,3-бутадиен

 

 

 

 

 

 

3-циклогексен

Взаимодействие ряда нуклеофильных реагентов с α,β-ненасыщенными альдегидами протекает как 1,2-присоединение по C=O-группе:

O

CH2CH C

H

акролеин

OH

HCN

(OH) CH2 CH C C N H

2-гидрокси-3-бутеннитрил

 

 

 

 

 

 

 

 

O CH MgI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

H O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

CH

 

CH

 

C

H

3

 

3

 

 

CH3

 

CH

 

CH

 

 

C

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кротоновый альдегид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-пентен-2-ол

C6H5

 

CH

 

CH

 

C

O

NH2OH

C6H5

 

 

CH

 

CH

 

CH

 

 

NOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оксим коричного альдегида

коричный альдегид

19.2. Ненасыщенные альдегиды и кетоны

487

1,4-Присоединение электрофильных реагентов

Сопряженное (или 1,4-) присоединение протекает с участием электрофильных реагентов HCl, HBr, H2O/H , CH3OH/H «против» правила Марковникова:

CH3

 

 

CH

 

 

CH

 

C

 

CH3

 

H2O

 

CH3

 

CH

 

CH2

 

C

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(H2SO4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

O

 

 

 

3-пентен-2-он

 

 

 

 

 

 

 

4-гидрокси-2-пентанон

 

 

 

 

 

 

 

O

HBr

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

CH2

 

CH

 

 

 

C

 

 

CH2

 

 

CH2

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Br

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

акролеин

 

 

 

3-бромпропаналь

 

 

 

 

 

 

Механизм реакции включает следующие стадии.

Стадия 1 — протонирование карбонильной группы и образование резонансностабилизированного катиона:

O

H Br

CH2CH C

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

H

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

CH

 

C

 

CH2

 

CH

 

C

 

 

CH2

 

CH

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

резонансные структуры протонированного акролеина

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

CH C

 

 

 

+ Br

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

резонансный гибрид

Стадия 2 — присоединение бромид-иона:

Br

CH2 CH CH OH CH2 CH CH OH

Br

енол

Стадия 3 — перегруппировка образовавшегося енола в кето-форму:

O

CH2 CHCH OH CH2 CH2 C

Br

Br

H

 

488

Глава 19. Альдегиды и кетоны

1,4-Присоединение нуклеофильных реагентов

Присоединение многих С-нуклеофилов к α,β-ненасыщенным кетонам часто протекает также по типу 1,4-присоединения. Так присоединяются, в частности, цианид-ион и литийдиалкилкупраты:

C6H5

 

 

CH

 

CH

 

C

 

C6H5

 

 

KCN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(этанол–уксусная кислота)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,3-дифенил-2-пропен-1-он

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C6H5

 

 

CH

 

 

CH2

 

C

 

C6H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

N

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-оксо-2,4-дифенилбутаннитрил

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

+ LiCu(CH )

 

 

 

 

 

 

 

H2O

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

3 2

(диэтиловый эфир)

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-метил-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,3-диметил-

2-циклогексенон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

циклогексанон

ПРИСОЕДИНЕНИЕ РЕАГЕНТОВ ГРИНЬЯРА

Реагенты Гриньяра образуют с α,β-ненасыщенными кетонами смесь продуктов 1,4- и 1,2-присоединения:

4

O

C6H5 CH CH C CH3 C2H5MgBr

1 2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OMgBr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OMgBr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3 +

C6H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2O

C6H5

 

 

CH

 

 

CH

 

C

 

 

 

 

CH

 

CH

 

C

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2H5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

C6H5

 

 

 

CH

 

 

CH2

 

 

C

 

CH3

+ C6H5

 

CH

 

CH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2H5

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2H5

4-фенил-2-гексанон (75%)

3-метил-5-фенил-4-пентен-3-ол (37%)

(продукт 1,4-присоединения)

(продукт 1,2-присоединения)

19.2. Ненасыщенные альдегиды и кетоны

489

Ниже показана последовательность стадий реакции 1,4-присоединения.

 

1

 

2

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

3

4

C6H5

 

CH

 

CH

 

C

 

O + C2H5MgBr

 

 

 

 

 

C6H5

 

 

 

CH

 

 

CH

 

 

 

C

 

 

OMgBr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2H5

 

 

CH3

C6H5

 

CH

 

CH

 

C

 

OMgBr + H2O

 

 

 

 

 

 

C6H5

 

 

 

CH

 

 

CH

 

C

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2H5

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2H5

 

 

 

 

CH3

C6H5

 

CH

 

CH

 

C

 

OH

 

 

 

C6H5

 

 

CH

 

CH2

 

 

C

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2H5

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

C2H5

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как и реакции сопряженных алкадиенов с электрофильными реагентами, реакции α,β-ненасыщенных альдегидов и кетонов с нуклеофильными реагентами подчиняются или кинетическому, или термодинамическому контролю.

1,2-Присоединение протекает быстрее, чем 1,4-присоединение и является преобладающим, если 1,2- и 1,4-аддукты не находятся в состоянии равновесия. Кинетическому контролю с образованием 1,2-аддукта, как правило, подчиняются реакции с сильноосновными нуклеофилами.

Слабоосновные нуклеофилы присоединяются к углеродному атому карбонильной группы обратимо, так что 1,2-аддукт оказывается в равновесии с медленно образующимся, но более стабильным 1,4-аддуктом. Реакции со слабоосновными нуклеофилами подчиняются термодинамическому контролю и сопровождаются образованием 1,4-аддукта.

Соотношение между 1,2- и 1,4-типами присоединения к α,β-ненасы- щенным альдегидам и кетонам иллюстрируется следующей схемой:

O

 

 

C

 

+ HY

 

 

быстрое

 

 

 

 

 

C

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2-присоединение

 

 

 

 

 

 

HO Y C

C C

менее стабильный

продукт

медленное 1,4-присоединение

HO

C

Y C C

быстрое

кето-енольное превращение

O

C Y C C H

более стабильный продукт

490

Глава 19. Альдегиды и кетоны

РЕАКЦИЯ МИХАЭЛЯ (ПРИСОЕДИНЕНИЕ ПО МИХАЭЛЮ)

Важной в синтетическом отношении реакцией сопряженного присоединения α,β-ненасыщенных кетонов является присоединение по Михаэлю

(1887 г.). В качестве нуклеофила в этой реакции часто выступают енолятионы, полученные из β-дикетонов. Такие карбанионы являются сопряженными основаниями сравнительно сильных СН-кислот и относятся к числу слабых оснований.

Низкая основность енолят-ионов β-дикетонов объясняется резонансной делокализацией отрицательного заряда в них:

O

H

CH3 + OH

(H2O)

O

O

 

 

O

O

 

 

 

CH3

 

 

CH3

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

O

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

низкоосновный нуклеофил

 

 

 

 

 

 

В реакции Михаэля низкоосновные С-нуклеофилы реагируют с α,β-не- насыщенными кетонами по типу 1,4-присоединения:

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

+ CH2

 

 

 

O

 

 

 

CH3

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KOH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH

 

C

 

CH3

 

 

 

 

C

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(метанол)

 

 

 

 

 

O

метилвинилкетон

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

2-метил-1,3-цикло-

2-метил-2-(3'-оксобутил)-

гександион

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,3-циклогександион

О реакциях Михаэля α,β-ненасыщенных кетонов с другими низкоосновными нуклеофилами — производными сильных СН-кислот — см. также в т. III, разд. 20.4.4.

Задача 19.10. Завершите следующую реакцию и предложите ее механизм. O

LiCu(CH3)2

CH3