Πυρηνόφιλα του Άνθρακα: ΥΛΙΔΙΑ ΦΩΣΦΟΡΟΥ Αντίδραση WITTIG

Transcript

1 Georg Wittig Νόµπελ Χηµείας 1979 Πυρηνόφιλα του Άνθρακα: ΥΛΙΔΙΑ ΦΩΣΦΟΡΟΥ Αντίδραση WITTIG Υλίδιο: Ουδέτερη ένωση µε αρνητικά φορτισµένο άτοµο (C-) ενωµένο µε θετικά φορτισµένο ετεροάτοµο (P+) Υβρίδιο Δοµών Συντονισµού Υλίδιο Φωσφόρου (ένα φωσφοράνιο) ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Μια διαδικασία κυκλοπροσθήκης [2+2] δηµιουργεί ένα ενδιάµεσο οξαφωσφετάνιο (προσέξτε τους 5 δεσµούς στο φώσφορο): Μικρή συνεισφορά λόγω διαφοράς µεγέθους τροχιακών Άσκηση 19.47

2 Παρασκευή Υλιδίων (αντιδραστηρίου Wittig) ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Τα υλίδια του φωσφόρου παρασκευάζονται εύκολα από τα αντίστοιχα αλογονίδια µε πυρηνόφιλη προσθήκη τριφαινυλοφωσφίνης που ακολουθείται από επίδραση ισχυρής βάσης και σχηµατισµό του ουδέτερου υλιδίου: Μεθυλοτριφαινυλοφωσφωνιακό βρωµίδιο Μεθυλενοτριφαινυλο- Φωσφορανιο

3 Εκλεκτικότητα της Αντίδρασης Wittig Η Αντίδραση Wittig βρίσκει ευρεία εφαρµογή για την παρασκευή µόνο- δι- και τριυποκατεστηµένων αλκενίων Τετραϋποκατεστηµένα αλκένια δεν σχηµατίζονται λόγω στερεοχηµικής παρεµπόδισης Παράγονται καθαρά αλκένια µε καθαρή δοµή (και γεωµετρία) µε το διπλό δεσµό πάντα στη θέση του καρβονυλίου (αντίθετα η αφυδάτωση µια αλκοόλης µετά από Grignard δίνει µίγµα δύο αλκενίων

4 Επιλογή Αντιδραστηρίων: Ρετροσυνθετική Ανάλυση Ενός Μορίου Στόχου Μέθοδος 1 Εδώ απαιτείται αντίδραση µε ένα λιγότερο δραστικό 2ταγές αλογονίδιο Μέθοδος 2 Εδώ απαιτείται αντίδραση µε ένα περισσότερο δραστικό 1ταγές αλογονίδιο

5 ΚΑΛΥΤΕΡΟΣ ΔΡΟΜΟΣ: Προσδιορισµός απαραίτητων αντιδραστηρίων για µια αντίδραση Wittig Προσδιορίστε τα αντιδραστήρια για τη σύνθεση των παρακάτω µέσω αντίδρασης Wittig: ΕΞΑΣΚΗΣΗ: Προσδιορίστε τα αντιδραστήρια για να επιτευχθούν οι παρακάτω µετασχηµατισµοί:

6 Συζυγής Πυρηνόφιλη Προσθήκη σε α,β-ακόρεστες Καρβονυλικές Ενώσεις (1,2- Προσθήκη) (1,4- Προσθήκη) Σύγκριση µεταξύ της άµεσης [1,2]- και της συζυγούς [1,4]- αντίδρασης πυρηνόφιλης υποκατάστασης

7 Ηλεκτρονικοί Λόγοι που Ευνοούν την 1,4-Προσθήκη Ο β-άνθρακας στις α,β-ακόρεστες καρβονυλικές ενώσεις είναι ηλεκτρονιόφιλο κέντρο λόγω συντονισµού: Ενεργοποιηµένος (Συζυγής) Διπλός Δεσµός: ΜΗ ενεργοποιηµένος (αποµονωµένος) Διπλός Δεσµός:

8 Συζυγής Προσθήκη Αµινών

9 Συζυγής Προσθήκη R-M Οργανοµεταλλικών Ενώσεων Θα πρέπει η R-M να αντιδρά εκλεκτικά µε 1,4-προσθήκη: Τα αντιδραστήρια Grignard αντιδρούν τοποεκλεκτικά µε 1,2-προσθήκη: Synthesis of Alkyl Lithium CUPRATES: Οργανοµεταλλικές Ενώσεις του Χαλκού αντιδρούν τοποεκλεκτικά µε 1,4- προσθήκη:

10 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ 1,4-Προσθήκης Αντιδραστηρίων GILLMAN Ικανοποιητικά αντιδρούν πρωτοταγείς, δευτεροταγείς και τριτοταγείς διάλκυλο-, διάρυλο- και διαλκένυλο(βίνυλο) αντιδραστήρια. Τα διαλκύνυλοαντιδραστήρια δεν δίνουν προϊόντα [1,4]- συζυγούς προσθήκης µε ικανοποιητική απόδοση.

11 ΘΥΜΑΣΤΕ? Οξείδωση Αλδεϋδών: Ενώ το καρβονύλιο στις αλδεΰδες έχει ένα C-H δεσµό που µπορεί να οξειδωθεί, οι κετόνες έχουν µόνο ισχυρότερους C---C δεσµούς.

12 Οξείδωση ΚΕΤΟΝΩΝ Οξείδωση BAEYER-VILLIGER Συνήθως Απαιτούνται Δραστικές Συνθήκες: ΜΕ ΜΙΑ ΕΞΑΙΡΕΣΗ (ΒΑΕΥΕR-VILLIGER): Κατεργασία µιας κετόνης µε ένα υπεροξύ την µετατρέπει σε εστέρα (ανοικτής αλυσίδας κετόνες) ή µια λακτόνη (κυκλικές κετόνες). Όταν η κετόνη είναι µη συµµετρική, η οξείδωση είναι τοποεκλεκτική µε την ταχύτητα «µεταφοράς» της οµάδας R να ακολουθεί την παρακάτω σειρά: Εποµένως η 2ταγής οµάδα θα «µεταναστεύσει» πρώτη, ενώ οι αλδεϋδες θα οξειδωθούν σε καρβοξυλίκά οξέα:

13 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ Οξείδωσης BAEYER-VILLIGER Προβλέψτε το κύριο προϊόν σε κάθε αντίδραση παρακάτω:

14 ΣΥΝΟΨΗ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΛΔΕΥΔΩΝ ΚΕΤΟΝΩΝ

15 Έµφαση στις Νέες Μεθόδους Δηµιουργίας Νέων C---C Δεσµών

16 Χρησιµοποιώντας τις νέες µεθόδους δηµιουργίας C---C δεσµών στη ΣΥΝΘΕΣΗ Προτείνετε µια αποτελεσµατική σύνθεση για τον ακόλουθο µετασχηµατισµό: Υπάρχει αλλαγή στο σκελετό? Άρα θέλουµε µια µέθοδο σχηµατισµού C---C δεσµού Υπάρχει αλλαγή στις λειτουργικές οµάδες? Όχι, ο διπλός δεσµός πρέπει να διατηρηθεί. Πρέπει να δηµιουργήσουµε αυτό το δεσµό: Κυανοϋδρίνες? Όχι, γιατί προσθέτουν µόνο ένα νέο C (CN) Grignard? Ναι, αλλά χρειαζόµαστε µια αλδεΰδη:

17 Προτείνετε µια αποτελεσµατική σύνθεση για τον ακόλουθο µετασχηµατισµό: Η απαραίτητη αλδεΰδη µπορεί να προκύψει από υδροβορίωση/οξείδωση (αντι-markovnikov) του αρχικού αλκενίου που ακολουθείται από οξείδωση της παραγόµενης αλκοόλης στην αντίστοιχη αλδεΰδη: Αφυδάτωση του προϊόντος της Grignard, αναµένεται να δώσει το περισσότερο υποκατεστηµένο αλκένιο.

18 Προτείνετε µια αποτελεσµατική σύνθεση για τον ακόλουθο µετασχηµατισµό: Wittig? Επικεντρωνόµαστε στο σχηµατισµό του C=C δεσµού: Διαλέγουµε την περισσότερο υποκατεστηµένη κετόνη και το λιγότερο υποκατεστηµένο αντιδραστήριο Wittig:

19 Προτείνετε µια αποτελεσµατική σύνθεση για τον ακόλουθο µετασχηµατισµό: H απαραίτητη κετόνη µπορεί να προκύψει από οζονόλυση του αρχικού αλκενίου: Συνολικά προτείνουµε δυο διαφορετικούς δρόµους: Ο 1 ος περιλαµβάνει την προσάρτηση 2 C αλλά περιλαµβάνει 5 στάδια. O 2 ος περιλαµβάνει αποβολή ενός C και στη συνέχεια προσθήκη 3 C, και είναι ο συντοµότερος:

20 ΑΣΚΗΣΕΙΣ: Προτείνετε µια αποτελεσµατική σύνθεση για κάθε έναν από τους ακόλουθους µετασχηµατισµούς: ΠΡΟΤΑΣΗ: Χρησιµοποιήστε ρετροσυνθετική ανάλυση αρχίζοντας από το προϊόν

21 ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ IR ΑΛΔΕΥΔΩΝ - ΚΕΤΟΝΩΝ

22 ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΝΜR ΑΛΔΕΥΔΩΝ - ΚΕΤΟΝΩΝ 1 H NMR: 13 C NMR:

23 ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΑ ΜΑΖΑΣ (ΕΙ) ΑΛΔΕΥΔΩΝ - ΚΕΤΟΝΩΝ ΕΙ (Electron Impact): Η κλασική φασµατοµετρία µάζας όπου ένα ηλεκτρόνιο αποσπάται από το µόριο δηµιουργώντας µια κατιονική ρίζα η οποία στη συνέχεια διασπάται. Δυο Κύριοι Τρόποι Διάσπασης:

24 ΦΑΣΜΑ ΜΑΖΑΣ ΕΙ 5-µεθυλο-2-εξανόνη Η άλφα σχάση λαµβάνει χώρα στην περισσότερο υποκατεστηµένη πλευρά της κετόνης: