Присоединение по Михаэлю
Доноры и акцепторы
linkОпора
- Урок 253. α,β-Непредельные карбонильные соединения: 1,2- и 1,4-присоединение — выбирать реагент для нужного типа присоединения; восстановление по Люше
- Урок 276. Еноляты: кислотность α-водорода, LDA — выбирать основание, кинетический и термодинамический енолят
α,β-Непредельное карбонильное соединение — электрофил с двумя центрами (урок 253). Мягкий, стабилизированный енолят присоединяется не к карбонильной группе, а к β-атому двойной связи — это реакция Михаэля. Основание при этом нужно лишь в каталитическом количестве.
Как записать реакцию Михаэля
- Донор — соединение \(\ce{Z-CH2-Z}\) (\(pK_a\) 9–13) или нитроалкан с каталитическим количеством основания (этилат натрия, триэтиламин, гидроксид бензилтриметиламмония).
- Акцептор — сопряжённая система C=C–C=O (метилвинилкетон, акрилаты), C=C–CN (акрилонитрил) или C=C–\(\ce{NO2}\).
- Карбанион атакует β-атом, образуется енолят акцептора, и он отнимает протон у следующей молекулы донора; цикл замыкается, и основание не расходуется.
- Жёсткие нуклеофилы (литий- и магнийорганические соединения) присоединяются 1,2 (тема 20), а стабилизированные еноляты — 1,4.
Примеры
1. Нитроалкан. 2-Нитропропан с акрилонитрилом в присутствии основания даёт 4-метил-4-нитропентаннитрил.
2. Ацетоуксусный эфир. Ацетоуксусный эфир с акрилонитрилом в присутствии каталитического количества этилата натрия даёт этил-2-ацетил-4-цианобутаноат.
errorОснование — каталитическое
Промежуточный енолят достаточно основен, чтобы отнять протон у следующей молекулы донора, поэтому один раз образовавшийся анион поддерживает всю реакцию.
edit_noteПопробуйте сами
Что даст малоновый эфир с акрилонитрилом в присутствии каталитического количества этилата натрия?
expand_moreПоказать решение
Диэтил-2-(2-цианоэтил)малонат.
1,5-Дикарбонилы и ретросинтез
Продукт реакции Михаэля из первой части урока — соединение с двумя карбонильными группами, разделёнными тремя атомами углерода. Узнав этот фрагмент в целевой молекуле, можно мысленно разорвать связь и найти донор и акцептор. Такой ретросинтетический анализ помогает планировать синтез.
Как разобрать 1,5-дикарбонильное соединение
- Пронумеруйте атомы: группа C=O (1), затем атомы 2, 3, 4 и вторая группа C=O (5).
- Разорвите связь C2–C3 или C3–C4: часть с группой C=O и будущей связью C=C — акцептор (енон), а часть с α-атомом и другой группой C=O — донор (енолят).
- Если донор — простой кетон или кислота, возьмите «активированный» эквивалент (ацетоуксусный или малоновый эфир), а затем проведите декарбоксилирование.
- 1,5-Дикетон в щёлочи может замкнуться в циклогексенон (аннелирование по Робинсону, урок 294).
Примеры
1. Ретросинтез кетокислоты. В 5-оксо-3-фенилгексановой кислоте \(\ce{CH3COCH2CH(C6H5)CH2COOH}\) разрывают связь C2–C3: малоновый эфир присоединяют к бензилиденацетону, а затем гидролизуют и декарбоксилируют.
2. Продукт с циклогексеноном. Диэтил-2-(3-оксоциклогексил)малонат \(\ce{C13H20O5}\) с рисунка в первой части урока разбирают по связи между атомом малоната и кольцом: донор — малоновый эфир, акцептор — циклогекс-2-енон.
errorСчитайте до пяти
Между карбонильными атомами углерода должно быть три атома. Если их два (1,4) или один (1,3), это не реакция Михаэля, а алкилирование α-галогенкетоном или конденсация Кляйзена.
edit_noteПопробуйте сами
Из каких партнёров собрать 5-оксо-5-фенилпентаннитрил?
expand_moreПоказать решение
Из енолята ацетофенона и акрилонитрила.
push_pinГлавное
Донор Михаэля — стабилизированный карбанион (еноляты малонового и ацетоуксусного эфиров, 1,3-дикетонов, нитроалканы, цианоацетаты; также енамины и купраты), акцептор — α,β-непредельный кетон, альдегид, эфир, нитрил или нитроалкен. Донор присоединяется к β-атому (1,4), промежуточный енолят протонируется; основания нужно лишь каталитическое количество. С карбонильным донором продукт — 1,5-дикарбонильное соединение: связь между α-атомом донора и β-атомом акцептора — «шов», по которому его разбирают в ретросинтезе.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.