Перегруппировка Фаворского
Механизм: через циклопропанон
linkОпора
- Урок 277. α-Галогенирование — галогенировать кетоны в кислой и щелочной среде
α-Галогенкетон из урока 277 в присутствии алкоксида или гидроксида перегруппировывается: атом галогена уходит, а углеродный скелет перестраивается через напряжённый циклопропанон. Эту реакцию открыл Алексей Фаворский, и она называется перегруппировкой Фаворского; не путайте её с присоединением ацетилена к кетону из урока 249. Продукт — производное кислоты с тем же числом атомов углерода.
Как предсказать продукт перегруппировки Фаворского
- Нужен атом водорода при α′-атоме — с другой стороны от группы C=O, не у галогена.
- Алкоксид-ион отрывает α′-протон, и енолят атакует атом углерода, связанный с галогеном (внутримолекулярное \(S_N2\)): образуется циклопропанон.
- Алкоксид-ион присоединяется к группе C=O циклопропанона.
- Цикл раскрывается по связи, которая даёт более устойчивый карбанион (бензильный > первичный > вторичный > третичный), и карбанион протонируется.
- С алкоксидом получается сложный эфир, с гидроксидом — кислота, со вторичным амином — амид; число атомов углерода не меняется.
Примеры
1. Симметричный циклопропанон. Хлорацетон с метилатом натрия даёт метилпропаноат: циклопропанон симметричен, и любое раскрытие даёт один продукт.
2. Выбор связи. 3-Хлорбутан-2-он с метилатом натрия даёт метил-2-метилпропаноат: при раскрытии цикла образуется первичный карбанион, а не вторичный.
errorГалогена в продукте нет
Бывший карбонильный атом углерода кетона в продукте несёт группу COOR, а галоген и α′-атом водорода уходят.
edit_noteПопробуйте сами
Что даст 2-хлорциклогексанон с диэтиламином?
expand_moreПоказать решение
N,N-Диэтилциклопентанкарбоксамид.
Сужение цикла
Для циклических α-галогенкетонов перегруппировка из первой части урока — удобный способ отрезать от кольца один атом. Бывший карбонильный атом углерода выходит из цикла и становится атомом углерода группы COOR. Так получают производные циклопентан- и циклобутанкарбоновых кислот и строят напряжённые каркасы.
Как сузить цикл
- Циклический α-галогенкетон с n атомами в кольце даёт производное циклоалканкарбоновой кислоты с n − 1 атомами в кольце.
- Нуклеофил задаёт функцию: метилат даёт метиловый эфир, гидроксид — кислоту, вторичный амин — амид.
- Так строят напряжённые каркасы: при синтезе кубана цикл сужали дважды.
- Если α′-атомов водорода нет, механизм другой (квазифаворский): нуклеофил присоединяется к группе C=O, алкильная группа мигрирует и вытесняет галоген; результат — тоже сужение цикла.
Примеры
1. Восьмичленный цикл. 2-Хлорциклооктанон с метилатом натрия даёт метилциклогептанкарбоксилат.
2. Амид. 2-Бромциклогексанон с пиперидином даёт циклопентил(пиперидин-1-ил)метанон — амид циклопентанкарбоновой кислоты.
errorСчитайте атомы кольца
Кольцо теряет ровно один атом: бывший карбонильный атом углерода выходит из цикла и становится атомом углерода группы COOR.
edit_noteПопробуйте сами
Сколько атомов в кольце продукта перегруппировки Фаворского 2-хлорциклододеканона?
expand_moreПоказать решение
Одиннадцать: образуется производное циклоундеканкарбоновой кислоты.
push_pinГлавное
α-Галогенкетон, у которого есть α′-H, с алкоксидом (гидроксидом, амином) перегруппировывается в сложный эфир (кислоту, амид) с тем же числом атомов C. Механизм: енолят по α′-атому замещает галоген внутримолекулярно → циклопропанон → нуклеофил присоединяется к C=O → трёхчленный цикл раскрывается так, чтобы образовался более устойчивый карбанион (бензильный > первичный > вторичный). Циклические α-галогенкетоны дают кольцо на один атом меньше с группой COOR — сужение цикла.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.