Hvad er et omgivende substrat?

Der er et underafsnit i Marts avancerede organiske kemi [1, s. 450–451], der giver en ligetil definition og et par eksempler :

10.G.viii. Omgivende substrater

Nogle substrater (f.eks. 1,3-dichlorbutan) kan angribes i to eller flere positioner, og disse kan kaldes omgivende substrater . I det givne eksempel er der tilfældigvis to forlader grupper i molekylet. Bortset fra dichlorbutan og generelt er der to slags substrater, der iboende er omgivende (medmindre de er symmetriske). En af disse, den allyliske type, er allerede blevet diskuteret (afsnit 10.E). Den anden er epoxysubstratet (eller det lignende aziridin ⁵²⁴ eller episulfid). ⁵²⁵ Selektivitet for den ene eller den anden position kaldes normalt regioselektivitet.

Erstatning af det frie epoxid, som generelt forekommer under basisk eller neutral betingelser, involverer normalt en S _N 2-mekanisme. Da primære substrater gennemgår S _N 2 angriber lettere end sekundære, bliver usymmetriske epoxider angrebet i neutral eller basisk opløsning på det mindre stærkt substituerede kulstof og stereospecifikt med inversion mod dette kulstof. Under sure forhold er det det protonerede epoxid, der gennemgår reaktionen. Under disse betingelser kan mekanismen være enten S _N 1 eller S _N 2. I S _N 1-mekanismer, som favoriserer tertiære carbonatomer, kan angreb forventes at være på det mere stærkt substituerede kulstof, og dette er faktisk tilfældet. Selv når protonerede epoxider reagerer med det, der forventes at være en S _N 2-mekanisme, er angreb sædvanligvis i den mere stærkt substituerede position. ⁵²⁶ Dette resultat indikerer sandsynligvis en betydelig carbocation karakter ved kulstof (f.eks. ionparring). Det er således ofte muligt at ændre retningen af ringåbningen ved at ændre betingelserne fra basisk til sur eller omvendt. I ringåbningen af 2,3-epoxyalkoholer øger tilstedeværelsen af $ \ ce {Ti (O \ textit iPr) 4} $ både hastigheden og regioselektiviteten , der foretrækker angreb på C-3 snarere end C-2. ⁵²⁷ Når en epoxidring er smeltet sammen med en cyclohexanring, giver S _N 2-ringåbning altid diaxial snarere end diequatorial ringåbning. ⁵²⁸

Cykliske sulfater ( 108 ), fremstillet af 1,2-dioler, reagerer på samme måde som epoxider, men normalt hurtigere: ⁵²⁹

---

⁵²⁴ Chechik, VO; Bobylev, V.A. Acta Chem. Scand. B , 1994 , 48, 837.
⁵²⁵ Rao, SOM; Paknikar, S.K .; Kirtane, J.G. Tetrahedron 1983 , 39, 2323; Behrens, C.H .; Sharpless, K.B. Aldrichimica Acta 1983 , 16, 67; Enikolopiyan, N.S. Ren appl. Chem. 1976 , 48, 317; Dermer, O.C .; Ham, G.E. Ethylenimine and Other Aziridines , Academic Press, NY, 1969 , s. 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. Se også 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. Er. Chem. Soc. 1969 , 91, 2649. For en metode til at tilsidesætte denne præference, se McKittrick, B.A .; Ganem, B. J. Org. Chem . 1985 , 50, 5897.
⁵²⁹ Gao, Y .; Sharpless, K.B. J. Er. Chem. Soc. 1988 , 110, 7538; Kim, B.M .; Sharpless, K.B. Tetrahedron Lett. 1989 , 30, 655.

Reference

1. Smith, M. Marts avancerede organiske kemi: reaktioner, mekanismer og struktur , 7. udgave; Wiley: Hoboken, New Jersey, 2013 . ISBN 978-0-470-46259-1.

Jeg var enig med andselisks svar. Alligevel er Ambident Substrates ikke begrænset til Marchs givne eksempler i det svar. Et substrat, som efter hinanden kan fungere enten som en elektrofil af en nucleofil kaldes også ambident substrat ( Ref.1). Et af de bedste eksempler er acetaldehyd eller propanaldehyd i aldolkondensation:

I 2002 har Barbas III & kollegaer rapporteret, at L-prolin ( $ \ bf {\ text {cat1}} $ ) kunne katalysere den dobbelte kondensation af propionaldehyd ( $ \ bf {1} $ ), der fungerer efter hinanden som en pro-nukleofil og en elektrofil, til andre alifatiske aldehyder, der tilvejebringer lactoler, $ \ bf {3} $ , i et moderat udbytte efter intramolekylær han miacetalisering (skema B) (Ref.2).

Referencer:

1. Céline Sperandio, Jean Rodriguez, Adrien Quintard, " Katalytiske strategier mod 1,3-polyolsyntese ved enantioselektiv kaskade, der skaber flere alkoholfunktioner, " Org. Biomol. Chem. 2020 , 18 , 1025-1035 (DOI: 10.1039 / C9OB02675D
2. Naidu S. Chowdari, DB Ramachary, Armando Córdova, Carlos F. Barbas III, " Prolinekatalyserede asymmetriske samlingsreaktioner: enzymlignende samling af kulhydrater og polyketider fra tre aldehydsubstrater, " Tetrahedron Lett. 2002 , 43 (52) , 9591-9595 ( https://doi.org/10.1016/S0040-4039(02) 02412-7 ).