Mikä on epämääräinen substraatti?

Maaliskuun kehittyneessä orgaanisessa kemiassa [1, s. 450–451] on alaosa, joka tarjoaa suoraviivan määritelmän ja pari esimerkkiä :

10.G.viii. Ambident-substraatit

Joitakin substraatteja (esim. 1,3-diklooributaania) voidaan hyökätä kahdessa tai useammassa paikassa, ja niitä voidaan kutsua ambident-substraateiksi . Annetussa esimerkissä molekyylissä sattuu olemaan kaksi poistuvaa ryhmää. Diklooributaanin lisäksi ja yleensä on olemassa kahdenlaisia substraatteja, jotka ovat luonnostaan epämääräisiä (ellei symmetrisiä). Yhdestä näistä, allyylityypistä, on jo keskusteltu (luku 10.E). Toinen on epoksisubstraatti (tai vastaava atsiridiini ⁵²⁴ tai episulfidi) substraatti. ⁵²⁵ Selektiivisyyttä yhdelle tai toiselle sijalle kutsutaan yleensä regioselektiiviseksi.

Vapaan epoksidin korvaaminen, joka tapahtuu yleensä emäksisessä tai neutraalissa olosuhteissa, liittyy yleensä S _N 2 -mekanismiin. Koska primäärisubstraatit läpikäyvät S _N 2 -hyökkäyksen helpommin kuin sekundaariset, epäsymmetriset epoksidit hyökkäävät neutraaliin tai emäksiseen liuokseen vähemmän voimakkaasti substituoidussa hiilessä ja stereospesifisesti inversiolla tälle hiilelle. Hapoissa olosuhteissa reaktio tapahtuu protonoidulla epoksidilla. Näissä olosuhteissa mekanismi voi olla joko S _N 1 tai S _N 2. S _N 1 -mekanismeissa, jotka suosivat tertiäärisiä hiiliä, hyökkäyksen voidaan odottaa tapahtuvan voimakkaammin substituoidussa hiilessä, ja näin on todellakin. Vaikka protonoidut epoksidit reagoisivat odotetusti S _N 2 -mekanismin avulla, hyökkäys on yleensä voimakkaammin substituoidussa asemassa. ⁵²⁶ Tämä tulos viittaa todennäköisesti merkittävään karbokationiin merkki hiilessä (esimerkiksi ioniparien muodostuminen). Siten on usein mahdollista muuttaa renkaan avautumissuuntaa muuttamalla olosuhteet emäksisistä happamiksi tai päinvastoin. 2,3-epoksialkoholien rengasavauksessa $ \ ce {Ti (O \ textit iPr) 4} $ lisää sekä nopeutta että regioselektiivisyyttä. , suosien hyökkäystä C-3: n sijaan C-2: n sijasta. ⁵²⁷ Kun epoksidirengas fuusioituu sykloheksaanirenkaaseen, S _N 2 -renkaan aukko antaa poikkeuksetta diaksiaalisen eikä diequatoriaalisen renkaan renkaan aukko. ⁵²⁸

Sykliset sulfaatit ( 108 ), valmistettu 1,2-diolit, reagoivat samalla tavoin kuin epoksidit, mutta yleensä nopeammin: ⁵²⁹

---

⁵²⁴ Tšetšik, VO; Bobylev, V.A. Acta Chem. Scand. B , 1994 , 48, 837.
⁵²⁵ Rao, KUTEN; Paknikar, S.K .; Kirtane, J.G. Tetrahedron 1983 , 39, 2323; Behrens, C.H .; Sharpless, K.B. Aldrichimica Acta 1983 , 16, 67; Enikolopiyan, N.S. Pure Appl. Chem. 1976 , 48, 317; Dermer, O.C .; Kinkku, G.E. Etyleenimiini ja muut atsiridiinit , 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. Katso myös 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. Olen. Chem. Soc. 1969 , 91, 2649. Menetelmä tämän etusijan ohittamiseksi, katso McKittrick, B.A .; Ganem, B. J. Org. Chem . 1985 , 50, 5897.
⁵²⁹ Gao, Y .; Sharpless, K.B. J. Olen. Chem. Soc. 1988 , 110, 7538; Kim, B.M .; Sharpless, K.B. Tetrahedron Lett. 1989 , 30, 655.

Viite

1. Smith, M. Maaliskuun edistynyt orgaaninen kemia: reaktiot, mekanismit ja rakenne , 7. painos; Wiley: Hoboken, New Jersey, 2013 . ISBN 978-0-470-46259-1.

Olen samaa mieltä andseliskin vastauksesta. Ambident Substrates ei kuitenkaan rajoitu vastauksessa annettuihin March -esimerkkeihin. Substraattia, jota voidaan peräkkäin käyttää joko nukleofiilin elektrofiilinä, kutsutaan myös ambidenttiseksi substraatiksi ( Yksi parhaista esimerkeistä on asetaldehydi tai propaanialdehydi aldolikondensaatiossa:

Vuonna 2002 Barbas III & työtoverit ovat ilmoittaneet, että L-proliini ( $ \ bf {\ text {cat1}} $ ) voisi katalysoida propionaldehydin kaksinkertaista tiivistymistä ( $ \ bf {1} $ ), joka toimii peräkkäin pro-nukleofiilinä ja elektrofiilinä muille alifaattisille aldehydeille, jotka tuottavat laktoleja, $ \ bf {3} $ , kohtuullisella saannolla molekyylinsisäisen jälkeen hän miasetalisointi (kaavio B) (viite 2).

Viitteet:

1. Céline Sperandio, Jean Rodriguez, Adrien Quintard, " Katalyyttiset strategiat kohti 1,3-polyolisynteesiä luomalla enantioselektiivisiä kaskadeja useita alkoholitoimintoja, " Org. Biomol. Chem. 2020 , 18 , 1025-1035 (DOI: 10.1039 / C9OB02675D ).
2. Naidu S.Chowdari, DB Ramachary, Armando Córdova, Carlos F.Barbas III, " Proliinilla katalysoidut epäsymmetriset kokoonpanoreaktiot: entsyymimainen hiilihydraatit ja polyketidit kolmesta aldehydisubstraatista, " Tetrahedron Lett. 2002 , 43 (52) , 9591-9595 ( https://doi.org/10.1016/S0040-4039(02) 02412-7 ).