Vad är ett omgivande substrat?

Det finns ett underavsnitt i Mars avancerad organisk kemi [1, s. 450–451] som ger en enkel definition och ett par exempel :

10.G.viii. Ambient Substrates

Vissa substrat (t.ex. 1,3-diklorbutan) kan attackeras i två eller flera positioner, och dessa kan kallas ambident substrates . I det givna exemplet råkar det finnas två lämnande grupper i molekylen. Förutom diklorbutan och i allmänhet finns det två typer av substrat som i sig är omgivande (om de inte är symmetriska). En av dessa, den allyliska typen, har redan diskuterats (avsnitt 10.E). Den andra är epoxisubstratet (eller liknande aziridin ⁵²⁴ eller episulfid). ⁵²⁵ Selektivitet för en eller annan position kallas vanligtvis regioselektivitet.

Ersättning av den fria epoxiden, som i allmänhet sker under basisk eller neutral förhållanden, involverar vanligtvis en S _N 2-mekanism. Eftersom primära substrat genomgår S _N 2 attackerar lättare än sekundära, attackeras osymmetriska epoxider i neutral eller basisk lösning på det mindre högt substituerade kolet, och stereospecifikt, med inversion vid det kolet. Under sura förhållanden är det den protonerade epoxiden som genomgår reaktionen. Under dessa förhållanden kan mekanismen vara antingen S _N 1 eller S _N 2. I S _N 1-mekanismer, som gynnar tertiära kol, kan attacker förväntas ske på det mer högt substituerade kolet, och detta är verkligen fallet. Men även när protonerade epoxider reagerar med vad som förväntas vara en S _N 2-mekanism, är attacken vanligtvis i den mer högt substituerade positionen. ⁵²⁶ Detta resultat indikerar antagligen en betydande karbocokation karaktär vid kolet (jonparning, till exempel). Således är det ofta möjligt att ändra riktningen för ringöppningen genom att ändra förhållandena från sur till sur eller tvärtom. I ringöppningen av 2,3-epoxialkoholer ökar närvaron av $ \ ce {Ti (O \ textit iPr) 4} $ både hastigheten och regioselektiviteten , som gynnar attack vid C-3 snarare än C-2. ⁵²⁷ När en epoxidring smälts samman med en cyklohexanring ger S _N 2-ringöppning alltid diaxiell snarare än diakvatoriell ringöppning. ⁵²⁸

Cykliska sulfater ( 108 ), beredd från 1,2-dioler, reagerar på samma sätt som epoxider, men vanligtvis snabbare: 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 .; 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 , 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. Se även 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. För en metod för att åsidosätta denna preferens, se 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.

Referens

1. Smith, M. Mars avancerade organiska kemi: reaktioner, mekanismer och struktur , 7: e upplagan; Wiley: Hoboken, New Jersey, 2013 . ISBN 978-0-470-46259-1.

Jag gick med på andselisk svar. Ändå är Ambident Substrates inte begränsade till Mars givna exempel i det svaret. Ett substrat, som i följd kan fungera antingen som en elektrofil av en nukleofil kallas också ambident substrat ( Ref.1). Ett av de bästa exemplen är acetaldehyd eller propanaldehyd i aldolkondensation:

2002 har Barbas III & medarbetare rapporterat att L-prolin ( $ \ bf {\ text {cat1}} $ ) kan katalysera den dubbla kondensationen av propionaldehyd ( $ \ bf {1} $ ), agerar i följd som en pro-nukleofil och en elektrofil, till andra alifatiska aldehyder som ger laktoler, $ \ bf {3} $ , i ett måttligt utbyte efter intramolekylär han miacetalization (Schema B) (Ref.2).

Referenser:

1. Céline Sperandio, Jean Rodriguez, Adrien Quintard, " Katalytiska strategier mot 1,3-polyolsyntes genom enantioselektiva kaskader som skapar flera alkoholfunktioner, " Org. Biomol. Chem. 2020 , 18 , 1025-1035 (DOI: 10.1039 / C9OB02675D
2. Naidu S. Chowdari, DB Ramachary, Armando Córdova, Carlos F. Barbas III, " Prolin-katalyserade asymmetriska sammansättningsreaktioner: enzymliknande sammansättning av kolhydrater och polyketider från tre aldehydsubstrat, " Tetrahedron Lett. 2002 , 43 (52) , 9591-9595 ( https://doi.org/10.1016/S0040-4039(02) 02412-7 ).