Цинк-, медь- и самарийорганические реагенты — Органическая химия для олимпиад

Цинк-, медь- и самарийорганические реагенты

8 заданий

Цинк и медь

linkОпора

Чем менее полярна связь металл–углерод, тем мягче и избирательнее реагент. Реактив Гриньяра атакует почти любую карбонильную группу, а цинк- и медьорганические соединения не затрагивают многие функциональные группы. С купратами мы уже встречались в уроке 204: они присоединяются к α,β-непредельным кетонам в положение 4 и замещают галоген у атома sp². В этой части урока мы соберём их свойства вместе и сравним с цинкорганическими реагентами.

Как выбрать мягкий реагент

  1. Цинкорганические соединения RZnX и \(\ce{R2Zn}\) малоосновны и не реагируют со сложными эфирами, нитрилами и кетонами. На этом основаны реакция Реформатского (урок 249), реакция Симмонса — Смита (урок 128) и сочетание Негиши, которое мы разберём в этой теме.
  2. Купраты \(\ce{R2CuLi}\) получают из двух эквивалентов RLi и иодида меди(I). Они присоединяются к α,β-непредельным кетонам в положение 4, а триметилхлорсилан ускоряет реакцию и связывает енолят в виде силилового эфира.
  3. Купрат замещает галоген у атома sp² в винил- и арилгалогенидах с сохранением геометрии двойной связи, а с хлорангидридом при −78 °C даёт кетон.
  4. Эпоксид купрат раскрывает по менее замещённому атому углерода.
  5. С аллильными галогенидами и ацетатами купрат реагирует по механизму \(S_N2'\): атакует конец аллильной системы, и двойная связь смещается.
\[\ce{R2CuLi + R'X -> R-R' + RCu + LiX}\]

Примеры

1. Геометрия сохраняется. (Z)-1-Бром-2-фенилэтен реагирует с дибутилкупратом лития, и бутильная группа занимает место брома. Геометрия двойной связи не меняется: образуется (Z)-гекс-1-ен-1-илбензол.

Бутил замещает бром, геометрия сохраняется
Бутил замещает бром, геометрия сохраняется

2. Присоединение в положение 4. Пент-3-ен-2-он присоединяет метильную группу диметилкупрата лития к β-атому углерода. После гидролиза образуется 4-метилпентан-2-он.

Метил присоединяется к β-атому углерода
Метил присоединяется к β-атому углерода

errorКупрат не трогает кетон

При −78 °C купрат реагирует с хлорангидридом, но не с образовавшимся кетоном, поэтому реакция останавливается на стадии кетона. Реактив Гриньяра в тех же условиях превратил бы кетон в третичный спирт.

edit_noteПопробуйте сами

Что даст бензоилхлорид с диметилкупратом лития при −78 °C?

expand_moreПоказать решение

Ацетофенон: метильная группа замещает хлор, а кетон с купратом не реагирует.

Иодид самария(II)

Реагенты первой части урока переносят на субстрат алкильную группу вместе с парой электронов. Иодид самария(II) действует иначе: он отдаёт электроны по одному. Присоединив электрон, карбонильная группа превращается в кетил — анион-радикал, который может замкнуть цикл на двойную связь той же молекулы или соединиться со вторым кетилом. Поэтому \(\ce{SmI2}\) открывает радикальные пути, недоступные реактиву Гриньяра.

Как использовать иодид самария(II)

  1. \(\ce{SmI2}\) (реагент Кагана) получают из самария и 1,2-дииодэтана в ТГФ. Это одноэлектронный восстановитель, а добавка гексаметилфосфортриамида (HMPA) делает его ещё сильнее.
  2. В реакции барбьевского типа (Каган — Моландер) алкилгалогенид, кетон и два эквивалента \(\ce{SmI2}\) дают третичный спирт даже из пространственно затруднённого кетона.
  3. Кетил присоединяется к двойной связи C=C той же молекулы (кетил-олефиновая циклизация), и образуются циклопентанолы и циклогексанолы.
  4. Два кетила соединяются друг с другом (пинаконовое сочетание), и из альдегида или кетона образуется 1,2-диол.
  5. \(\ce{SmI2}\) восстановительно отщепляет гетероатом от α-положения кетона: α-галоген-, α-ацетокси- и α-сульфонилкетоны превращаются в кетоны.
Иодид самария(II): реакция Барбье и кетил-олефиновая циклизация
Иодид самария(II): реакция Барбье и кетил-олефиновая циклизация

Примеры

1. Третичный спирт. Бутанон с 1-иодбутаном и двумя эквивалентами иодида самария(II) даёт 3-метилгептан-3-ол.

Бутил присоединяется к карбонильному атому
Бутил присоединяется к карбонильному атому

2. Пинаконовое сочетание. Без алкилгалогенида кетилы бензальдегида соединяются друг с другом, и образуется 1,2-дифенилэтан-1,2-диол.

Два кетила соединяются в диол
Два кетила соединяются в диол

errorЭлектроны переходят по одному

Иодид самария(II) передаёт электроны по одному, поэтому в реакции участвуют кетилы и радикалы. Они замыкают циклы на двойные связи, чего не бывает у реактивов Гриньяра.

edit_noteПопробуйте сами

Что даст 2-хлорциклогексанон с иодидом самария(II) в присутствии метанола?

expand_moreПоказать решение

Циклогексанон: атом хлора в α-положении отщепляется восстановительно.

push_pinГлавное

Цинкорганика малоосновна и терпит эфиры, нитрилы и кетоны: Реформатский, Симмонс — Смит, Негиши. Купраты \(\ce{R2CuLi}\) присоединяются 1,4 к енонам (с \(\ce{Me3SiCl}\) енолят ловится как силиловый эфир), замещают галоген у sp²-атома с сохранением геометрии, открывают эпоксиды по менее затруднённому атому, с хлорангидридами дают кетоны, с аллильными электрофилами — \(S_N2^{\prime}\). \(\ce{SmI2}\) (реагент Кагана) — одноэлектронный восстановитель: реакции барбьевского типа (2 экв. на связь C–C), кетил-олефиновые циклизации, пинаконовое сочетание, отщепление α-гетероатомов у кетонов.

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.