Хиральные реагенты: Браун и CBS — Органическая химия для олимпиад

Хиральные реагенты: Браун и CBS

8 заданий

Реагенты Брауна: гидроборирование и альпин-боран

linkОпора

Хиральный терпен α-пинен дёшев в обоих энантиомерах, и Браун сделал из него хиральные бораны для гидроборирования (урок 118) и восстановления карбонильной группы (урок 200). Объёмные пинановые группы при атоме бора пропускают алкен или карбонильное соединение только с одной стороны.

Как работают хиральные бораны

  1. α-Пинен с \(\ce{BH3}\) (2 : 1) даёт диизопинокамфенилборан Ipc₂BH: две объёмные группы создают у атома бора хиральный «карман».
  2. Ipc₂BH гидроборирует цис-алкены одной гранью, а окисление \(\ce{H2O2}\) и NaOH (с сохранением конфигурации) даёт спирт с высоким ee. Транс- и тризамещённые алкены с Ipc₂BH реагируют плохо — для них берут IpcBH₂.
  3. Альпин-боран (продукт α-пинена и 9-BBN) восстанавливает альдегиды и ацетиленовые кетоны: атом водорода переходит от пинанового фрагмента через шестичленное переходное состояние, и α-пинен уходит.
  4. DIP-Cl (Ipc₂BCl) восстанавливает арилалкилкетоны.
  5. Энантиомер реагента даёт энантиомер продукта: (+)- и (−)-α-пинен приводят к противоположным спиртам.
\[\ce{2C10H16 + BH3 -> (C10H17)2BH}\ \ (\ce{Ipc2BH})\]

Примеры

1. IpcBH₂ и тризамещённый алкен. 1-Метилциклопентен с IpcBH₂, а затем с \(\ce{H2O2}\) и NaOH даёт транс-2-метилциклопентанол одним энантиомером: бор присоединяется к менее замещённому атому двойной связи, а окисление сохраняет конфигурацию.

2. Бензальдегид-1-d. Бензальдегид-1-d \(\ce{C6H5CDO}\) с альпин-бораном даёт \(\ce{C6H5CHD-OH}\) одним энантиомером: атом дейтерия создаёт стереоцентр.

errorАльпин-боран медленно восстанавливает обычные кетоны

Диалкилкетоны альпин-боран восстанавливает медленно, и за это время реагент частично распадается на α-пинен и 9-BBN, а ee падает. Поэтому его применяют для альдегидов и ацетиленовых кетонов.

edit_noteПопробуйте сами

Сколько стереоцентров у бензилового спирта-α-d \(\ce{C6H5CHDOH}\)?

expand_moreПоказать решение

Один: у атома углерода четыре разных заместителя — фенил, OH, H и D.

CBS и BINAL-H: восстановление кетонов

Каталитический вариант удобнее стехиометрических реагентов Брауна из первой части урока: катализатора CBS нужно всего 5–10 мол. %, а ee продукта часто выше 95 %. Сам катализатор — оксазаборолидин из дифенилпролинола, то есть снова продукт хирального пула (L-пролин).

Как предсказать продукт восстановления по CBS

  1. Катализатор — оксазаборолидин из (S)- или (R)-дифенилпролинола, восстановитель — \(\ce{BH3*THF}\).
  2. Кетон координируется атомом бора цикла (кислота Льюиса) так, что большая группа смотрит в сторону от заместителя катализатора; молекула \(\ce{BH3}\) связана с соседним атомом азота.
  3. Гидрид переходит к карбонильной группе через шестичленное переходное состояние, и катализатор освобождается.
  4. Селективность тем выше, чем сильнее различаются по размеру группы при C=O.
  5. BINAL-H (Нойори) — \(\ce{LiAlH4}\) с BINOL и этанолом: стехиометрический хиральный гидрид для арил- и алкинилкетонов.
Восстановление по Кори — Бакши — Шибате
Восстановление по Кори — Бакши — Шибате

Примеры

1. Циклогексилметилкетон. Циклогексилметилкетон с \(\ce{BH3*THF}\) и (S)-CBS (10 мол. %) даёт (R)-1-циклогексилэтанол: циклогексил — большая группа, метил — малая (рисунок выше).

2. BINAL-H. Ацетофенон \(\ce{C6H5COCH3}\) с (S)-BINAL-H даёт 1-фенилэтанол \(\ce{C6H5CH(OH)CH3}\) одним энантиомером (пример из пособия Сальникова).

errorCBS боится воды

Вода разлагает и \(\ce{BH3}\), и оксазаборолидин, а восстановление без катализатора идёт с нулевым ee. Поэтому реакцию проводят в сухом тетрагидрофуране.

edit_noteПопробуйте сами

Зачем в катализаторе CBS нужен атом азота?

expand_moreПоказать решение

Он связывает \(\ce{BH3}\) и активирует его как донор гидрида, а атом бора цикла одновременно координирует кетон.

push_pinГлавное

Стехиометрические хиральные реагенты из α-пинена: диизопинокамфеилборан Ipc₂BH гидроборирует цис-алкены одной гранью (после окисления — спирты с высоким ee), транс- и тризамещённые алкены — хуже (для них IpcBH₂); альпин-боран (α-пинен + 9-BBN, Мидленд) восстанавливает альдегиды и ацетиленовые кетоны через циклическое переходное состояние, пинен уходит; DIP-Cl — для арилалкилкетонов. BINAL-H (\(\ce{LiAlH4}\) + BINOL + EtOH, Нойори) восстанавливает арил- и алкинилкетоны. Каталитический метод — CBS: оксазаборолидин из дифенилпролинола (L-пролин) + \(\ce{BH3}\); кетон координируется атомом бора цикла большой группой в сторону от заместителя катализатора, гидрид переходит от борана, связанного с атомом азота; (S)-CBS + ацетофенон → (R)-1-фенилэтанол (ee около 97 %). Селективность тем выше, чем сильнее различаются по размеру группы при C=O.

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.