Quest-ce quun substrat ambident?

Il y a une sous-section dans Marchs Advanced Organic Chemistry [1, pp. 450–451] qui fournit une définition simple et quelques exemples :

10.G.viii. Substrats ambidents

Certains substrats (par exemple, le 1,3-dichlorobutane) peuvent être attaqués à deux ou plusieurs positions, et ceux-ci peuvent être appelés substrats ambidents . Dans lexemple donné, il se trouve quil y a deux groupes partants dans la molécule. Outre le dichlorobutane, et en général, il existe deux types de substrats qui sont intrinsèquement ambidents (à moins quils ne soient symétriques). Lun de ceux-ci, le type allylique, a déjà été discuté (section 10.E). Lautre est le substrat époxy (ou laziridine ⁵²⁴ ou épisulfure similaire). ⁵²⁵ La sélectivité pour lune ou lautre position est généralement appelée régiosélectivité.

Substitution de lépoxyde libre, qui se produit généralement sous forme basique ou neutre conditions, implique généralement un mécanisme S _N 2. Etant donné que les substrats primaires subissent une attaque S _N 2 plus facilement que les époxydes secondaires, dissymétriques sont attaqués en solution neutre ou basique sur le carbone moins fortement substitué, et de manière stéréospécifique, avec inversion sur ce carbone. Dans des conditions acides, cest lépoxyde protoné qui subit la réaction. Dans ces conditions, le mécanisme peut être S _N 1 ou S _N 2. Dans les mécanismes S _N 1, qui favorisent les carbones tertiaires, lattaque peut être attendue au niveau du carbone le plus fortement substitué, et cest bien le cas. Cependant, même lorsque les époxydes protonés réagissent par ce que lon sattend à être un mécanisme S _N 2, lattaque est généralement à la position la plus fortement substituée. ⁵²⁶ Ce résultat indique probablement un carbocation significatif caractère au niveau du carbone (appariement dions, par exemple). Ainsi, il est souvent possible de changer la direction douverture de lanneau en changeant les conditions de basique à acide ou vice versa. Dans louverture de lanneau des alcools 2,3-époxy, la présence de $ \ ce {Ti (O \ textit iPr) 4} $ augmente à la fois le taux et la régiosélectivité , favorisant lattaque en C-3 plutôt quen C-2. ⁵²⁷ Lorsquun cycle époxyde est fusionné à un cycle cyclohexane, louverture de lanneau S _N 2 donne invariablement un cycle diaxial plutôt que diéquatorial ouverture de lanneau. ⁵²⁸

Sulfates cycliques ( 108 ), préparés à partir de 1,2-diols, réagissent de la même manière que les époxydes, mais généralement plus rapidement: ⁵²⁹

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⁵²⁴ Chechik, VO; Bobylev, V.A. Acta Chem. Scand. B , 1994 , 48, 837.
⁵²⁵ Rao, COMME; 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 .; Ham, G.E. Ethylenimine and Other Aziridines , Academic Press, NY, 1969 , pp. 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. Voir également 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. Un m. Chem. Soc. 1969 , 91, 2649. Pour une méthode de remplacement de cette préférence, voir McKittrick, B.A .; Ganem, B. J. Org. Chem . 1985 , 50, 5897.
⁵²⁹ Gao, Y .; Sharpless, K.B. J. Un m. Chem. Soc. 1988 , 110, 7538; Kim, B.M .; Sharpless, K.B. Tetrahedron Lett. 1989 , 30, 655.

Référence

1. Smith, M. Chimie organique avancée de mars: réactions, mécanismes et structure , 7e éd .; Wiley: Hoboken, New Jersey, 2013 . ISBN 978-0-470-46259-1.

Je suis daccord avec la réponse dandselisk. Pourtant, les substrats ambiants ne sont pas limités aux exemples de mars donnés dans cette réponse. Un substrat, qui peut être consécutivement agi comme électrophile dun nucléophile est également appelé substrat ambident ( Réf.1). Lun des meilleurs exemples est lacétaldéhyde ou le propanaldéhyde dans la condensation aldolique:

En 2002, des collègues de Barbas III & ont signalé que la L-proline ( $ \ bf {\ text {cat1}} $ ) pourrait catalyser la double condensation de propionaldéhyde ( $ \ bf {1} $ ), agissant consécutivement comme pro-nucléophile et électrophile, à dautres aldéhydes aliphatiques fournissant des lactols, $ \ bf {3} $ , avec un rendement modéré après intramoléculaire il miacétalisation (Schéma B) (Réf.2).

Références:

1. Céline Sperandio, Jean Rodriguez, Adrien Quintard, " Stratégies catalytiques vers la synthèse du 1,3-polyol par cascades énantiosélectives créant plusieurs fonctions alcool, " Org. Biomol. Chem. 2020 , 18 , 1025-1035 (DOI: 10.1039 / C9OB02675D ).
2. Naidu S. Chowdari, DB Ramachary, Armando Córdova, Carlos F. Barbas III, " Réactions dassemblage asymétriques catalysées par la proline: assemblage enzymatique de glucides et polycétides issus de trois substrats aldéhydiques, " Tetrahedron Lett. 2002 , 43 (52) , 9591-9595 ( https://doi.org/10.1016/S0040-4039(02) 02412-7 ).