Transcript jalase13
جلسه دوازدهم
فهرست مطالب:
مقدمه
گزينش پذيري
گزينش پذيري ناش ي از عوامل فضائي
فضاگزيني واكنشگر هاي اكسنده
گزينش پذيري ناش ي از عوامل الكتروني
شيمي گزيني
واكنشگر هاي گزينش پذير
مقدمه
در واكنش هاي سنتزي هنگامي كه سابستريت داراي چندين مركز واكنشگر مي باشد كه امكان انجام واكنش را
دارند ،و يا شكل فضائي مولكول به گونه اي است كه امكان انجام واكنش از جهات فضائي مختلف رو ي
سابستريت وجود دارد ،شيميدانان با موضوع گزينش پذيري مواجه مي باشند كه داشتن علم كافي در اين زمينه
امكان طراحي يك سنتز موفق را فراهم مي كند .گزينش پذيري از اختالف سرعت انجام واكنش هاي مختلف
نشات مي گيرد.
گزينش پذيري
تعريف چند اصطالح براي آشنايي بيشتر
فضاگزيني (:)Stereoselective
هنگامي مطرح مي شود كه امكان انجام واكنش از موقعيت هاي فضائي مختلف سابستريت وجود داشته باشد .به عنوان مثال
انجام واكنش در موقعيت پر ازدحام يا كم ازدحام سابستريت اصطالح فضا گزيني را مي رساند .در واكنش هاي فضاگزين
محصوالت مختلف با درصدهاي متفاوت تشكيل مي شوند.
فضاويژه (:)Stereospecific
هنگامي مطرح مي شود كه فضا گزيني به صورت 100درصد اعمال شود و از بين محصوالت مختلف كه امكان تشكيل شدن
دارند ،فقط يك محصول تشكيل شود .به عبارت ديگر فضا گزيني را مي توان به ارجحيت تشكيل يك يا چند محصول خاص
كه تنها از لحاظ كنفيگوراسيون ( )Cofigurationبا هم تفاوت دارند تعريف كرد.
انانتيومرگزيني ( )Enantioselectivityو دياستروئومرگزيني (:)Diastereoselectivity
به عنوان زير مجموعه هاي فضا گزيني تعريف مي شوند كه در سنتز تركيبات كايرال كاربرد دارند.
جهت گزيني (:)Regioselectivity
در گزينش پذيري بكار برده مي شود ،اين اصطالح هنگامي مطرح مي گردد كه امكان انجام واكنش روي يك يا چند مركز مولكول
وجود داشته باشد و ايزومر هاي ساختاري تشكيل شوند .يعني محصوالتي تشكيل شوند كه تنها محل استخالف هاي اضافه
شده در آن ها متفاوت باشد .هنگامي كه جهت گزيني به تشكيل يك محصول منتهي گردد ،واكنش جهت ويژه
( )Regiospecificناميده مي شود.
گزينش پذيري ناش ي از عوامل فضائي
ساده ترين نوع گزينش پذيري مربوط به فضاگزيني مي باشد كه در آن گزينش پذيري از طريق عوامل فضايي كنترل مي گردد.
يك نمونه از اين واكنش ها ،افزايش روي پيوند دوگانه در تركيب نوربورنن مي باشد .اين تركيب دو حلقه اي بوده طبق عوامل
فضايي نزديك شدن واكنشگر از طريق اگزو يعني از سمت حلقه كوچكتر مساعد تر مي باشد ،زيرا تعداد كربن كمتر روي پل
دارد.
endo
حلقه با دو كربن روي پل
exo
حلقه با يك كربن روي پل
exo
endo
OH
H2O2
BH2
H
BH2
H
B2H6
OH
هنگامي كه موقعيت اگزو به
وسيله استخالفهاي حجيم
مسدود باشد ،افزايش از
موقعيت اندو صورت مي گيرد.
OH
OH
1) CO, 100 C
B
3
2) H2O2/ NaOH
3
1) B2H6
2) H2O2OH
???
B2H6
2 BH3
B2H6
RCO3H
O
NaBH4
HgOAc
Hg(OAc)2
H2O
OH
OH
نمونه ديگري از دخالت عوامل فضايي در هدايت واكنش در جهت خاص واكنش پذيري آلكن هاي انتهاائي نسا ت باه آلكان هااي غيار
انتهائي مشاهده مي شود .در حمله هيدروبوردار شدن ،آلكان هااي باا ممانعات فضاايي كمتار وارد واكانش ماي گردناد ،البتاه باين آلكان
هاااي انتهااائي نيااز ،آلكنااي كااه اسااتخالف بيشااتري داشااته باشااد ،سااريعتر نس ا ت بااه آلكاان انتهااائي بااا اسااتخالف كمت ار وارد واكاانش هاااي
افزايش ي مي گردد.
H2O2 NaOH
HO
R2BH
R2B
R2B
HO
H2O2, NaOH
R2BH
گاازينش پااذيري اعمااال شااده توسااط عواماال فضااايي در مولكااول هاااي صاالب بيشااتر قاباال توجااه مااي باشااد ،در تركيااب دو حلقااه اي زياار
پيوند دوگانه از سمتي كه خلوت تر است واكنش افزايش ي را انجام مي دهد.
O
PBA
PBA = Perbenzoic acid
t-Buباار روي اياان حلقااه هااا اسااتفاده مااي گااردد .اياان
جهاات برريا ي گاازينش پااذيري در حلقااه هاااي شااش تااايي از اسااتخالف
اسااتخالف حجاايم بااوده و در موقعياات اسااتوايي قاارار مااي گياارد و مااانو وارونااه شاادن حلقااه مااي گااردد ،و جهاات اف ازايش بااه حلق اه
مشخص مي باشد بنابر اين مبنا جهت افزايش به حلقه شش تائي مشخص مي گردد.
OAlCl3
OAlCl3
t-Bu
+
1) LiAlH4, AlCl3
t-Bu
O
2) t-BuOH
1) Excess ketone
2) H2O, H2SO4
OH
t-Bu
واكنش از طريق انتقال هيدريد صورت مي گيرد .محصول عمده ايزومر ترانس مي باشد كه پايدارتر است.
t-Bu
ولي استفاده از معرف BH3منجر به تشكيل ايزومار سايس باه صاورت عماده ماي گاردد ،زيارا BH3از طرياق تشاكيل ياك حدواساط
چهارتااايي واكاانش را پاايش مااي باارد كااه تشااكيل اياان حدواسااط در موقعياات اسااتوايي مساااعدتر مااي باشااد .در نتيجااه هيدريااد از موقعياات
استوائي به كربن كربنيلي منتقل شده و گروه هيدروكس ي را در موقعيت محوري قرار مي دهد.
OH
NH2
t-Bu
HO
O
BH2
H
t-Bu
اتان آمين براي جدا شدن بور در اين واكنش مورد استفاده قرار گرفته است.
BH3
O
t-Bu
در اكثر حذف هاي دو مولكولي E2آرايش دو گونه حذف شونده نس ت به هم بايد آنتي باشد يا به عبارت ديگر حذف آنتي
نس ت به حذف سين سرعت باالتري دارد و زاويه بين دو گونه اي كه از روي مولكول حذف مي شوند
در حالت آنتي 180درجه و در حالت سين صفر درجه مي باشد .حذف در زواياي ديگر چندان مناسب نيست.
حذف در تركيب نوربورنان زير نمي تواند به خوبي صورت بگيرد ،زيرا هيچكدام از هيدروژن ها نس ت به برم زاويه 180درجه
را فراهم نمي كنند پس حذف آنتي امكان پذير نيست و حذف سين با سرعت كمتر ،انجام مي گيرد .همچنين در اين واكنش
تشكيل آلكن پراستخالف طبق قاعده برت (تشكيل پيوند پاي پل) ،امكان پذير نيست.
D
Base
H
Br
D
H
Base
H
Bert-law
H
D
H
چرا تركيب زير در مقابل واكنش حذفي غير فعال است؟ واكنش جانشيني چطور؟
Br
H
H
CH3
O
N.R
H Me
زي ارا فاقااد هياادروژن آنتااي نس ا ت بااه باارم مااي باشااد و از طرفااي كنفورماساايون حلقااه شااش تااايي باار خااالف سيسااتم نوربورنااان
آرايش هندي ي سين با زاويه صفر درجه بين برم و هيدروژن را فراهم نمي كند ،پس واكنش حاذفي صاورت نماي گيارد .از طرفاي
به علت حجيم بودن باز ،واكنش جانشيني نيز صورت نمي گيرد.
Angular = 60°
H
H
Br
H
Me
H
H H MeH
H
Me
Br
Me
H
H
(طبق كنفورماسيون مربوطه زاويه بين
هيدروژن هاي سين نس ت به برم 60درجه
مي باشد كه حذف در اين زوايا صورت نمي گيرد) .
نكته:
تهيه آلكن ها از طريق واكنش حذفي E2در اكثر موارد از قاعده سايتزف ( )Saytzeff `S Ruleيعني تشكيل
آلكن پراستخالف تر تبعيت مي كند .ولي در صورت وجود هيدروژن آنتي ،حذف آن هيدروژن ارجح تر از رعايت
قاعده سايتزف است.
Me
H
Me
Base
H
Br
H H
حذف هافمن ( :)Hofmann Elimination
هنگامي كه پيوند گروه ترك شونده و كربن محكم باشد واكنش از طريق مكانيسم شبه كربانيوني ) (E1cbانجام مي گيرد .يعني
ميزان جدا شدن پروتون بيشتر از جدا شدن گروه ترك شونده بوده و مقدار جزئي بار منفي روي كربني كه هيدروژن از آن جدا
مي شود ،تشكيل مي گردد .يعني هيدروژن هاي متصل به كربن هاي نوع پايين تر يا هيدروژن هايي كه در موقعيت αنس ت به
گروه هاي الكترون كشنده فعال قرار دارند -خاصيت اسيدي باالئي دارند -حذف مي شوند ،اين حذف را حذف هافمن
( )Hofmann Eliminationمي نامند.
هنگامي كه گروه ترك شونده تركيبات نيتروژن ،گوگرد يا فلوئور باشد حذف هافمن مشاهده مي گردد ،زيرا در اين تركيبات
پيوند بين هترو اتم ) (F, N, Sو اتم كربن محكم مي باشد .كربانيون هائي كه استخالف كمتري دارند ،راحت تر حالل پوش و
پايدار مي گردند.
H
1) Ag2O
2) Heat
H
NMe3
MeI
NMe2
I
CH3
CH2 NMe2
MeI
CH3
CH2
NMe3
Ag2O
CH3
CH2 NMe3
OH
Heat
Dimer and Polymer
CH2
CH2
?
N
H
CH3I (2eq)
N
H
- HI
N I
Me Me
CH3I
120 C
Ag2O
N
Me
OH
Me
N
Me
Me
Ag2O
120C
N
OH
MeMe Me
N I
MeMe Me
گزينش پذيري در باز شدن حلقه هاي سه ضلعي فعال :
هنگااامي كااه هتاارو اتاام در حلقااه سااه ضاالعي داراي بااار مث اات باشااد ،مكانيساام شاابه كربوكاااتيوني (شاابه )SN1مشاااهده مااي گااردد و
هسته دوست به كربن پار اساتخالف تار كاه دانسايته باار مث ات بيشاتري دارد -حملاه ماي كناد .ولاي در حلقاه هااي ساه ضالعي كاه هتارو
اتاام فاقااد بااار مث اات بااوده حملااه هسااته دوسااتي از موقعياات خلااوت تاار صااورت مااي گياارد ،زياارا در اياان حالاات عواماال فضااايي كنتاارل
كننده مي باشند .همچنين كنفورماسيون هسته دوست نس ت به هترو اتم آزاد شده آنتي مي باشد.
هنگامي كه هترو اتم در حلقه سه تائي توانائي پذيرش پروتون را داشته باشاد ،بااز شادن حلقاه در محايط اسايدي شابه SN1و در
محيط بازي يا خنثي شبه SN2مي باشد.
OH
)(SN1 - Type
R
H
O
Nu-
Nu
R
HO
)(SN2 - Type
R
Nu
Br
)(SN1 - Type
H+
R
Nu
O
R
NuH2O
Nu-
Br
R
OH
OOH
O
؟
PBA
O
= PBA
OH
OAc
OAc
O
PBA
نكته:
گااا ي وجااود يااك اسااتخالف كااه بااا واكنشااگر باارهمكنش دارد انجااام واكاانش را از يااك ساامت خاااص (علياارغم ممانعاات فضااايي بيشااتر)
مساااعد تاار مااي نمايااد .بااه عنااوان مثااال گااروه هاااي اسااتخالفي كااه داراي زوآ الكتاارون هاااي آزاد قاباال باارهمكنش بااا واكنشااگر ماننااد
گروه هاي −OHيا −NH2را دارند مي توانند تشكيل محصول با آرايش سين را مساعد تر نمايند.
ا
ح ااذف ان اكس ااايد نمون ااه ديگ ااري از واك اانش ه اااي فض ااا گ اازين م ااي باش ااد .در اي اان واك اانش آم ااين ن ااوع س ااوم در واك اانش ب ااا ي ااك عام اال
ا
اكسنده مشابه پر اسيد يا H2O2به ان اكساايد تباديل شاده كاه باه عناوان بااز درون مولكاولي عمال نماوده و حاذف ساين را منجار
مي گردد.
Me H
O
D
- NR2OH
Me H R
2
N
H
H
H2O2
or PBA
D
NR2
H
D
Me
تشكيل انولها در محيط هاي اسيدي طبق قاعده سايتزف است ،ولي مي توان از طريق عوامال فضاايي باه صاورت
گزينش ي انولهايي تهيه نمود ،كه خالف قاعده سايتزف باشند.
OH
O
Ph
R
X
R
Ph
H+
O
H
H
Ph
N
Ph
O
Ph
N
N
Me
H2O
Hydrolysis
Ph
H
N
Me
Ph
MeI
فضاگزيني واكنشگر هاي اكسنده
معرف هاي اكسنده واكنشگر هايي هستند ،كه هنگام اثر روي مركز واكنش دهنده عدد اكسايش آن را افزايش ماي دهناد .در اينجاا باه
اكسايش پيوندهاي دوگانه توسط واكنشگر هاي مختلف اشاره مي گردد.
OH
در ايان واكانش حدواساط تشاكيل شااده
افزايش دي ال سين را منجر مي شود.
KMnO4
or OsO4
OH
H2O
O
O
KMnO4
Mn
O
ا
براي تهيه ترانس -2 ،1 -دي ال از
پيوندهاي دوگانه ،مي توان
اپوكسيداسيون و سپس هيدروليز
آن را انجام داد.
OH
OH
H3O
O
O
PBA
وقتي تعداد گروه هااي عااملي كاامال يكساان در مولكاول افازايش ماي ياباد ،علاي رغام گازينش پاذيري ،محصاوالت متناو ي تشاكيل ماي
گردد .هيدروكسيل دار شدن -3 ،1سيكلوهگزادي ان توسط اسميم تتراكسيد از اين دست واكنش ها مي باشد.
OH
OH
OH
OH
+
OH
OH
HO
OH
+
OH
OH
HO
OH
Enantiomer Pairs
Meso
1) OsO4
2) NaHSO3
گزينش پذيري ناش ي از عوامل الكتروني
نوع ديگري از گزينش پذيري توسط عوامل الكتروني اعمال مي گردد .انجام واكنش سنتزي مستلزم تشكيل و شكستن
پيوند هايي خاص است ،كه در اين واكنش ها مركز الكترون دوست و هسته دوست درگير آن مي باشند .حال در واكنش
هايي كه چندين مركز الكترون دوست و هسته دوست درگير مي باشند مسئله گزينش پذيري مطرح مي گردد .رويكرد كلي
براي توجيه گزينش پذيري ،ميزان واكنش پذيري اين مراكز مي باشد .مراكز فعال تر سريعتر وارد واكنش مي گردند و
همچنين نوع محصوالت با توجه به ماده اوليه ،واكنشگر ،حد واسط و شرايط انجام واكنش تعيين مي گردد.
جهت گزيني كه در افزايش ماركونيكوف ديده مي شود نمونه ديگر از گزينش پذيري ناش ي از عوامل الكتروني است .در
اينجا حدواسط يك كربوكاتيون بوده كه هرچه نوع كربن آن باالتر باشد پايدارتر است (به دليل پايداري حاصل از
هيپركانژوگيشن).
H+Cl-
H3C CH CH3
CH3
H
Cl
H
H
)I+Cl- (1eq
I Cl
H C C CH3
Br Br
IBr
CH3
Cl
Br
H
Br+Cl-
CH3
I
Cl
H
H C C CH3
Br+ClExcess
Br Cl
H C C CH3
Br Cl
در اين نمونه واكنش ها ،هالوژن با الكترونگاتيويته كمتر ش يه پروتون ) (H+عمل مي كند و ميزان نزديكي انادازه هاالوژن باه
كاربن جهاات تشاكيل كربوكاااتيون و بااه دنباال آن نااوع واكانش را تعيااين مااي كناد ،هاار چاه هااالوژن كااوچكتر باشاد از لحااظ اربيتااالي
بهتاار مااي توانااد بااا رزونااانس كربوكاااتيون را پاياادار كنااد .بنااابر اياان بااه صااورت گزينش ا ي كربوكاااتيون نزديااك بااه ه االوژن (همسااايه)
تشكيل مي گردد.
فعاليات پيوناد هااي دوگاناه در اثار رزوناانس پيوناد دوگاناه باا گاروه هااي الكتارون كشانده ننيار گاروه كربونيال (تركيباات αو β
غير اشباع) كاهش پيدا مي كند ،و برعكس در اثر اساتخالف هتارو اتام داراي زوآ الكتارون غيار پيونادي ،فعاليات پيوناد دوگاناه
افزايش پيدا مي كند ،كه خود مي تواند گزينش پذيري خاص ي را اعمال نمايد.
O
R2N
پيوند دوگانه فعال در مقابل الكترون دوست ها
پيوند دوگانه غيرفعال در مقابل الكتروندوست ها
در واكانش زياار پار اساايد روي كاربن پاار اساتخالف تاار واكانش مااي دهاد ،زيارا ايان آلكاان غناي از الكتاارون ماي باشااد .البتاه فعالياات باااالي
آلكان هااي پار اساتخالف باه ايان دليال اسات كاه ايان آلكان هاا پايادارتر ماي باشاند ،بناابراين اربيتاال هااي HOMOو LUMO
آنها در دسترس تر مي باشد و بهتر واكنش مي دهند.
PhCO3H
O
O
)PhCO3H (1eq
در مسير واكنش هاي شيميائي حدواسط هائي تولياد ماي گردناد كاه در اثار رزوناانس محصاوالت متناو ي را تشاكيل ماي دهناد ،اماا باه
دليال ارجحياات يكااي از ساااختار هاااي رزونانسا ي گاازينش پااذيري ويااژه در تهيااه محصااوالت خاااص مشاااهده مااي گااردد .بااه عنااوان مثاال مااي
توان به واكنش افزايشا ي روي سيساتم هااي غيار اشاباع مازدوآ اشااره نماود .واكانش زيار باه صاورت گزينشا ي از مساير ) (aانجاام ماي
گيرد.
Br
Br
-
Br
a
)H+Br- (1eq
Alylic Carbocation
Br-
b
b
a
در واكنش برماسيون ايزوپرن ،محصول غالب كدام است؟
?
1,2-Bromination
Br+
Br+
Br
Br
Alyl 3
Alyl 2
1,2-Bromination
Br
Br
Alyl 1
Alyl 1
Br
Br
Br
Br
Br
Favorable
Br
در واكنش برماسيون ايزوپرن ،محصول غالب -4 ،3دي برمو -3 -متيل -1 -بوتن است .زيرا حد واسط ) (Aكربوكاتيون آليليك
نوع اول /نوع سوم از حدواسط ) (Bكه كربوكاتيون آليليك نوع دوم /نوع اول مي باشد ،پايدارتر مي باشد.
محصوالت افزايش HCl, DClبه 1و-3سيكلوهگزادي ان زير چيست؟
D
Cl
?
)HCl (1eq
)DCl (1eq
Ether
Ether
?
D
+
Cl
Cl
در افزايش HClبه مولكول -1فنيل -3 ،1 -بوتادي ان كه يك سيستم فوق مزدوآ است چه محصوالتي محتمل است؟
?
)HCl (1eq
Cl-
A
Cl
Cl
B
-
Cl
HCl (1eq)
C
ClCl
Cl
D
Cl(D1)
ClCl
Major Product
(D2)
در اياان تركيااب سااه نااوع پيونااد غياار اشااباع جهاات اف ازايش پروتااون و تشااكيل كربوكاااتيون وجااود دارد كااه عبارتن اد از دو نااوع
پيوناد دوگاناه و سيساتم غياار اشاباع آروماتياك ،از باين اياان ساه موقعيات ،پيوناد دوگانااه ابتاداي زنجياره ساريعتر وارد واكاانش
افزايش ي مي شود زيرا رزونانس نسبي كمتري دارد .حلقه بنزناي وارد ايان واكانش افزايشا ي نماي گاردد و پيوناد دوگاناه مازدوآ
با حلقه فنيلي پايداري رزونانس ي باالئي دارد و آهسته تر وارد واكنش افزايش ي مي شود .گذشته از اين اصول كاه گازينش
پااذيري خاصا ي را اعمااال مااي كنااد ،جهاات افازايش بااه پيونااد هاااي دوگانااه نيااز مهاام مااي باشااد .افاازايش بااه گونااه اي كااه امكااان
رزونااانس بااراي كربوكاااتيون تشااكيل شااده وجااود داشااته باشااد ،مطلااوت تاار بااوده و بااا ساارعت بيشااتري انجااام مااي گياارد .طبااق
اياان توضاايحات در افاازايش از طريااق مساايرهاي Cو Dاصاال اول رعاياات شااده اساات و در افاازايش از مساايرهاي Aو Bو
Dاصال جهات گزيناي رعايات شاده اسات .بناابراين تشااكيل كربوكااتيون Dاز هار دو اصال فاوق تبعيات ماي كناد و ارجحياات
دارد و رزونااانس آن هاام در زنجيااره جااانبي و هاام در حلقااه بنزنااي گسااترده اساات .بنااابر اياان محصااول اصاالي واكاانش ف اوق -3
كلرو -1-فنيل -1-بوتن مي باشد.
شيمي گزيني
()Chemoselectivity
شيمي گزيني هنگامي مطرح مي گردد ،كه بين دو يا چند گروه عاملي مستقر جهت انجام يك واكنش ،فقط يكي از آنها واكنش
مورد ننر را انجام مي دهد و تفاوت گروه ها فقط به شيمي و ماهيت گروه مربوط مي باشد.
باه عناوان مثاال در تركياب زيار دو گاروه OHو NH2وجاود دارد كاه هار دو آنهاا قابليات آسايله شادن را دارناد ،ولاي گاروه NH2
بهتر زوآ الكترون هاي خود را به عنوان هسته دوست وارد واكنش مي نمايد.
OH
)Ac2O (1 eq
HN
O
OH
H2N
O
O
NR2
O
O
O
I
O
NR2
O
O
O
O
OH
O
Base
)(1eq
O
O
O
C
B
A
OH
O
O
نمونه ديگر از شيمي گزيني در تركيب باال مشاهده مي گردد ،اين تركيب داراي يك گروه اسيدي و يك گروه OHفنلي بوده كه
هر دو داراي پروتون اسيدي مي باشند و در محيط بازي پروتون زدايي صورت گرفته و يك دي آنيون تشكيل مي گردد كه از بين
آنها اكسيژن فنلي نس ت به اكسيژن كربوكسيالت كمتر درگير رزونانس بوده و بهتر مي تواند به عنوان هسته دوست عمل كند.
همچنين با توجه به فرم هاي رزونانس ي دي آنيون تشكيل شده ،فرم Bبه علت دافعه الكتروني چندان مناسب نيست و فرم
رزونانس ي Aپايدارتر مي باشد و واكنش هسته دوستي را انجام مي دهد.
:سنتز آسپرين
O
O
?
NO2
CH3
CO2H
N2
H2O
1) SnCl2
HNO3
H2SO4
OH
2) NaNO2 HCl
OH , CO2
O
O
OH
O
CO2H
Ac2O
H3PO4
CO2H
H+
CO2
OMgI
Mg
2
CO2
Me
MeMgI
R
H3O+
O
O
Mg
2
CO2
)CO2H MeMgI (2 eq
R
R
!!!
OH
CO2H
Me
R
واكنشگر گرينياارد نسا ت باه پروتاون هااي اسايدي حسااس ماي باشاد .در تركيبااتي كاه گاروه عااملي اسايدي دارناد و نيااز باه اساتفاده
از واكنشگر گرينيارد باشد ،بايد از مقادير اضافي اين واكنشگر استفاده شود .در واكنش باال به سه اكاي واالن معارف گرينياارد نيااز
است.
نكته مهم در نوآرايي پيناكول
در ناوآرايي پيناااكول از بااين دو گااروه هيدروكسا ي گرو اي بااه صااورت آت خااارآ مااي گااردد ،كاه بااا خااروآ خااودش كربوكاااتيون پاياادارتر را
ايجاد نمايد كه در اغلب موارد كربن پر استخالف تر است.
H H
R C C
O
R
H
C C H
R
O
H
R
-H2O
R H
R C C H
OH2 OH
+
H
R H
R C C H
OH OH
ولي هنگامي كه به جاي محيط اسيدي از توسيل كلريد TsClاستفاده گردد ،ايان تركياب گاروه OHرا باه گاروه تارك شاونده
مناسااب تبااديل مااي كنااد .ولااي TsClبااه خاااطر عواماال فضااايي بااه OHمتصاال بااه كااربن كاام اسااتخالف تاار متصاال شااده بنااابراين
محصول واكنش متفاوت از شرايط اسيدي مي باشد.
R
C C H
O
H
R
-TsO
R H
R C C H
O OTs
H
B
Base
TsCl
R H
R C C H
OH OH
با توجه به مقدار باز استفاده شده در وانش زير محصوالت مورد انتنار را پيش بيني كنيد.
O
O
OEt
Base
MeI
O
Me
O
OEt
O
O
Me
)1) MeI (1eq
2) H2O
O
OEt
O
)EtONa (2eq
OEt
طبق اين واقعيت كه هرچه اسيد قويتر باشد ،باز مزدوآ آن ضعيف تر است ،مي توان نتيجه گرفت كاه پروتاوني كاه ساريعتر جادا ماي
گردد آنيون حاصل از آن پايادار تار باوده و كنادتر وارد واكانش ماي گاردد .از ايان خاصايت در گزينشا ي نماودن واكانش هااي هساته دوساتي
استفاده مي گردد .روش كلي اين است كه دو مول از باز استفاده نموده كه هم هيدروژن اسيدي تر را جدا مي كند و هام پروتاوني كاه
قدرت اسيدي كمتري دارد .در اين حالت يك دي آنيون تشكيل شده كه با افزايش يك مول الكترون دوست ،يك واكانش گزينشا ي باين
آنيااون فعااالتر و مركااز الكتاارون دوساات مشاااهده مااي گااردد .بااه عنااوان مثااال در تركيااب -βدي كربونياال زياار اياان روش بااه كااار گرفتااه شااده
است.
?
H
H
OMe
1) PCC
MeO
2) H+ CH(OMe)3
)1) BuLi (2eq
HO
, H2O
O
H
)2
H
Acidic protons
Cp2Zr.HCl
O
OMe
ZrCp2Cl
MeO
TiCl3
ZnCu
OHC
O
قاادرت اساايدي پروتااون هاااي اسااتيلني نسا تا زياااد اساات و پروتااون هاااي پروپااارژيلي قاادرت اساايدي كمتااري دارنااد ،ولااي در حضااور دو
اكي واالن از باز قوي ،هر دو پروتاون جادا شاده و ياك دي آنياون تشاكيل ماي شاود ،كاه آنياون موقعيات پروپاارژيلي فعاالتر باوده و در
واكنش هسته دوستي بعدي شركت مي كند.
O
O
H3C C CH C OLi
R
H3O+
O
O
H3C C CH C OH
R
)RX (2 eq
OLi
O
H3C C CH C OLi
H+ / Heat
O
H3C C CH2 R
- CO2
)n-BuLi (2 eq
O
O
H3C C CH2C OH
بااا افاازايش دو اكااي واالن بوتياال ليتاايم (كااه فقااط نقااش باااز دارد) يااك دي آنيااون تشااكيل مااي گااردد ،ابتاادا پروتااون گااروه كربوكساايليك
اسيد جدا مي شود و مول دوم n-BuLiپروتون اسيدي متيلن را جدا مي كند.
در مرحلااه بعااد در اثاار اف ازايش يااك مااول الكتاارون دوساات ) (R-Xحملااه از طريااق كااربن صااورت مااي گياارد .بااار منفااي كربوكساايالت
توسااط دو فاارم رزونانسا ي هاام ارز پاياادار مااي شااود .ولااي بااار منفااي روي كااربن متيلنااي توسااط دو فاارم رزونانسا ي ناااهم ارز پاياادار شااده
اساات ،ااه بااه اناادازه آنيااون ربو ساايالت پاياادار نيساات .از طرفااي بااه علاات الاترونگاااتيوي پااايين ااربن نسا ت بااه ا ساايژن ،بااار منفااي
روي ربن متيلني فعالتر بوده و حمله هسته دوست را انجام مي دهد.
O
H3C
O
CHOH
?
H3C
n-Bu
CHOH
واكنشگر هاي گزينش پذير
اياان معاارف هااا بااا توجااه بااه فعالياات سابسااتريت ،نااوع حااد واسااط تشااكيل شااده و فعالياات خااود معاارف ،واكاانش خاصا ي را انجااام مااي
دهند.
يک ااي از مع اارف ه اااي گ اازينش پ ااذير MnO2م ااي باش ااد ،اي اان تركي ااب ي ااك اكس اانده مالي اام ب ااوده و فق ااط ق ااادر ب ااه اكس ااايش گ ااروه ه اااي
هيدروكس ي آليلي ،پروپارژيلي ،بنزيلي و صرفا تا مرحله آلدهيدي مي باشد .و روي ساير گروه هاي هيدرو س ي تاثيري ندارد.
الكل آليلي:
MnO2
O
OH
الكل پروپارژيلي:
O
H C C C
H
MnO2
H C C CH2 OH
الكل بنزيلي:
O
MnO2
HO
OH
HO
O
?
OH
O
O
RCO3H
O
1) NaBH4
Cl
2) H+
AlCl3
O
OH
H3O+
OH
][O
OH
Cl
O N O
[O] = MnO2 HIO4 / KBr HIO3 / KBr
/ KBr
N N
Cl
Cl
O
در طاارح فااوق روش هااائي جهاات اكسااايش گزينش ا ي گااروه هيدروكساايل در موقعياات بنزيلااي در حضااور گااروه هيدروكس ا ي غياار بنزيلااي
آورده شده است.
اكساانده هاااي HIO3 ،HIO4و تااري كلاارو ساايانوريك اساايد در حضااور مقااادير كاتاااليزوري پتاساايم برميااد بااه صااورت كااامال گزينش ا ي
واكنش اكسايش را انجام مي دهند.
O
O
RCO3H
1) NaBH4
O
Cl
2) H+
AlCl3
N
O
O
OH
N
O
O
H
+
N
Ph
-Nپيرياادين اكسااايد ،كااربن هاااي بنزيليااك و آليليااك ،هاار دو واكاانش هاااي SN1و SN2را بااه خااوبي انجااام مااي دهنااد .بنااابراين
حمله به كربن پر استخالف تر در استايرن اكسيد صورت پذيرفته است.
واكنش زير را كامل كنيد؟
H
O
OH
?
HO
O
OH
O
OH
MnO2
O
O
H
O
H
O
OH
+
OH H
KMnO4
Protection
Heat
H3O+
Deprotection
HO
HO
OH
OH
OH
O
H
O
O
H
OH
OH
OH
MnO2
OH
THF , 25 °C
O
HO
نكته:
ا
يااك واكاانش جالااب جهاات تهيااه آلدئياادها از آلكياال هالياادهاي نااوع اول بنزيلااي و ، ...اسااتفاده از پيرياادين -Nاكسااايد مااي باشااد .در اياان
واكنش آلكيل هاليد مورد حمله الكترون دوستي اكسيژن -Nاكسايد قرار مي گيرد و نمك -Nآلكوكس ي پيريدينيوم تشاكيل ماي شاود
كه تحت تاثير باز يا حرارت آلدئيدها را توليد مي كند.
RCHO
R = Ph, Anisyl
+
N
Base
or
Heat
B
RCH2X
N H
O
R
H
X
N
O
واكنشگر دي اكسيد سلنيم SeO2براي اكسايش گروه هاي متيلني فعال به گروه هاي كربونيل بكار گرفته مي شود.
O
SeO2
O
O
O
SeO2
O
O
مكانيسم اين واكنش از طريق حمله گروه متيلني فعال به صورت هسته دوست به SeO2مي باشد.
روش ديگر تهيه -αدي تون ها :
HCl
H2O
O
H3CC CHCH3
NO
O
H3CC CCH3
NOH
HONO
OH
H3CC CHCH3
H+
O
H3CC CCH3
O
HCl
H2O
O
O
O
NOH
HONO
O
O
H3CC CH2CH3