Hva er et ambident substrat?

Det er et underavsnitt i Marks Advanced Organic Chemistry [1, s. 450–451] som gir en enkel definisjon og et par eksempler :

10.G.viii. Ambident Substrates

Noen substrater (f.eks. 1,3-diklorbutan) kan angripes i to eller flere posisjoner, og disse kan kalles ambident substrates . I eksemplet som er gitt er det tilfeldigvis to grupper som forlater molekylet. Bortsett fra diklorbutan, og generelt, er det to typer underlag som iboende er ambiente (med mindre de er symmetriske). En av disse, den allyliske typen, har allerede blitt diskutert (kapittel 10.E). Den andre er epoksy (eller lignende aziridin ⁵²⁴ eller episulfid) substrat. ⁵²⁵ Selektivitet for den ene eller den andre posisjonen kalles vanligvis regioselektivitet.

Substitusjon av gratis epoxide, som vanligvis forekommer under basisk eller nøytral forhold, involverer vanligvis en S _N 2-mekanisme. Siden primære substrater gjennomgår S _N 2 angriper lettere enn sekundære, blir usymmetriske epoksider angrepet i nøytral eller basisk løsning på det mindre høyt substituerte karbonet, og stereospesifikt, med inversjon ved det karbonet. Under sure forhold er det det protonerte epoksidet som gjennomgår reaksjonen. Under disse forhold kan mekanismen være enten S _N 1 eller S _N 2. I S _N 1-mekanismer, som favoriserer tertiære karbonatomer, kan angrep forventes å være på det mer høyt substituerte karbonet, og dette er virkelig tilfelle. Selv når protonerte epoksider reagerer med det som forventes å være en S _N 2-mekanisme, er angrep vanligvis i den mer sterkt substituerte posisjonen. ⁵²⁶ Dette resultatet indikerer sannsynligvis en betydelig karbokering karakter ved karbon (ioneparing, for eksempel). Dermed er det ofte mulig å endre retningen for ringåpningen ved å endre forholdene fra basisk til sur eller omvendt. I ringåpningen av 2,3-epoksyalkoholer øker tilstedeværelsen av $ \ ce {Ti (O \ textit iPr) 4} $ både hastigheten og regioselektiviteten , favoriserer angrep på C-3 i stedet for C-2. ⁵²⁷ Når en epoksydring er smeltet sammen med en cykloheksanring, gir S _N 2 ringåpning alltid diaksial snarere enn diakvatorial ringåpning. ⁵²⁸

Sykliske sulfater ( 108 ), fremstilt fra 1,2-dioler, reagerer på samme måte som epoksider, men vanligvis raskere: 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 .; Skarpløs, 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 , s. 206–273.
⁵²⁶ Biggs, J .; Chapman, N.B .; Finch, A.F .; Wray, V. J. Chem. Soc. B 1971 , 55.
⁵²⁷ Caron M .; Skarpløs, K.B. J. Org. Chem. 1985 , 50, 1557. Se også, Chong, J.M .; Skarpløs, K.B. J. Org. Chem. 1985 , 50, 1560; Behrens, C.H .; Skarpløs, 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 for å overstyre denne preferansen, se McKittrick, B.A .; Ganem, B. J. Org. Kjem . 1985 , 50, 5897.
⁵²⁹ Gao, Y .; Skarpløs, K.B. J. Er. Chem. Soc. 1988 , 110, 7538; Kim, B.M .; Skarpløs, K.B. Tetrahedron Lett. 1989 , 30, 655.

Referanse

1. Smith, M. March’s Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure , 7. utgave; Wiley: Hoboken, New Jersey, 2013 . ISBN 978-0-470-46259-1.

Jeg var enig med andselisk sitt svar. Likevel er Ambident Substrates ikke begrenset til Marchs gitte eksempler i det svaret. Et substrat, som kan fungere fortløpende enten som en elektrofil av en nukleofil, kalles også ambident substrat ( Ref.1). Et av de beste eksemplene er acetaldehyd eller propanaldehyd i aldolkondensasjon:

I 2002 har Barbas III & kollegaer rapportert at L-proline ( $ \ bf {\ text {cat1}} $ ) kan katalysere den todelt kondensasjonen av propionaldehyd ( $ \ bf {1} $ ), som fungerer fortløpende som en pro-nukleofil og en elektrofil, til andre alifatiske aldehyder som gir laktoler, $ \ bf {3} $ , i et moderat utbytte etter intramolekylær han miacetalization (skjema B) (Ref.2).

Referanser:

1. Céline Sperandio, Jean Rodriguez, Adrien Quintard, " Katalytiske strategier mot 1,3-polyolsyntese ved enantioselektive kaskader som skaper flere alkoholfunksjoner, " Org. Biomol. Kjem. 2020 , 18 , 1025-1035 (DOI: 10.1039 / C9OB02675D ).
2. Naidu S. Chowdari, DB Ramachary, Armando Córdova, Carlos F. Barbas III, " Prolin-katalyserte asymmetriske monteringsreaksjoner: enzymlignende montering av karbohydrater og polyketider fra tre aldehydsubstrater, " Tetrahedron Lett. 2002 , 43 (52) , 9591-9595 ( https://doi.org/10.1016/S0040-4039(02) 02412-7 ).