Ce este un substrat ambident?

Există o subsecțiune în Marchs Advanced Organic Chemistry [1, pp. 450-451] care oferă o definiție simplă și câteva exemple :

10.G.viii. Substraturi Ambident

Unele substraturi (de exemplu, 1,3-diclorobutan) pot fi atacate în două sau mai multe poziții, iar acestea pot fi numite substraturi Ambident . În exemplul dat, se întâmplă să existe două grupuri care părăsesc molecula. În afară de diclorobutan și, în general, există două tipuri de substraturi care sunt inerent ambidente (dacă nu sunt simetrice). Unul dintre acestea, tipul alilic, a fost deja discutat (sec. 10.E). Celălalt este substratul epoxidic (sau similar cu aziridină ⁵²⁴ sau episulfid). ⁵²⁵ Selectivitatea pentru una sau alta poziție se numește de obicei regioselectivitate.

Înlocuirea epoxidului liber, care apare în general sub bază sau neutru condiții, implică de obicei un mecanism S _N 2. Deoarece substraturile primare suferă un atac S _N 2 mai ușor decât secundar, epoxizii nesimetrici sunt atacați în soluție neutră sau bazică la carbonul mai puțin substituit și stereospecfic, cu inversare la acel carbon. În condiții acide, epoxidul protonat este cel care suferă reacția. În aceste condiții, mecanismul poate fi S _N 1 sau S _N 2. În mecanismele S _N 1, care favorizează carbonii terțiari, se poate aștepta ca atacul să fie cel mai puternic substituit carbon și acesta este într-adevăr cazul. Cu toate acestea, chiar și atunci când epoxizii protonați reacționează prin ceea ce se așteaptă a fi un mecanism S _N 2, atacul este de obicei la poziția mai înalt substituită. ⁵²⁶ Acest rezultat indică probabil o carbocrație semnificativă caracter la carbon (asocierea ionilor, de exemplu). Astfel, este adesea posibil să se schimbe direcția de deschidere a inelului prin schimbarea condițiilor de la bazic la acid sau invers. În deschiderea inelului a alcoolilor 2,3-epoxidici, prezența $ \ ce {Ti (O \ textit iPr) 4} $ crește atât rata, cât și regioselectivitatea , favorizând atacul la C-3 și nu la C-2. ⁵²⁷ Când un inel epoxid este fuzionat cu un inel ciclohexan, deschiderea inelului S _N 2 oferă în mod invariabil diaxial, mai degrabă decât diequatorial deschiderea inelului. ⁵²⁸

Sulfati ciclici ( 108 ), preparat din 1,2-dioli, reacționează în același mod ca epoxizii, dar de obicei mai rapid: ⁵²⁹

---

⁵²⁴ Chechik, VO; Bobylev, V.A. Acta Chem. Scand. B , 1994 , 48, 837.
⁵²⁵ Rao, LA FEL DE; Paknikar, S.K .; Kirtane, J.G. Tetraedru 1983 , 39, 2323; Behrens, C.H .; Sharpless, K.B. Aldrichimica Acta 1983 , 16, 67; Enikolopiyan, N.S. Aplicație pură 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. Vezi și, 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. A.m. Chem. Soc. 1969 , 91, 2649. Pentru o metodă de înlocuire a acestei preferințe, vezi McKittrick, B.A .; Ganem, B. J. Org. Chem . 1985 , 50, 5897.
⁵²⁹ Gao, Y .; Sharpless, K.B. J. A.m. Chem. Soc. 1988 , 110, 7538; Kim, B.M .; Sharpless, K.B. Tetrahedron Lett. 1989 , 30, 655.

Referință

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

Am fost de acord cu răspunsul lui andselisk. Cu toate acestea, Substraturi Ambident nu se limitează la Martie exemplele date în acest răspuns. Un substrat, care poate fi acționat consecutiv fie ca un electrofil al unui nucleofil este numit și substrat ambident ( Ref.1). Unul dintre cele mai bune exemple este acetaldehida sau propanaldehida în condensarea aldolului:

În 2002, colegii Barbas III & au raportat că L-prolina ( $ \ bf {\ text {cat1}} $ ) ar putea cataliza dubla condensare a propionaldehidei ( $ \ bf {1} $ ), acționând consecutiv ca pro-nucleofil și ca electrofil, față de alte aldehide alifatice care furnizează lactoli, $ \ bf {3} $ , cu un randament moderat după intramolecular el miacetalizare (Schema B) (Ref.2).

Referințe:

1. Céline Sperandio, Jean Rodriguez, Adrien Quintard, " Strategii catalitice către sinteza 1,3-poliolului prin cascade enantioselective creând funcții multiple de alcool, " Org. Biomol. Chem. 2020 , 18 , 1025-1035 (DOI: 10.1039 / C9OB02675D ).
2. Naidu S. Chowdari, DB Ramachary, Armando Córdova, Carlos F. Barbas III, " carbohidrați și polichide din trei substraturi de aldehidă, " Tetrahedron Lett. 2002 , 43 (52) , 9591-9595 ( https://doi.org/10.1016/S0040-4039(02) 02412-7 ).