BORON - ΒΟΡΙΟ SBS001. Boron has a vacant p-orbital - Το βόριο έχει ένα άδειο π-τροχιακό. H B. H empty p orbital H H άδειο π-τροχιακό diborane

Transcript

1 oron has a vacant p-orbital - Το βόριο έχει ένα άδειο π-τροχιακό. N - ΒΟΡΙΟ SS001 empty p orbital άδειο π-τροχιακό diborane borane διβοράνιο βοράνιο (a) Vacant p-orbital lone pair of e - s (Lewis base) neutral species or (b) vacant p-orbital nucleophile negatively charged tetrahedral anion. (α) Άδειο π-τροχιακό μονήρες ζεύγος e - (Βάση Lewis) ουδέτερα είδη ή (β) άδειο π-τροχιακό πυρηνόφιλο αρνητικά φορτισμένο τετραεδρικό ανιόν (a) S real rxn πραγματική αντίδραση S (b) imaginary rxn φανταστική αντίδραση planar επίπεδο tetrahedral τετραεδρικό planar επίπεδο tetrahedral τετραεδρικό

2 ydroboration-the addition of boron hydrides to alkenes and alkynes. SS002 Υδροβορίωση - η προσθήκη βορονικών υδριδίων σε αλκένια και αλκύνια (1) orane (electrophile) alkene (nucleophile) borane in which one of the hydrogen atoms has been replaced by an alkane. (1) Βοράνιο(ηλεκτρονιόφιλο) αλκένιο(πυρηνόφιλο) βοράνιο στο οποίο ένα από τα άτομα υδρογόνου αντικαταστάθηκε από ένα αλκάνιο. (1) hydroboration υδροβορίωση Monoalkyl borane ( 2 ) Μονοάλκυλ βοράνιο ( 2 ) (2) hydroboration υδροβορίωση Dialkyl borane ( 2 ) Διάλκυλ βοράνιο ( 2 ) (3) hydroboration υδροβορίωση Trialkyl borane ( 3 ) Τριάλκυλ βοράνιο ( 3 )

3 ydroboration is regioselective-boron always adds to the end of alkene. SS003 Η υδροβορίωση είναι τοποεκλεκτική - το βόριο πάντα προστίθεται στο τέλος του αλκενίου warning: this is NT the complete mechanism ΠΡΟΣΟΧΗ: αυτός δεν είναι ο ολοκληρωμένος μηχανισμός What really happens: Αυτό που πραγματικά συμβαίνει είναι:

4 Monoalkyl borane ( 2 ) 2 2 Μονοάλκυλ βοράνιο alcohol αλκοόλη SS004 hydrogenation υδρογόνωση [] 2 2, Na The - attacks the neutral cleaves - alkyl bond releases the alcohol Το ΟΗ - χτυπά το ουδέτερο Β ανοίγει τον Β-Ο αλκυλ δεσμό ελευθερώνει την αλκοόλη 2 [] 2 2, Na 2 goes backwards & forwards between planar neutral structures anionic Td structures Το Β μπορεί να πάρει τόσο επίπεδες ουδέτερες όσο και ανιονικές τετραεδρικές δομές alcohol αλκοόλη Na Βορίου. stable ( 3 ) neutral, 3 atoms donating e - s into the empty p orbital on. σταθερό ( 3 ) ουδέτερο, 3 άτομα Ο προσφέρουν e- στο άδειο π-τροχιακό του stable boric acid σταθερό βορικό οξύ

5 2 water (cis addition) alcohol ( - going to the less substituted end of the alkene). 2 νερό (cis προσθήκη) αλκοόλη ( το ΟΗ - πηγαίνει στο λιγότερο υποκατεστημένο άκρο του αλκενίου) SS005 3.TF 2 Na 2 C 3, o C 100% earrangement-migration of the carbon to oxygen (cf. aeyer-villiger rearrangement). Αναδιάταξη-μετακίνηση από τον άνθρακα στο οξυγόνο (βλ.αναδιάταξη aeyer-villiger) C 3 Na Same alcohol can be made by aeyer-villiger rearrangement (stereochem. is set up before V step). Με τον ίδιο τρόπο μπορεί να γίνει και η αλκοόλη με αναδιάταξη V(η στερεοχημεία καθορίζεται στο προηγούμενο στάδιο) 2 2 2

6 xymercuration-gives the anti product (whereas hydroboration adds syn to the alkene). SS006 Οξυυδραργύρωση-δίνει το anti προϊόν (ενώ η υδροβορίωση προστίθεται συν στο αλκένιο) gac gac g(ac) 2 2 Na 4 gac ydroboration-oxidation is normally done via the trialkyl borane the stability of compounds. Υδροβορίωση-οξείδωση γίνεται κανονικά μέσω του τριάλκυλ βορανίου η σταθερότητα των ενώσεων 3 molecules 3 μόρια rearrangement x 2 αναδιάταξη 2 hydrolysis υδρόλυση 3 molecules 3 μόρια () 3

7 If we have a mixed trialkyl borane, all the alkyl groups migrate: xidation ydrolysis Alcohols SS007 Αν έχουμε ασύμμετρο τριάλκυλ βοράνιο, όλες οι αλκυλ ομάδες μετακινούνται: Οξείδωση Υδρόλυση Αλκοόλες 2 Na Na, TF, rt 96% 99% ulky substituents the selectivity of hydroboration. Ογκώδεις υποκαταστάτες την εκλεκτικότητα της υδροβορίωσης 3 very slow πολύ αργά "Thexyl borane" Thexyl borane often written as Th 2 and drawn as: 2 Το thexyl βοράνιο συχνά γράφεται ως Th 2 και σχεδιάζεται ως:

8 2 nd hydroboration is fast intramolecular (regioselectivity is under thermodynamic control). Η 2η υδροβορίωση είναι γρήγορη ενδομοριακή(τοποεκλεκτικότητα ελέγχεται θερμοδυναμικά) 3 rd hydroboration is very slow. Η 3η υδροβορίωση είναι πολύ αργή SS fast γρήγορα = cycloocta-1,5-diene κυκλοοκτα-1,5-διένιο 9-N often drawn as: 9-N συχνά σχεδιάζεται ως: 9-N Simple trialkyl alkene borane disiamylborane (very regioselective, hindered structure). Απλό τριάλκυλ αλκένιο βοράνιο δισιαμυλβοράνιο(πολύ τοποεκλεκτικό, παρεμποδισμένη δομή). 3 fast γρήγορα 2 3 fast γρήγορα disiamylborane or Sia 2 δισιαμυλβοράνιο ή Sia 2 very slow πολύ αργά 3

9 ulkier boranes Πιο ογκώδη βοράνια G enhance regioselectivity of hydroboration of trisubstituted alkenes. αυξημένη τοποεκλεκτικότητα της υδροβορίωσης των τριυποκατεστημένων αλκενίων high diastereoselectivity if there is a stereogenic centre next to the alkene. ψηλή διαστερεοεκλεκτικότητα αν υπάρχει στερεογονικό κέντρο δίπλα από το αλκένιο SS009 n-u n-u 1. Th 2, TF n-u n-u n-u n-u /Na 72% 8 : 1 Attack occurs syn to the group and anti to the larger butyl group. Η προσβολή γίνεται συν στην ΟΗ ομάδα και αντι στη μεγαλύτερη βουτυλ ομάδα. n-u n-u 2 TF n-u 2 n-u 2 2 Na n-u n-u

10 Alkynes Vinyl boranes [] nol Αλκύνια Βινυλο βοράνια [] Ενόλη Tautomerization Ταυτομερισμός Aldehyde Αλδεϋδη SS010 Sia 2 Sia 2 -vinyl borane Ε- βινυλο βοράνιο Na Na, TF, rt 79% C- bonds can be transformed stereospecifically into C-X, where X =, N or C. Y is a L.G. Οι δεσμοί C- μπορούν να μετατραπούν στερεοειδικά σε C-X, όπου Χ=Ο,Ν ή C. Y αποχωρούσα ομάδα X Y X Y rearrangement αναδιάταξη X 2 X

11 ydroboration-amination of pipene regioselective syn addition of ammonia across the alkene (from the less hindered side). SS011 Υδροβορίωση-κίνηση του πιπενίου τοποεκλεκτική συν προσθήκη της αμμωνίας κατά μήκος του αλκενίου (από τη λιγότερο παρεμποδισμένη πλευρά) NS 3 N 2 42% hydroboration from underneath υδροβορίωση από την κάτω πλευρά 3 2 N S 3 3 N S3

12 The order in which groups migrate from boron to carbon is: n-alkyl > s-alkyl > t-alkyl. Η σειρά με την οποία οι ομάδες μετακινούνται από το βόριο στον άνθρακα είναι: SS012 C- bond G. C-C bond. r t-uk 42% t-u t-uk r C 2 r C 2

13 Difference between aeyer-villiger rearrangement and boron chemistry Διαφορά μεταξύ αναδιάταξης aeyer-villiger και χημείας του Βορίου SS013 The aeyer-villiger rearrangement- the transition state has a positive charge. Αναδιάταξη aeyer-villiger-η μεταβατική κατάσταση έχει θετικό φορτίο 1 2 δ C C 2 δ- In boron rearrangements the whole transition state has a negative charge. Στις αναδιατάξεις του βορίου η μεταβατική κατάσταση έχει αρνητικό φορτίο δ- δ

14 ridged bicyclic ketones peroxy-acids more migration of the 1 o alkyl group than 2 o. SS014 Γεφυρωμένες δικυκλικές κετόνες υπεροξέα μεγαλύτερη μετακίνηση της πρωτοταγούς αλκυλικής ομάδας παρά της δευτεροταγούς 2 o 3 o major product κύριο προϊόν minor product δευτερεύον προϊόν

15 Alkyl and crotyl boranes react using the double bond. SS015 Αλκυλικά και κροτυλικά βοράνια αντιδρούν χρησιμοποιώντας το διπλό δεσμό L L L L L L 2 2 Na ther allylic organometallic reagents frequently react with 1,3-rearrangement. Άλλα αλλυλικά οργανομεταλλικά αντιδραστήρια συχνά αντιδρούν με 1,3-αναδιάταξη M direct addition απευθείας προσθήκη M M rearrangement αναδιάταξη

16 Allylic rearrangement-even Grignard reagents react with aldehydes via a cyclic 6-membered TS. SS016 Αλλυλική αναδιάταξη-ακόμα και τα αντιδραστήρια Grignard αντιδρούν με αλδεϋδες μέσω μιας κυκλικής 6-μελούς μεταβατικής κατάστασης Mgr r Mg rmg 3 nantioselective allylation is possible with optically pure ligands on boron. Εναντιοεκλεκτική αλλυλίωση είναι πιθανή με οπτικά ενεργούς υποκαταστάτες στο βόριο t o C instantaneous αμέσως almost enantiomerically pure σχεδόν εναντιομερικώς καθαρό carene καρένιο

17 (a) -Crotyl boranes (or boronates) aldehyde anti homoallylic alcohols via chair TS in which the aldehyde group adopts a pseudoequatorial position to minimize steric repulsion. SS017 (α) Ε-κροτυλικά βοράνια(ή βορονικά) αλδεϋδη αντι ομοαλλυλικές αλκοόλες μέσω ΜΚ ανακλίντρου στην οποία η αλδεϋδική ομάδα υιοθετά μια ψευδοϊσημερινή θέση για να ελαχιστοποιήσει στερική παρεμπόδιση. -crotyl boronate Ε-κροτυλo βορονικό L favoured equatorial in transition state στη μεταβατική κατάσταση το ισημερινό προτιμάται L L L -78 o C [] anti αντι staggered conformation διαβαθμισμένη διαμόρφωση L L disfavoured axial το αξονικό δεν προτιμάται

18 (b) Z-Crotyl boranes (or boronates) aldehyde syn homoallylic alcohols. SS018 (β) Ζ-κροτυλο βοράνια (ή βορονικά) αλδεϋδη συν ομοαλλυλική αλκοόλη Z-Crotyl boronate Ζ-κροτυλο βορονικό -78 o C syn συν L L L L [] staggered conformation διαβαθμισμένη διαμόρφωση favoured equatorial in transition state στη μεταβατική κατάσταση το ισημερινό προτιμάται L L disfavoured axial το αξονικό δεν προτιμάται

19 Chiral ligand on boron allows the production of a single enantiomer of a single diastereoisomer. Χειρικός υποκαταστάτης στο βόριο επιτρέπει την παραγωγή απλού εναντιομερούς?ενός? απλού διαστερεοϊσομερούς SS019 absolute stereochemistry of the ligand is the same η απόλυτη στερεοχημεία του υποκαταστάτη είναι ίδια 2 geometry of the crotyl group is different η γεωμετρία της κροτυλο ομάδας είναι διαφορετική t 2-78 o C 99% one diastereoisomer 94-98% ee t 2 2 Z -78 o C 99% one diastereoisomer 94-98% ee

20 -valency = 4 - σθένος = 4 -forms tetrahedral compounds - σχηματίζει τετραεδρικές ενώσεις SILICN - ΠΥΡΙΤΙΟ SS020 g. Si 3 Si Si Si a useful electrophile χρήσιμο ηλεκτρονιόφιλο a protected alcohol προστατευμένη αλκοόλη an allyl silane αλλυλo σιλάνιο a silyl benzene σιλυλο-βενζόλιο Si electronegativity < C, Si ηλεκτροαρνητικότητα < C C-Si bonds are polarized towards the C makes Si susceptible to attack by Nuc. Οι δεσμοί C-Si πολώνονται προς τον C το Si γίνεται ευάλωτο να προσβληθεί από Nuc. δ- C Si δ Si has an affinity for electronegative atoms. Si έχει προτίμηση για ηλεκτροαρνητικά άτομα t-u F Si u 4 NF t-u Si F t-u Si F a protected alcohol pentacovalent Si alcohol προστατευμένη αλκοόλη πεντασθενές Si αλκοόλη

21 S N 2 process at silicon. SS021 S N 2 μηχανισμός στο πυρίτιο 2 hydroboration υδροβορίωση Na 2 [] Na hydrolysis υδρόλυση tetrahedral τετραεδρικό Β 2 hydrolysis υδρόλυση The silicon aeyer-villiger rearrangement Η αναδιάταξη aeyer-villiger στο πυρίτιο X Si 2 2 X Si X Si Na [] pentacovalent Si πεντασθενές Si rearrangement αναδιάταξη also via pentacovalent silicon επίσης μέσω πεντασθενούς πυριτίου hydrolysis

22 Differences between the 'S N 2' reaction at silicon and the S N 2 reaction at carbon. Διαφορές μεταξύ του 'S N 2' μηχανισμού στο πυρίτιο και του 'S N 2' μηχανισμού στον άνθρακα SS022 S N 2 unfavourable δεν ευνοείται X C S N 1 C stable t-butyl cation σταθερό t-βουτυλo κατιόν X C X Si S N 1 does not occur δε συμβαίνει X Si "S N 2" very favourable πολύ ευνοϊκό X Si stable silicon anion σταθερό ανιόν πυριτίου X Si The best nucleophiles for silicon are charged and based on highly electronegative atoms e.g. F, and. Τα καλύτερα πυρηνόφιλα για το πυρίτιο είναι φορτισμένα και βασισμένα σε πολύ ηλεκτροαρνητικά άτομα π.χ F,, 3 Si X Si 3 X "S N 2" S N 2

23 When the 3 Si group is removed with -, the product is the silyl ether 'hexamethyldisiloxane'. Όταν η 3 Si ομάδα φεύγει με το ΟΗ -, το προϊόν είναι ο σιλυλο-αιθέρας 'εξαμεθυλοδισιλοξάνιο' SS023 3 Si X 3 Si 3 Si 3 Si X 3 Si Si 3 Acetal formation-silylation occurs 2x at the carbonyl and the final L.G. is hexamethyldisiloxane. Ακεταλική διαμόρφωση-πυριτίωση γίνεται 2 φορές στο καρβονυλικό Ο και η τελική Α.Ο είναι το εξαμεθυλοδισιλοξάνιο. 3 Si Tf Si 3 Si 3 Si 3 3 Si Tf Si 3 Si 3 94%

24 Silyl enol ether formation- silylation of carbonyl addition of a weak base (to remove the SS024 after silylation). Σχηματισμός σιλυλο-ενολικού αιθέρα-πυριτίωση του καρβονυλικού Ο προσθήκη ασθενούς βάσης(για να απομακρύνει το μετά την πυριτίωση) 3 Si 3 Si Tf 3 Si Nt 3 Acetal silyl enol ether aldol style condensation. 85% Ακετάλη σιλυλο-ενολικός αιθέρας αλδολική συμπύκνωση 3 Si Tf Si 3 Si 3 Si 3 Tf 89% Silyl ethers are versatile protecting groups for alcohols. Σιλυλο-αιθέρες είναι πολύ καλές προστατευτικές ομάδες για αλκοόλες

25 SS025 Si Si Si Si 3 Si t-u 2 Si t-u 2 Si i-pr 3 Si TMS TDMS TDPS TIPS The large steric bulk of the TDPS group helps to selectively protect unhindered primary alcohols. Ο μεγάλος στερικός όγκος της ομάδας TDPS βοηθά στο να προστατεύει εκλεκτικά, ανεμπόδιστες πρωτοταγείς αλκοόλες t-u Si N N DMF t-u Si TDPS diol διόλη imidazole ιμιδαζόλη TDPS ether αιθέρας TDPS

26 Acidic proton on terminal alkynes can be removed by very strong bases such as organometallic reagents e.g. Grignards, Li. Το όξινο πρωτόνιο σε τελικό αλκύνιο μπορεί να φύγει με πολύ δυνατές βάσεις όπως οργανομεταλλικά αντιδραστήρια π.χ Grignards, Li SS026 protection προστασία uli or tmgr or M 3 Si Si 3 terminal alkyne τελικό αλκύνιο LDA or NaN 2 organometallic οργανομεταλλικό protected alkyne προστατευμένο αλκύνιο Si 3 group protects the terminus of the alkyne and can be removed with F - or Na. Η ομάδα Si 3 προστατεύει το τελικό άκρο του αλκυνίου και μπορεί να φύγει με F - ή Na. reaction αντίδραση deprotection αποπροστασία uli Li Si 3 Si 3 u 4 NF or Na organometallic οργανομεταλλικό protected product προστατευμένο προϊόν product προϊόν

27 emoval of the Si 3 with K 2 C 3 in allows further reaction on the other end of the alkyne. Μετακίνηση της ομάδας Si 3 με K 2 C 3 σε επιτρέπει περαιτέρω αντίδραση στο άλλο άκρο του αλκυνίου. SS027 Si 3 uli TF Li Si 3 TF DNPU u 4 NI Si 3 K 2 C 3 78% Silicon stabilizes a positive charge on the β carbon. Το πυρίτιο σταθεροποιεί το θετικό φορτίο στο β άνθρακα. Nu Si 3 Si 3

28 -Carbocation stability tertiary > secondary > primary -Stabilization by σ donation SS028 -Σταθερότητα καρβοκατιόντος τριτοταγές> δευτεροταγές> πρωτοταγές -Σταθεροποίηση με σ προσφορά Si 3 Si 3 no stabilization όχι σταθεροποίηση Nucleophilic attack removes Si. Πυρηνόφιλη προσβολή μετακινεί το πυρίτιο or Si 3 stabilized by β-silicon σταθεροποιείται με β πυρίτιο vacant p-orbital άδειο π-τροχιακό Si 3 filled C-Si σ orbital κατειλημμένο σ-τροχιακό Si 3 Si 3 X stabilized by β-silicon σταθεροποιείται με β πυρίτιο 3 SiX product προϊόν Alkynyl silanes acid chlorides (in the presence of L.A) ketone Αλκυνυλο σιλάνια χλωρίδιο οξέως (στην παρουσία οξέωςlewis) κετόνη u Si 3 Al 3 u Si 3 u Si 3 u stabilized by β-silicon σταθεροποιείται με β-πυρίτιο alkynyl ketone αλκυνιλική κετόνη

29 Aryl silanes undergo ipso substitution with electrophiles. Αρυλο σιλάνια δέχονται ipso υποκατάσταση με ηλεκτρονιόφιλα SS029 Nu Si 3 Si 3 Si 3 filled C-Si σ orbital κατειλημμένο σ τροχιακό stabilized by β-silicon σταθεροποιείται με β-πυρίτιο vacant p-orbital άδειο π-τροχιακό orbital perfectly aligned τροχιακό τέλεια ευθυγραμμισμένο Alternative site of attack-not very stable cation, the vacant p orbital is orthogonal to C-Si bond cannot interact with it. Εναλλακτική πλευρά προσβολής-όχι πολύ σταθερό κατιόν, το άδειο π τροχιακό είναι ορθογωνικό στο δεσμό C-Si δεν μπορεί να αντιδράσει με αυτό Si 3 Si 3 C-Si bond is orthogonal to empty p orbital ο δεσμός C-Si είναι ορθογωνικός στο άδειο π τροχιακό Si 3 vacant p-orbital άδειο π-τροχιακό

30 Stable phenyl dimethylsilyl group Σταθερή φαινυλική διμεθυλσιλυλική ομάδα "silyl aeyer- Villiger" rxn alcohol. αλκοόλη SS030 Si 2 1. r Na enyl silane bromine bromobenzene silyl bromide. Φαινυλο σιλάνιο βρώμιο βρωμοβενζόλιο σιλυλοβρωμίδιο Si r r r Si r r Si r stabilized by β-silicon σταθεροποιείται με β-πυρίτιο

31 Displacement of r - by - addition of - rearrangement hydrolysis. Μετακίνηση r - από - προσθήκη ΟΗ - αναδιάταξη υδρόλυση SS031 Si r Na 2 2 Si Si Na rearrangement αναδιάταξη hydrolysis υδρόλυση Lindlar hydrogenation hydrogen is added across the alkyne in a cis fashion (Z-isomer). Υδρογόνωση Lindlar το υδρογόνο προστίθεται κατά μήκος του αλκυνίου σε cis διαμόρφωση (Ζ-ισομερές) 3 Si n-u 2 Lindlar catalyst καταλύτης Lindlar 3 Si Z n-u Propargylic alcohol ed Al reduction -isomer Προπαργυλική αλκοόλη αναγωγή ed Al Ε-ισομερές 3 Si 1. ed Al Si Al 2 ed Al Na

32 egioselectivity of hydroalumination is determined by Si: the electrophile attacks the alkyne on the C bearing the silyl group. Η τοποεκλεκτικότητα της υδροαργιλίωσης καθορίζεται από το Si: το ηλεκτρονιόφιλο προσβάλλει το αλκύνιο στον άνθρακα που έχει τη σιλυλο ομάδα SS032 3 Si 3 Si 1. ed Al ligand exchange αλλαγή υποκαταστάτη Al Al hydroalumination υδροαργιλίωση 3 Si Al 2. 3 hydrolysis υδρόλυση 3 Si Cis addition of and Si 3 to an alkyne by hydrosilylation. Cis προσθήκη of and Si 3 σε αλκύνιο με υδροπυριτίωση Si 3 3 Si 2 Pt 6 cat. Si 3 hv -vinyl silane Ε-βινυλo σιλάνιο Z-vinyl silane Ζ-βινυλo σιλάνιο

33 metal-halogen Vinyl halides vinyl silanes. exchange SS033 ανταλλαγή Βινυλo-αλογονίδια βινυλo σιλάνια μετάλλου-αλογόνου r 2 x t-uli -120 o C Li 3 Si Si 3 Na, t 2 3 Si Na Si 3

34 Vinyl silanes can be prepared directly from ketones using the Shapiro reaction. Βινυλo σιλάνια μπορούν να γίνουν κατευθείαν από κετόνες χρησιμοποιώντας την αντίδραση Shapiro SS034 Ar S Ar S N N 2 N N 1) 2 x uli 2) 3 Si Si 3 Ar 2 x uli S LiN N αργό στάδιο slow step ArS 2 Li N N N 2 Li 3 Si vinyl silane S N N 2 Li Li Si a bulky sulfonyl hydrazine for the Shapiro reaction ογκώδης σουλφονυλική υδραζίνη για την αντίδραση Shapiro

35 Si is replaced by the electrophile D, at the ipso C atom (retention of geometry). Το πυρίτιο αντικαθίσταται από το ηλεκτρονιόφιλο D στο ipso άτομο C(διατήρηση γεωμετρίας) SS035 Si 3 D Si 3 D D D attacks the π bond, 3 Si group moves upwards. As it rotates, the angle between the C-Si bond and the remaining p orbital from 90. προσβάλλει τον π δεσμό, η ομάδα κινείται προς τα πάνω. Όπως περιστρέφεται, η γωνία μεταξύ του δεσμού C-Si και του εναπομείναντος π τροχιακού από 90. As the angle the interaction between the C-Si bond and the empty p orbital of the cation. Όσο η γωνία η αλληλεπίδραση μεταξύ του δεσμού C-Si και του άδειου π τροχιακού του κατιόντος. silicon starts to rotate upwards το πυρίτιο αρχίζει να περιστρέφεται προς τα πάνω D Si 3 silicon continues to rotate upwards το πυρίτιο συνεχίζει να περιστρέφεται προς τα πάνω D Si 3 Si 3 D C-Si bond is parallel to p orbital of cation ο δεσμός C-Si είναι παράλληλος στο π τροχιακό του κατιόντος deuteration from underneath δευτερίωση από κάτω

36 Intermediate cation has only a single bond, rotation might be expected to give a mixture of geometrical isomers. Instead we get only one product, either the or the Z-isomer. SS036 Το ενδιάμεσο κατιόν έχει μόνο ένα απλό δεσμό, Η περιστροφή ενδεχομένως να δίνει μίγμα γεωμετρικών ισομερών Αντιθέτως παίρνουμε μόνο ένα προϊόν, το Ε ή το Ζ-ισομερές -vinyl silane Ε-βινυλο σιλάνιο Si 3 Si 3 deuteration from underneath δευτερίωση από κάτω Z-vinyl silane Ζ-βινυλο σιλάνιο D Si 3 D rotation continues D η περιστροφή συνεχίζεται correctly aligned stabilized by β-silicon σωστά ευθυγραμμισμένο σταθεροποιείται από το β-πυρίτιο D 3 Si Si 3 D Si 3 deuteration from underneath δευτερίωση από κάτω D D rotation continues η περιστροφή συνεχίζεται correctly aligned stabilized by β-silicon σωστά ευθυγραμμισμένο σταθεροποιείται από το β-πυρίτιο D

37 nergy diagram for the two alternative rotations Ενεργειακό διάγραμμα για τις δύο εναλλακτικές περιστροφές SS037 energy ενέργεια large energy barrier μεγάλο ενεργειακό φράγμα D Si 3 least stable conformation C-Si σ orthogonal to p orbital ελάχιστα σταθερή διαμόρφωση C-Si σ ορθογωνικό στο π τροχιακό small energy barrier μικρό ενεργειακό φράγμα favoured rotation ευνοϊκή περιστροφή Si 3 Si 3 D D starting conformation αρχική διαμόρφωση disfavoured rotation μη ευνοϊκή περιστροφή D Si 3 stable conformation C-Si σ parallel to p orbital σταθερή διαμόρφωση C-Si σ παράλληλος με το π τροχιακό conformation of the cation διαμόρφωση του κατιόντος stable conformation C-Si σ parallel to p orbital σταθερή διαμόρφωση C-Si σ παράλληλος με το π τροχιακό

38 alogens are useful electrophiles. rganic halides (e.g. acid chlorides in the presence of L.A.) vinyl halides unsaturated ketones (of defined geometry) SS038 Τα αλογόνα είναι χρήσιμα ηλεκτρονιόφιλα. Οργανικά αλογονίδια(π.χ χλωρίδια οξέως στην παρουσία L.A) βινυλικά αλογονίδια ακόρεστες κετόνες(ορισμένης γεωμετρίας) Z-vinyl silane Ζ-βινυλο σιλάνιο -vinyl silane Ε-βινυλο σιλάνιο Si 3 I I 2 C 2 2, 0 o C Si 3 I 2 C 2 2, 0 o C 1 I Z-vinyl silane Ζ-βινυλο σιλάνιο -vinyl silane Ε-βινυλο σιλάνιο Si Si Al 3 Al 3 C 2 2, 0 o C C 2 2, 0 o C

39 Peterson Grignard reagent Ce 3 ester tertiary alcohol allyl silane. elimination SS039 απόσπαση Αντιδραστήριο Grignard Ce 3 εστέρας τριτοταγής αλκοόλη αλλυλο σιλάνιο Peterson 3 Si I Mg t 2 3 Si MgI Ce 3 MgI Si 3 Peterson Si 3 3 Si Wittig reagent cyclohexanone Ylid yild (anion fomation next to P) allyl silane. alkylation αντιδραστήριο Wittig cyclohexanone Υλίδιο Υλίδιο (σχηματισμός ανιόντος δίπλα στο Ρ) αλλυλo σιλάνιο αλκυλίωση P 3 Υlid Υλίδιο 3 Si alkylation (S N 2) αλκυλίωση I 3 Si P 3 uli 3 Si New ylid Νέο υλίδιο P 3 Wittig Si 3 allyl silane αλλυλo σιλάνιο

40 3 Si group is large, but C-Si bond is long, steric effect of 3 Si group < steric effect of 3 C group. SS040 Η ομάδα 3 Si είναι μεγάλη, αλλά ο δεσμός C-Si είναι μακρύς, στερική επίδραση της ομάδας 3 Si < στερική επίδραση της ομάδας 3 C. X Si I longer bond μακρύτερος δεσμός fast reaction γρήγορη αντίδραση Si approach of nucleophile hindered παρεμποδισμένη προσέγγιση πυρηνόφιλου X X neopentyl iodide νεοπεντυλικό ιωδίδίο I very slow πολύ αργά X Allyl silanes are more reactive than vinyl silanes but also reαct through β-silyl cations. Αλλυλικά σιλάνια πιο αντιδραστικά από τα βινυλικά σιλάνια αλλά επίσης αντιδρούν μέσω β-σιλυλo κατιόντων Si 3 Si 3 Si 3 Si 3 a vinyl silane βινυλο σιλάνιο no interaction between orthogonal orbitals καμία αλληλεπίδραση μεταξύ ορθογωνικών τροχιακών an allyl silane αλλυλο σιλάνιο interaction between parallel orbitals αλληλεπίδραση μεταξύ παράλληλων τροχιακών

41 allyl silanes αλλυλo σιλάνια Thermodynamic stability Θερμοδυναμική σταθερότητα vinyl silanes βινυλo σιλάνια SS041 A compound having both vinyl silane and allyl silane functional groups, reacts exclusively as an allyl silane. Vinylic Si is not involved as the C- Si bond is orthogonal to the π system. Μια ένωση που έχει και βινυλικό σιλάνιο και αλλυλικό σιλάνιο για λειτουργικές ομάδες, αντιδρά αποκλειστικά σαν ένα αλλυλικό σιλάνιο. Βινυλικό Si δε συμμετέχει καθώς ο δεσμός C-Si είναι ορθογωνικός στο π σύστημα. Si 3 Si 3 Al 3, C 2 2 cis Si 3 trans Si 3 Allyl silanes react with even greater regioselectivity than that of vinyl silanes. Αλλυλικά σιλάνια αντιδρούν με ακόμη μεγαλύτερη τοποεκλεκτικότητα από τα βινυλικά σιλάνια. Similarities: Differences: (1) A cation β to the silyl group is formed. (1) lectrophile attacks at the other end of theallylic system. (2) No rotation is necessary. Ομοιότητες: Διαφορές: (1) Δημιουργείται κατιόν β στη σιλυλική ομάδα (1) Ηλεκτρονιόφιλο προσβάλλει στο άλλο άκρο του αλλυλικού συστήματος (2) Η περιστροφή δεν είναι απαραίτητη Si 3 Si 3 β-silyl cation β-σιλυλο κατιόν

42 lectophilic substitution with allylic rearrangement- oth the side of attachment of the electrophile and the position of the new double bond are dictated by Si. Ηλεκτρονιόφιλη υποκατάσταση με αλλυλική αναδιάταξη- Τόσο η πλευρά παγίδευσης του ηλεκτρονιόφιλου όσο και η θέση του νέου διπλού δεσμού υπαγορεύονται από το Si. SS042 filled π orbital κατειλημμένο π τροχιακό Si 3 vacant orbital άδειο τροχιακό filled σ orbital κατειλημμένο σ τροχιακό filled σ orbital κατειλημμένο σ τροχιακό Si 3 vacant p orbital άδειο τροχιακό filled σ orbital κατειλημμένο σ τροχιακό filled σ orbital κατειλημμένο σ τροχιακό filled π orbital κατειλημμένο π τροχιακό Si 3

43 A: General reaction of allyl silanes with electrophiles. SS043 Γενική αντίδραση αλλυλικών σιλανίων με ηλεκτρονιόφιλα : ven reaction with a occurs at the other end of the allyl system with movement of the double bond. Ακόμα και αντίδραση με Η γίνεται στο άλλο τελικό άκρο του αλλυλικού συστήματος με μετακίνηση του διπλού δεσμού. A Si 3 F 3 Ac ther : acylium ions (from acid chlorides), carbocations, activated enones and epoxides all in the presence of L.A. Αλλα Ε :??? ιόντα(από χλωρίδια οξέως), καρβοκατιόντα, ενεργοποιημένες ενόνες και εποξείδια όλα στην παρουσία L.A 99% X Ti 4 Ac Ti 4 Si 3 82% Ti 4 Ti 4 55%

44 - and Z-isomers both react stereoselectively enantiomeric products. Ε- και Ζ-ισομερή αντιδρούν στερεοεκλεκτικά εναντιομερικά προϊόντα SS044 The reactions are completely stereospecific. Οι αντιδράσεις είναι τελείως στερεοειδικές Si 3 t-u Ti 4, -78 o C t-u Si 3 Z t-u t-u Ti 4, -78 o C Allyl silanes attack C= when activated by coordination of the carbonyl atom to a L.A. Αλλυλo σιλάνια προσβάλλουν C= όταν ενεργοποιηθεί με μετατροπή του καρβονυλικού οξυγόνου σε L.A M aldehyde αλδεϋδη MX n M oxonium ion ιόν οξωνίου Si 3 M X Si 3 homoallylic alcohol ομοαλλυλική αλκοόλη

45 L.A.-catalysed breakdown of acetal oxonium ion. L.A.- καταλυτικό σπάσιμο ακετάλης ιόν οξωνίου. SS045 If we have a silyl acatal, the same oxonium ion can be produced in situ using more Si in the form of TMSTf as the L.A. catalyst. Αν έχουμε σιλυλική ακετάλη, το ίδιο ιόν οξωνίιου μπορεί να παραχθεί χρησιμοποιώντας περισσότερο Si στη μορφή TMSTf ως τον καταλύτη L.A M MX n 1 Si 3 1 aldehyde αλδεϋδη acetal ακετάλη oxonium ion ιόν οξωνίου homoallylic ether ομοαλλυλικός αιθέρας 3 Si Tf 3 Si 1 3 SiTf 1 Si 3 (3 Si) 2

46 Intramolecular reaction on to an acetal promoted by Sn 4 (regiocontrol). Ενδομοριακή αντίδραση πάνω σε μια ακετάλη προωθημένη από Sn 4 (regiocontrol) SS046 Sn 4 Si 3 Sn 4 Si 3 Si 3 Si 3

47 Crotyl silanes are powerful reagents in stereoselective synthesis. Κροτυλικά σιλάνια ισχυρά αντιδραστήρια στη στερεοεκλεκτική σύνθεση. SS047 n Ar TMSTf C 2 2, -78 o C Ar Si 2 a crotyl silane κροτυλο σιλάνιο C 2 n Ar C 2 > 30:1 diastereoselectivity διαστερεοεκλεκτικότητα Ar n Si 2 C 2 S 2' rxn Ar n C 2 Ar n C 2 Favoured ευνοείται otate περιστροφή

48 2 atom removes a hydrogen atom from one of the C 3 groups primary radical next to Si, which reacts in turn with a 2 the radical chain continues. SS048 Άτομο 2 απομακρύνει ένα υδρογόνο μιας από τις ομάδες C 3 πρωτοταγής ρίζα δίπλα από το Si, η οποία αντιδρά με το 2 η αλυσίδα συνεχίζεται 2 Si hv Si. Si. C 2. Si Chloride reacts by the S N 2 mechanism. It also forms organometallic reagents such as Grignard reagents and lithium derivatives. Χλωρίδιο αντιδρά με S N 2 μηχανισμό. Επίσης, σχηματίζει οργανομεταλλικά αντιδραστήρια όπως αντιδραστήρια Grignard και παράγωγα λιθίου. Si Si Nu Si Mg t 2 Si Mg Si Nu poxidation - Εποξείδωση Si 3 m-cpa Si 3 Z Si m-cpa 3 Si 3 poxides react stereospecifically with nucleophiles single diastereoisomers. Εποξείδια αντιδρούν στερεοειδικά με πυρηνόφιλα απλά διαστερεοισομερή 1 Si 3 ( 2 ) 2 CuLi ( 2 ) 2 CuLi 1 Si 3 Si Si 3 2

49 limination in base is a Wittig-style syn process but an anti elimination occurs in acid. Απόσπαση σε βάση είναι συν, Wittig-στυλ, αλλά σε οξύ συμβαίνει αντι απόσπαση. Si 3 base 1 2 syn 1 1 Si F 3 elimination 3 or Si 2 X anti elimination SS Conversion of epoxide to the carbonyl compound. Stereochemistry does not matter in this rxn. Μετατροπή εποξειδίου στην καρβονυλική ένωση. Στερεοχημεία δεν παίζει ρόλο σε αυτή την αντίδραση. Si 3 2 Si 3 2 Silyl groups stabilize carbanions. - Σιλυλο ομάδες σταθεροποιούν τα καρβανιόντα. 1. uli 3 P Si 3 3 P 2. C 3 Si Si 3 1. uli 2. C 3 Si The first reagent prefers to do the Peterson rxn rather than the Wittig, nucleophilic attack at Si is faster than nucleophilic attack at P. Το πρώτο αντιδραστήριο προτιμά να κάνει την αντίδραση Petterson παρά την Wittig, πυρηνόφιλη προσβολή στο Si πιο γρήγορη παρά στο Ρ. 1. uli 2. C 3 P Si 3 3 P 3 P Si 3 3 P Si 3 Si 3 3 P 3 Si

50 - must attack one of the 3 Si groups and the Peterson rxn must occur. - πρέπει να προσβάλει μια από τις ομάδες 3 Si και η αντίδραση Peterson πρέπει να γίνει. 1. uli 2. C 3 Si Si 3 3 Si Si 3 Si Si 3 3 Si 3 Si 3 The stabilization of anions is weak, weaker than from P or S. Η σταθεροποίηση ανιόντων είναι αδύνατη, πιο αδύνατη από το Ρ ή το S. SS050 3 Si 3 Si 3 Si P 3 Si-stabilized carbanion Si-σταθεροποιεί το καρβανιόν 3 Si P 3 uli 3 Si P 3 phosphorus ylid υλίδιο φωσφόρου Allyl silanes can give a Li derivative that reacts with ketones (electrophiles) in the γ-position relative to the 3 Si group. Αλλυλο σιλάνια μπορούν να δώσουν παράγωγο Li το οποίο αντιδρά με κετόνες(ηλεκτρονιόφιλα) στη γ-θέση σε σχέση με την ομάδα 3 Si. 3 Si s-uli 3 Si 3 Si 88% If is used as the electrophile with F 3 as the L.A cyclic acetals. Αν η χρησιμοποιείται ως το ηλεκτρονιόφιλο με F 3 ως L.A κυκλικές ακετάλες 3 Si m-cpa 3 Si 78% F 3

51 Nucleophilic attack occurs next to Si. Peterson elimination gives an enol ether. Πυρηνόφιλη προσβολή συμβαίνει δίπλα στο Si. Απόσπαση Peterson δίνει ενολικό αιθέρα. 3 Si F 3 3 Si F 3 xidation under acidic conditions spirocyclic lactone lactone. Οξείδωση κάτω από όξινες συνθήκες σπιροκυκλική λακτόνη λακτόνη SS051 enol ether ενολικός αιθέρας Allyl silane behaves as a d 3 synthon or homoenolate. Αλλυλο σιλάνιο συμπεριφέρεται σαν d 3 σινθόνη ή ομοενολικό. Cr 3 2 S 4 76% acetone C C 3 4 1,4-di C

52 rook rearrangement- the silyl group migrates from C to. Nucleophilic substitution at Si. Αναδιάταξη rook-η σιλυλο ομάδα μετακινείται από τον C στο Ο. Πυρηνόφιλη υποκατάσταση στο Si. SS052 Si 3 Na Si 3 Si Si 3 Si 3 Si 3 Central rxn should be shown as an equilibrium going to the right with catalytic base and to the left with a full equivalent of base. Κεντρική αντίδραση μπορεί να δειχθεί σαν μια ισορροπία προς τα δεξιά με καταλυτική βάση και προς τα αριστερά με ολόκληρα ισοδύναμα βάσης. Si 3 Dihydroxylation: Διυδροξυλίωση catalytic base Si 3 καταλυτική βάση Si 3 cat. s 4 3 N vinyl silane βινυλο σιλάνιο product when stoichiometric base is used προϊόν όταν στοιχειομετρική βάση χρησιμοποιείται Si 3 Si 3 Na t 2 verall rxn: insertion of an atom between the Si and the alkene. Συνολική αντίδραση: εισαγωγή ενός ατόμου Ο μεταξύ του Si και του αλκενίου Si 3 Na t 2 Si 3 rook stoichiometric base στοιχειομετρική βάση Si 3 Si3 Si 3 product when catalytic base is used προϊόν όταν καταλυτική βάση χρησιμοποιείται silyl enol ether σιλυλο ενολικός αιθέρας Si3

53 Sila-Pummerer rearrangement: a silyl group migrates to. Αναδιάταξη Sila-Pummerer: μια σιλυλο ομάδα μετακινείται στο Ο. SS053 S Si o C S Si 3 Si 3 S S Si 3 S Si 3 chanism similar to Sila-Pummerer rearrangement except that the Nuc that attacks the Si atom is carbonyl rather than sulfoxide. Μηχανισμός παρόμοιος με την αναδιάταξη Sila-Pummerer εκτός από το ότι το Nuc το οποίο προσβάλλει το άτομο Si είναι το καρβονυλικό Ο αντί το σουλφοξιδικό Ο. Si 3 Si 3 Si 3 P 3 P 3

54 GANTIN CMPUNDS ΟΡΓΑΝΟΚΑΣΣΙΤΕΡΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ SS054 Tetramethyltin acid chlorides methyl ketones. Τετραμεθυλκασσίτερος χλωρίδια οξέως μεθυλ κετόνες Sn Sn S N 2 reaction at Sn. S N 2 αντίδραση στον Sn r Mg u 3 Sn Snu 3 Mgr Snu 3 Snu 3 Snu3 S N 2 reaction at C. S N 2 αντίδραση στον Sn Li Sn 3 Ts Sn 3

55 Direct hydrostannylation of an alkyne with tin hydride Z-isomer. Άμεσος υδροκασσιτερισμός ενός αλκυνίου με υδρίδιο κασσιτέρου Ζ-ισομερές SS055 xcess tin hydride or enough radicals present isomerization into more stable -isomer. Περίσσεια υδριδίου του κασσιτέρου ή παρουσία αρκετής ρίζας ισομερείωση στο πιο σταθερό Ε-ισομερές u 3 Sn Snu 3. Snu3 Snu 3 Addition of from another molecule of u 3 Sn occurs from the less hindered side Z-vinyl stannane. Προσθήκη υδρογόνου από άλλο μόριο u 3 Sn συμβαίνει από τη λιγότερο παρεμποδισμένη πλευρά Ζ-βινυλο κασσιτερικό If there is more u 3 Sn more stable -isomer. Αν υπάρχει περισσότερο u 3 Sn πιο σταθερό Ε-ισομερές u 3 Sn.. Snu3. Snu3 maintains radical chain συντηρά αλυσίδα ριζών Z Snu 3

56 utyl Li (very reactive nucleophile) reacts at the Sn and expels an organolithium species. Βουτυλο Li (πολύ δραστικό πυρηνόφιλο) αντιδρά στον Sn και αποβάλλει οργανολιθικά είδη SS056 u u u Sn u Li n-u Li u u u Sn u 5-valent Sn anion 5-σθενές ανιόν Sn Li u u Sn u u Li Sn-Li exchange. Ανταλλαγή Sn-Li u 3 Sn t t uli Li t t t t

57 Crotyl stannanes reαct with good stereochemical control, for example: Κροτυλο κασσιτερικά αντιδρούν με καλό στερεοχημικό έλεγχο, για παράδειγμα: SS057 Sn 3 heat 3 Sn 1 1 Z Sn 3 1 heat 3 Sn 1 1 Tin chemistry allows the formation of organolithium compounds that cannot be made by direct lithiation. Η χημεία κασσιτέρου επιτρέπει τη δημιουργία οργανολιθικών ενώσεων τα οποία δεν μπορούν να γίνουν με άμεση λιθίωση. 2 uli 2 uli Li 1 r This problem can be solved by the addition of a tributyltin Li reagent to the aldehyde. Το πρόβλημα αυτό μπορεί να λυθεί με την προσθήκη τριβουτυλκασσιτερικού αντιδραστηρίου Li στην αλδεϋδη. 1 Li Snu 3? 2 r 1 Snu 3? 2 uli 1 Snu 3? 1 2 Li

58 LDA is much less nucleophilic than uli, it removes a proton from tributyltin hydride. LDA είναι λιγότερο πυρηνόφιλο από το uli, διώχνει ένα πρωτόνιο από το τριβουτυλκασσιτερικό υδρίδιο. SS058 Snu 3 LDA TF Li Snu 3 u 4 Sn uli TF u 3 Sn Snu 3 TF solutions of u3sn-li are stable only at low temperatures so the aldehyde must be added immediately. Διαλύματα TF u3sn-li είναι σταθερά μόνο σε χαμηλές θερμοκρασίες έτσι η αλδεϋδη πρέπει να προστεθεί αμέσως. u 3 Sn Snu 3 1. uli, TF 2. C Li N 4 Snu 3 Snu 3 t N 2 t Snu 3

59 SS059 Sn-Li exchange is rapid even at low temperatures. No products from the addition of uli to the carbonyl group are seen. Ανταλλαγή Sn-Li είναι γρήγορη ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες. Δε φαίνονται προϊόντα από την προσθήκη uli στην καρβονυλική ομάδα. t Snu 3 Li t t u Li u 3 SnLi adducts with one enantiomer of an acid chloride and resolved by separating the diastereoisomers. u 3 SnLi ενώνεται με ένα εναντιομερές χλωριδίου οξέως και αναλύεται με διαχωρισμό των διαστερεοϊσομερών. (u 3 Sn) 2 1. uli, TF 2. C 3. N 4 Snu 3 CF 3 CF 3 CF 3 Snu 3 Snu 3 eavage of the ester by reduction with DIAL (i-u 2 Al). Μετακίνηση εστέρα με αναγωγή με DIAL. CF 3 Snu 3 DIAL Snu 3 i-pr 2 Nt n n Snu 3 1. uli 2. n