Co je ambidentní substrát?

V Marchs Advanced Organic Chemistry [1, s. 450–451] je podsekce, která poskytuje přímou definici a několik příkladů :

10.G.viii. Ambidentní substráty

Některé substráty (např. 1,3-dichlorbutan) mohou být napadeny na dvou nebo více pozicích, které lze nazvat ambidentní substráty . V uvedeném příkladu byly v molekule dvě odcházející skupiny. Kromě dichlorbutanu obecně existují dva druhy substrátů, které jsou ze své podstaty ambidentní (pokud nejsou symetrické). Jeden z nich, alylický typ, již byl diskutován (kap. 10.E). Druhým je epoxidový (nebo podobný aziridin ⁵²⁴ nebo episulfidový) substrát. ⁵²⁵ Selektivita pro jednu nebo druhou pozici se obvykle nazývá regioselektivita.

Substituce volným epoxidem, ke kterému obvykle dochází za zásadního nebo neutrálního podmínky obvykle zahrnuje mechanismus S _N 2. Jelikož primární substráty podléhají napadení S snadněji než sekundární, jsou asymetrické epoxidy napadány v neutrálním nebo zásaditém roztoku na méně vysoce substituovaném uhlíku a stereospeciálně s inverzí na tomto uhlíku. V kyselých podmínkách je reakcí podroben protonovaný epoxid. Za těchto podmínek může být mechanismus buď S _N 1 nebo S _N 2. U mechanismů S _N 1, které upřednostňují terciární uhlíky, lze útok očekávat na silněji substituovaném uhlíku, a je tomu tak skutečně. I když však protonované epoxidy reagují podle očekávání mechanismu S 2, útok je obvykle ve vysoce substituované poloze. ⁵²⁶ Tento výsledek pravděpodobně naznačuje významnou karbokaci znak na uhlíku (například párování iontů). Často je tedy možné změnit směr otevírání kruhu změnou podmínek z bazického na kyselý nebo naopak. Při otevření kruhu 2,3-epoxidových alkoholů zvyšuje přítomnost $ \ ce {Ti (O \ textit iPr) 4} $ rychlost i regioselektivitu , upřednostňující útok na C-3 spíše než na C-2. ⁵²⁷ Když je epoxidový kruh fúzován s cyklohexanovým kruhem, otevření kruhu S _N 2 vždy dává spíše diaxiální než diequatoriální otevření kruhu. ⁵²⁸

Cyklické sulfáty ( 108 ), připravené z 1,2-dioly, reagují stejným způsobem jako epoxidy, ale obvykle rychleji: ⁵²⁹

---

⁵²⁴ Chechik, VO; Bobylev, V.A. Acta Chem. Scand. B , 1994 , 48, 837.
⁵²⁵ Rao, TAK JAKO; Paknikar, S.K .; Kirtane, J.G. Tetrahedron 1983 , 39, 2323; Behrens, C.H .; Sharpless, K.B. Aldrichimica Acta 1983 , 16, 67; Enikolopiyan, N.S. Čistá aplikace Chem. 1976 , 48, 317; Dermer, O.C .; Ham, G.E. Ethylenimine and Other Aziridines , Academic Press, NY, 1969 , str. 206–273.
⁵²⁶ Biggs, J .; Chapman, N.B .; Finch, A.F .; Wray, V. J. Chem. Soc. B 1971 , 55.
⁵²⁷ Caron M .; Sharpless, K.B. J. Org. Chem. 1985 , 50, 1557. Viz také Chong, J.M .; Sharpless, K.B. J. Org. Chem. 1985 , 50, 1560; Behrens, C.H .; Sharpless, K.B. J. Org. Chem. 1985 , 50, 5696.
⁵²⁸ Murphy, DK; Alumbaugh, R.L .; Rickborn, B. J. Dopoledne. Chem. Soc. 1969 , 91, 2649. Způsob přepsání této preference viz McKittrick, B.A .; Ganem, B. J. Org. Chem . 1985 , 50, 5897.
⁵²⁹ Gao, Y .; Sharpless, K.B. J. Dopoledne. Chem. Soc. 1988 , 110, 7538; Kim, B.M .; Sharpless, K.B. Tetrahedron Lett. 1989 , 30, 655.

Reference

1. Smith, M. Marchova pokročilá organická chemie: reakce, mechanismy a struktura , 7. vydání .; Wiley: Hoboken, New Jersey, 2013 . ISBN 978-0-470-46259-1.

Souhlasil jsem s andseliskovou odpovědí. Ambident Substráty se však neomezují pouze na March uvedené příklady v této odpovědi. Substrát, na který lze postupně působit buď jako elektrofil nukleofilu, se také nazývá ambident substrát ( Odkaz 1). Jedním z nejlepších příkladů je acetaldehyd nebo propanaldehyd v kondenzaci aldolu:

V roce 2002 spolupracovníci Barbas III & uvedli, že L-prolin ( $ \ bf {\ text {cat1}} $ ) může katalyzovat dvojí kondenzaci propionaldehydu ( $ \ bf {1} $ ), jednající postupně jako pro-nukleofil a elektrofil, k dalším alifatickým aldehydům poskytujícím laktoly, $ \ bf {3} $ , se středním výtěžkem po intramolekulární on miacetalizace (Schéma B) (Ref.2).

Odkazy:

1. Céline Sperandio, Jean Rodriguez, Adrien Quintard, " Katalytické strategie pro syntézu 1,3-polyolů vytvářením enantioselektivních kaskád více funkcí alkoholu, " org. Biomol. Chem. 2020 , 18 , 1025-1035 (DOI: 10.1039 / C9OB02675D ).
2. Naidu S. Chowdari, DB Ramachary, Armando Córdova, Carlos F. Barbas III, " prolinem katalyzované asymetrické montážní reakce: enzymové sestavení sacharidy a polyketidy ze tří aldehydových substrátů, " Tetrahedron Lett. 2002 , 43 (52) , 9591-9595 ( https://doi.org/10.1016/S0040-4039(02) 02412-7 ).