Еноляты: кислотность α-водорода, LDA — Органическая химия для олимпиад

Еноляты: кислотность α-водорода, LDA

8 заданий

Кислотность α-водорода

linkОпора

Атом водорода при α-атоме кислый не потому, что связь C–H слаба, а потому, что образующийся анион устойчив: его заряд делокализуется на атом кислорода (урок 26). Чем лучше делокализован заряд, тем кислее атом водорода и тем более слабое основание нужно, чтобы его оторвать. Сравнивая \(pK_a\) субстрата и сопряжённой кислоты основания, можно предсказать, превратится ли субстрат в енолят нацело.

Как сравнить кислотность и выбрать основание

  1. Чем лучше делокализован заряд аниона, тем кислее α-атом водорода.
  2. Кислотность убывает в ряду: альдегид (\(pK_a\) 17) > кетон (19–20) > сложный эфир и нитрил (25) > амид (30). Неподелённая пара группы OR или \(\ce{NR2}\) сама сопряжена с группой C=O и мешает ей принять заряд.
  3. Если у одного атома углерода две акцепторные группы, заряд делокализуется на обе, и \(pK_a\) снижается до 9–13.
  4. Основания (в скобках — \(pK_a\) сопряжённой кислоты): \(\ce{Et3N}\) (11), NaOH (15,7), NaOEt (16), t-BuOK (18), NaH (35), LDA (36).
  5. Равновесие сдвинуто в сторону более слабой кислоты: \(K = 10^{\,pK_a(\ce{BH}) - pK_a(\text{субстрата})}\).
Соединение\(pK_a\) (α-H)
этан≈ 50
этилацетат25
ацетонитрил25
ацетон19
ацетальдегид17
диэтилмалонат13
ацетоуксусный эфир11
нитрометан10
пентан-2,4-дион9
Енолят-ион: отрицательный заряд распределён между α-атомом углерода и атомом кислорода
Енолят-ион: отрицательный заряд распределён между α-атомом углерода и атомом кислорода

Примеры

1. Малоновый эфир и этилат. Диэтилмалонат \(\ce{CH2(COOC2H5)2}\) (\(pK_a\) 13) с этилатом натрия (сопряжённая кислота — этанол, \(pK_a\) 16): \(K = 10^{16-13} = 10^{3}\), и енолят образуется практически нацело.

2. Сложный эфир и LDA. Этилацетат \(\ce{CH3COOC2H5}\) (\(pK_a\) 25) с LDA (\(pK_a\) сопряжённой кислоты 36): \(K = 10^{11}\), и енолят сложного эфира образуется нацело и необратимо.

errorОснование и нуклеофил — не одно и то же

LDA — сильное, но пространственно затруднённое основание: к группе C=O оно не присоединяется, а только отнимает протон. Этилат и гидроксид — ещё и нуклеофилы: со сложными эфирами они вызывают переэтерификацию и омыление.

edit_noteПопробуйте сами

Можно ли нацело превратить ацетоуксусный эфир в енолят действием этилата натрия?

expand_moreПоказать решение

Да: \(pK_a\) ацетоуксусного эфира 11, а этанола 16, поэтому равновесие сдвинуто вправо на пять порядков.

Кинетический и термодинамический еноляты

У несимметричного кетона два α-атома, и от условий зависит, какой из них потеряет протон. Как и при присоединении к диенам (урок 159), здесь различают кинетический и термодинамический контроль. Быстрее образуется енолят по менее замещённому, более доступному α-атому, а устойчивее енолят с более замещённой двойной связью.

Как выбрать условия

  1. Кинетический енолят (с менее замещённой связью C=C) получают действием LDA в ТГФ при −78 °C за короткое время: кетон прибавляют к избытку основания, депротонирование необратимо, и выигрывает самый доступный атом водорода.
  2. Термодинамический енолят (с более замещённой связью C=C) получают более слабым основанием (NaOEt, t-BuOK, NaH) при комнатной температуре или при нагревании и небольшом избытке кетона: протоны переходят между молекулами, устанавливается равновесие, и побеждает более устойчивый енолят.
  3. Енолят закрепляют: с \(\ce{Me3SiCl}\) получается силиловый эфир енола (урок 285), а с алкилгалогенидом — α-алкилкетон (урок 281).
2-Метилциклогексанон даёт с LDA при −78 °C кинетический енолят, а с этилатом натрия при 25 °C — термодинамический
2-Метилциклогексанон даёт с LDA при −78 °C кинетический енолят, а с этилатом натрия при 25 °C — термодинамический

Примеры

1. Кинетический енолят. Бутанон с LDA в ТГФ при −78 °C даёт енолят \(\ce{CH2=C(O^-)CH2CH3}\) — по атому C1.

2. Термодинамический енолят. Бутанон с гидридом натрия при 25 °C даёт преимущественно енолят \(\ce{CH3C(O^-)=CHCH3}\) — по атому C3.

errorКинетический — значит быстрый, а не «менее кислый»

Решает скорость: LDA — объёмное основание, и атом водорода у менее замещённого атома углерода для него доступнее. При −78 °C обратной реакции нет, и енолят не успевает превратиться в более устойчивый.

edit_noteПопробуйте сами

Какой енолят образует фенилацетон \(\ce{C6H5CH2COCH3}\) с этилатом натрия?

expand_moreПоказать решение

\(\ce{C6H5CH=C(O^-)CH3}\): двойная связь C=C сопряжена с кольцом, поэтому этот енолят устойчивее, а бензильный атом водорода к тому же кислее.

push_pinГлавное

α-H альдегидов и кетонов кислые (\(pK_a\) 17–20), сложных эфиров и нитрилов — слабее (≈ 25), 1,3-дикарбонильных соединений — намного сильнее (9–13): заряд енолята уходит на кислород (на два атома O). Основание депротонирует субстрат нацело, если его сопряжённая кислота слабее субстрата на несколько единиц \(pK_a\): кетон — LDA (диизопропиламин, \(pK_a\) 36), NaH, \(\ce{NaNH2}\); алкоксиды и гидроксид дают лишь равновесную долю енолята кетона, но нацело депротонируют 1,3-дикарбонилы. Несимметричный кетон с LDA при −78 °C даёт кинетический (менее замещённый) енолят, с алкоксидом при комнатной температуре — термодинамический (более замещённый).

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.