Enolate - Enolate

Resonansstrukturer av en enolat anion.

Enolater er organiske anioner avledet fra deprotonering av karbonylforbindelser. Sjelden isolert, de er mye brukt som reagenser i syntesen av organiske forbindelser.

Liming og struktur

Enolate anioner er elektronisk relatert til allyl -anioner. Den anioniske ladningen delokaliseres over oksygenet og de to karbonstedene. Dermed har de karakteren av både et alkoksid og et karbanion .

Selv om de ofte tegnes som enkle salter, bruker de faktisk kompliserte strukturer som ofte inneholder aggregater.

Struktur av litiumenolatet PhC (OLi) = CMe ₂ (tmeda) dimer. H -atomer utelatt på diaminen.

Forberedelse

Deprotonering av enoliserbare ketoner, aldehyder og estere gir enolater. Med sterke baser er deprotonasjonen kvantitativ. Vanligvis genereres enolater ved bruk av litiumdiisopropylamid (LDA).

Ofte, som i konvensjonelle Claisen -kondensasjoner , Mannich -reaksjoner og aldolkondensasjoner , genereres enolater i lave konsentrasjoner med alkoksidbaser. Under slike forhold eksisterer de i lave konsentrasjoner, men de gjennomgår fortsatt reaksjoner med elektrofiler. Mange faktorer påvirker oppførselen til enolater, spesielt løsningsmidlet, tilsetningsstoffer (f.eks. Diaminer) og motkatet (Li ⁺ vs Na ⁺ , etc.). For usymmetriske ketoner finnes det metoder for å kontrollere regionkjemien til deprotonering.

Deprotonasjon ved bruk av LDA.

Deprotoneringen av karbonsyrer kan fortsette med enten kinetisk eller termodynamisk reaksjonskontroll . For eksempel, når det gjelder fenylaceton , kan deprotonering produsere to forskjellige enolater. LDA har vist seg å deprotonere metylgruppen, som er det kinetiske forløpet til deprotonering. For å sikre produksjonen av det kinetiske produktet brukes et lite overskudd (1,1 ekv) litiumdiisopropylamid, og ketonet tilsettes til basen ved -78 ° C. Fordi ketonet raskt og kvantitativt omdannes til enolatet og basen er tilstede i overkant til enhver tid, er ketonen ikke i stand til å fungere som en protontransport for å katalysere den gradvise dannelsen av det termodynamiske produktet. En svakere base som et alkoksid , som reversibelt deprotoniserer substratet, gir det mer termodynamisk stabile benzylenolatet.

Enolater kan fanges opp av acylering og silylering , som oppstår ved oksygen. Silylenoletere er vanlige reagenser i organisk syntese som illustrert av Mukaiyama aldol -reaksjonen :

Reaksjoner

Som kraftige nukleofiler reagerer enolater lett med en rekke elektrofiler. De vanlige elektrofilene er alkylhalogenider, aldehyder og ketoner og Michael -akseptorer . Disse reaksjonene genererer nye CC -bindinger og ofte nye stereosentre. Stereoselektiviteten påvirkes av tilsetningsstoffer.

Aza enolates

Aza -enolater (også kjent som imin -anioner, enamider, metalliserte Schiff -baser og metalloenaminer) er nitrogen analogt med enolater. Når iminer blir behandlet med sterke baser som LDA , genereres sterkt nukleofile aza -enolater.

Den største fordelen med å bruke aza enolater er at de ikke gjennomgår selvkondensasjon (dvs. aldolreaksjon for aldehyder ) i en grunnleggende eller nøytral løsning, men de favoriserer heller alkylering på alfa-karbonet. Dette er hovedsakelig fordi iminer inneholder karbon-nitrogen dobbeltbindinger i motsetning til aldehyder, som inneholder oksygen-karbon dobbeltbindinger. Siden oksygen er mer elektronegativ enn nitrogen, trekker det ut mer elektrontetthet fra karbonylkarbonet, noe som induserer en større delvis positiv ladning på karbonet. Derfor, med mer elektrofilt karbon, tillater aldehyder bedre nukleofil tilsetning til karbonet på karbon-oksygen-dobbeltbindingen.

På den annen side har imin mindre elektronegativt nitrogen som induserer en svakere delvis positiv ladning på karbonylkarbonet. Som et resultat, mens iminer fremdeles kan reagere med organolitier, reagerer de ikke med andre nukleofiler (inkludert aza enolater) for å gjennomgå nukleofile tilsetninger .

I stedet reagerer aza enolater på samme måte som enolater og danner SN2 -alkylerte produkter. Gjennom konjugasjon av nitrogen-enkeltpar blir β-karbon et nukleofilt sted, slik at aza enolater kan gjennomgå alkyleringsreaksjoner. Således kan aza-enolater reagere med mange elektrofiler som epoksider og alkylhalogenider for å danne en ny karbon-karbonbinding på β-karbon.

To potensielle reaksjonsmekanismer er vist nedenfor:

Siden epoksid er et tredelt ringmolekyl, har det en høy grad av ringstamme . Selv om karbonatomer i ringsystemet er tetraedriske , foretrekker 109,5 grader mellom hvert atom, belaster epoksid ringvinklene til 60 grader. For å motvirke denne effekten reagerer den nukleofile azaenolaten lett med epoksider for å redusere ringstammene.

I tillegg til å reagere med epoksider, kan aza enolater også reagere med alkylhalogenider (eller allylhalogenider som vist ovenfor) for å danne en ny karbon-karbon- sigma-binding . Denne reaksjonen er et av de viktigste trinnene i syntesen av den mannlige aggresjon feromon, Oulema melanopus. Aza enolat genereres ved at LDA reagerer med pivaldehyd, som deretter reagerer med et alkylhalogenid for å danne et Oulema melanopus -mellomprodukt.

Aza enolater kan også dannes med Grignard -reagenser og reagere med andre myke elektrofiler, inkludert Michael -reseptorer .

Referanser