Cosè un substrato ambidente?

Cè una sottosezione in Advanced Organic Chemistry [1, pp. 450–451] che fornisce una definizione semplice e un paio di esempi :

10.G.viii. Substrati ambidenti

Alcuni substrati (ad es. 1,3-diclorobutano) possono essere attaccati in due o più posizioni e questi possono essere chiamati substrati ambidenti . Nellesempio fornito, ci sono due gruppi uscenti nella molecola. Oltre al diclorobutano, e in generale, ci sono due tipi di substrati che sono intrinsecamente ambidenti (a meno che non siano simmetrici). Uno di questi, il tipo allilico, è già stato discusso (Sez. 10.E). Laltro è il substrato epossidico (o laziridina simile ⁵²⁴ o episolfuro). ⁵²⁵ La selettività per luna o laltra posizione è solitamente chiamata regioselettività.

Sostituzione dellepossido libero, che generalmente si verifica sotto base o neutro condizioni, di solito coinvolge un meccanismo S _N 2. Poiché i substrati primari subiscono un attacco S _N 2 più prontamente rispetto a quelli secondari, gli epossidi asimmetrici vengono attaccati in soluzione neutra o basica al carbonio meno altamente sostituito, e stereospecicamente, con inversione a quel carbonio. In condizioni acide, è lepossido protonato che subisce la reazione. In queste condizioni il meccanismo può essere S _N 1 o S _N 2. Nei meccanismi S _N 1, che favoriscono i carboni terziari, ci si può aspettare lattacco al carbonio più altamente sostituito, e questo è effettivamente il caso. Tuttavia, anche quando gli epossidi protonati reagiscono con quello che dovrebbe essere un meccanismo S _N 2, lattacco è solitamente nella posizione più altamente sostituita. ⁵²⁶ Questo risultato probabilmente indica un carbocationo significativo carattere al carbonio (accoppiamento di ioni, per esempio). Pertanto, è spesso possibile cambiare la direzione di apertura dellanello cambiando le condizioni da basiche ad acide o viceversa. Nellapertura dellanello di alcoli 2,3-epossidici, la presenza di $ \ ce {Ti (O \ textit iPr) 4} $ aumenta sia il tasso che la regioselettività , favorendo lattacco in C-3 piuttosto che in C-2. ⁵²⁷ Quando un anello epossidico è fuso con un anello di cicloesano, lapertura dellanello S _N 2 fornisce invariabilmente diaxiale piuttosto che diequatoriale anello di apertura. ⁵²⁸

Solfati ciclici ( 108 ), preparati da 1,2-dioli, reagiscono allo stesso modo degli epossidi, ma di solito più rapidamente: ⁵²⁹

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⁵²⁴ Chechik, VO; Bobylev, V.A. Acta Chem. Scand. B , 1994 , 48, 837.
⁵²⁵ Rao, COME; 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 .; Prosciutto, 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. Si veda anche 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. Am. Chem. Soc. 1969 , 91, 2649. Per un metodo per ignorare questa preferenza, vedere McKittrick, B.A .; Ganem, B. J. Org. Chem . 1985 , 50, 5897.
⁵²⁹ Gao, Y .; Sharpless, K.B. J. Am. Chem. Soc. 1988 , 110, 7538; Kim, B.M .; Sharpless, K.B. Tetrahedron Lett. 1989 , 30, 655.

Riferimento

1. Smith, M. Advanced Organic Chemistry di marzo: reazioni, meccanismi e struttura , 7a edizione; Wiley: Hoboken, New Jersey, 2013 . ISBN 978-0-470-46259-1.

Sono daccordo con la risposta di andselisk. Tuttavia, Substrati ambidenti non sono limitati agli esempi forniti da March in quella risposta. Un substrato, che può essere agito consecutivamente sia come elettrofilo di un nucleofilo, è anche chiamato substrato ambidente ( Rif.1). Uno dei migliori esempi è lacetaldeide o la propanaldeide nella condensazione aldolica:

Nel 2002, Barbas III & colleghi hanno riferito che L-prolina ( $ \ bf {\ text {cat1}} $ ) potrebbe catalizzare la duplice condensazione della propionaldeide ( $ \ bf {1} $ ), che agisce consecutivamente come pro-nucleofilo e un elettrofilo, ad altre aldeidi alifatiche che forniscono lattoli, $ \ bf {3} $ , con una resa moderata dopo intramolecolare he miacetalizzazione (Schema B) (Rif.2).

Riferimenti:

1. Céline Sperandio, Jean Rodriguez, Adrien Quintard, " Strategie catalitiche verso la sintesi di 1,3-poliolo mediante cascate enantioselettive creando funzioni multiple di alcol, " Org. Biomol. Chem. 2020 , 18 , 1025-1035 (DOI: 10.1039 / C9OB02675D ).
2. Naidu S. Chowdari, DB Ramachary, Armando Córdova, Carlos F. Barbas III, " Reazioni di assemblaggio asimmetriche catalizzate dalla prolina: assemblaggio simile a un enzima di carboidrati e polichetidi da tre substrati aldeidici, " Tetrahedron Lett. 2002 , 43 (52) , 9591-9595 ( https://doi.org/10.1016/S0040-4039(02) 02412-7 ).