Tvorba dvojitej väzby uhlík — uhlík

Kneovenagelova reakcia sa uskuto uje pri p soben aldehydu alebo ket nu na zl eninu s akt vnou metyl novou skupinou pri pou it katalytick ho mno stva amoniaku, prim rneho, resp. sekund rneho am nu alebo katalytick ho mno stva karboxylovej kyseliny. Naj astej ie sa pou vaj ako katalyz tory rozli n am nne soli, napr. octan am nny alebo piperid niumacet t. Je ve a zn mych Knoevenagelov ch reakci uskuto nen ch bez pridania kyseliny, preto e reak n inidl a rozp adl obsahuj mal mno stvo kysl ch ne ist t.

Ako akt vne metyl nov komponenty sa naj astej ie pou vaj estery kysel n mal novej, ky noctovej, acetoctovej, ako aj fenylecetonitril, benzylket ny a alifatick nitrozl eniny.

Estery kyseliny mal novej reaguj aldehydmi s reaktivnej lmi ket nmi ako acet n alebo cyklohex n n. Menej reakt vne ket ny d vaj dobr v a ky s e–tylesterom kyseliny ky noctovej.

Reakcie sa s asne uskutoC uj v refluxnj com benz ne alebo tolu ne konti­nu lnym odstra ovan m vznikaj cej reak nej vody (4.1.3.8).

Pri kondens eii ket nov estermi kyseliny vznik zmes geometricky izom r–nych alkylid nky nacet tov, kym pri analogickej reakcii s aldehydmi selek­t vne vznik stereoisom r, v ktorom –alkylov alebo –arylov skupina je v cis–polohe ku ky nove3 skupine.

Knoevenagelova kondenz cie prebieha s aldehydmi a reakt vnymi ket nmi aj s kyselinou mal novou a jej monoestermi a s kyselinou ky noctovou. Termick dekarboxyl cia kondenza n ho produktu umo uje pr pravu , ^ –nenas ten ch deriv tov kysel n (4.1.3.9)

Ak sa kondenz cia uskuto uje v pyrid ne (Doebnerova modifik cia), dekarbo–xyl cia nast va priamo v reak nej zmesi, pri om vznikaj deriv ty oC , –ne­nas ten ch kysel n. Zvy ajne vznik stereoizom r s karboxylovou skupinou v trana–polohe k v iemu beta–aubstituentu, ako vidno z reak nej sch my

Porovnanie pr pravy oC ,/3 –nenas ten ch karboxylov ch zl en n v podmienkach Claisenovej–Schmidtovej a Knoevenagelovej reakcie s pou it m rovnak ch reak n ch komponentov je na sch me (4. t.j.11}.

4.2 /3–ELIMINA N REAKCIE

Jednou z najbe nej ch met d tvorby C=C v zby s –elimin cie.

X = OH, OCOR, haloge'n, OSOgAr, URy SR₂

Patria sem kyslo katalyzovan hydrat cia alkoholov, solvolyticky aj z sadito indukovan elimin cia alkylhalogenidov a sulfon tov a dobre zn ma Hofmannova elimin cia kvart rnyeh am niov ch z sad.

V ka dej kateg rii spom nan ch reakci prebiehaj cich E1–, resp. E2–mecha–nizrnom, je mno stvo synteticky u ito n ch reakci

Nev hodou uveden ch met d je to, e elimin cia neprebieha jednozna ne,a vzni­k zmes produktov. Okrem toho m e vznika zmes geometrick ch izom rov. Prie­beh elimin cie je v inou podmienen povahou vytesf ovacej skupiny,v niekto­r ch pr padoch ju ovplyv uj aj experiment lne podmienky.

Kyslo katalyzovan elimin cia alkoholov a in E1–elimin cie, b zick elimi­n cia alkylhalogenidov a arylsulfon tov d va ako hlavn produkt maxim lne substituovan (Zajcevovo pravidlo) alk n, zatia o z sadito indukovan eli­min cia kv rt rnych am niov ch soli a sulf niov ch sol d va predov etk m najmenej substituovan alk n (Hofmannovo pravidlo). Ani jedno pravidlo vSak neplat bez v nimky.

Ak s substituenty, ako karbonyl alebo fenyl na niektorom –at me, elimin cia prebieha tak, aby vznikol konjugovan alk n.

Pri elimin cii chlorovod ka z 2–chl r–2,4,4–trimetylpent nu vznikne ako hlav­n produkt 1–alk n (4.2.3).

al ia nev hoda kyslo katalyzovanej dehydrat cie alkoholov a in ch E1–elimi­n ci , s ast pre myky uhl kovej kostry ako d sledok vzniku intermedi rneho karbkati nu.

Zo stereoehemick ho h adiska elimin cia prebieha omnoho ochotnej ie, ak vo­d kov at m a odstupuj ca skupina s v antiperiplan rnom usporiadan

V izocyklick ch zl enin ch zvy ajne m e prot n a odstupuj ca skupine zau­ja antiperiplan rne usporiadanie, konfigur cia ostatn ch substituentov v ak v znamne vpl va na priebeh elimin cie. V s lade s sil m o minimum energie molekuly v tranzitnom stave erytro–izom r reaguje omnoho pomal ie ako treo––izom r (II)

Stereo pecifick priebeh elimin cie kvart rnej soli treo– a erytro–1,2–dife–nylpropylamlnu p soben m etanol tu spdn ho v etanole ukazuje, e prednos m syn–elimin cia pred antielimin ciou.

V cyklohexyl deriv toch antiperiplan rnemu postaveniu eliminuj cich skup n zodpoved energeticky menej v hodn diaxi lna konform cia. Z tohto poh adu je zrejm , pre o mentylchlorid (III) d va len 2–ment n, zatia 2o neomentyl chlorid (IV) d va zmes 2– 3–ment nu a v prevahe je produkt vznikaj ci po­d a Zajcevovho pravidla. R chlos elimin cie HC1 z neomentylchloridu je omno­ho pomal ia ako pri neomentylchloride, preto e molekula mus zauja nev hod­n konform ciu (4.2.5),,

Napriek nev hod m kysl dehydrat cia alkoholov a z sadit dehydrohalogeniz cia ar nsulfon tov sa asto vyu vaj na pr pravu alk nov

Okrem alkalick ch hydroxidov a alkoxidov sa pou vaj aj organick z sedy, ako pyrid n alebo trietylaa n.

V born v sledky sa dosiahli pou it m 1,4–diazabicyklo[3,3,0]–4–okt nu a I_f5–diazabicyklo[4,3,o]–5–non nu. Chl rester (V) sa ned dehydrohalogenizo–va pyrid nom alebo chinol nom, ale v pr tomnosti bicyklookt novej z sady sa z skal en n (VI) v 85 % v a ku.

Tepeln rozklad kvart rnych am nsj.ov ch z sad sa vyu va na pr pravu nejroz–manitej ch zl en n s koncovou dvojitou v zbou*

Jeden z prv ch d kazov cyklohexatri novej trukt ry benz nu bol zalo en na Ho mannovom odb ran 2–cyklohex n~1,4–bis(trimetylam niumhydroxidu).

Reakcia sa prakticky uskuto uje tak, e najprv aa priprav terci rny am n metyl ciou prim rneho alebo sekund rneho am nu. Z terci rneho am nu sa pri­prav p soben m halog nalk nov, napr. metyljodidu alebo dimetylsulf tu,am –niov so , a t sa premen na am niumhydroxid. Po izol cii sa am niumhydro–xid rozklad na olejovom k peli, zvy ajne vo v kuu.

4.3 TEBMOLYTICK SYN–ELIM1U CIE

Do tejto skupiny synteticky u itoSn ch eliminaSn ch reakci patria teraol –zy esterov karboxylov ch kysel n a xant tov (Cugajevova reakcia). S to u– itofin alternat vne met dy dehydrat cie alkoholov, pretofie pri nich nena­st vaj pre myky. Patr sen aj termol za aminoxidov (Coppeho reakcia,4*3*1)

Ak m ester dos vysok teplotu varu, m e sa jeho termol za uskuto ni za­hriat m do varu alebo veden m jeho p r cez vyhrievan trubicu.

V a ky b vaj dobr . Nepr tomnos rozp adla a in ch fiinidiel zjednodu u­j izol ciu produktu. V praxi sa takmer v lu5ne vyu vaj acet ty. Je to v born met da na pr pravu 1–alk nov 2 acet tov prim rnych alkoholov, najm na pr pravu priestorovo br nen ch, vysoko reakt vnych di nov a tri nov.

4,5–dimetyl ncyklohex n vznik bez pre myku na o–xyl n (4.3.2).

Termol zou esterov kyseliny octovej, odvoden ch od sekund rnych a terci r–nych alkoholov, vznik zmes produktov.

Nev hodou met dy je vysok teplota potrebn na elimin ciu, preto e niektor alk ny nie 3i za reak n ch podmienok stabiln '. Napr. termol zou syklopropyl–etylesteru kyseliny octovej vznik cyklopent n ako produkt pre myku p vodne vznikaj ceho 1–cyklopropyletyl nu.

Alylestery sa pre mykuj e te pred elimin ciou, a preto vznik zmes produk­tov.

Termol za aminoxidov a O–ralkyl–S–metylxant tov umo uje pr pravu termicky citliv ch alk nov, preto e prebieha pri omnoho ni ch teplot ch. Nev hodou je v ak ob a n '.;tenie alk nov od ved aj ch produktov, najm od s rnych produktov pri ugajevovej reakcii.

Pri termol ze aminoxidov sa daj pripravi alk ny bez migr cie vznikaj cej dvojitej v zby v pr pade mo nosti utvorenia konjugovan ho syst mu s inou ne­nas tenou skupinou. Napr. pri pr prave 1,4–pentadi nu

Termolytick syn–elimin cie s nev hodn pri pou it acet tov nesymetriek ch sekund rnych a terci rnych alkoholov, nesymetriek ch aminoxidov, preto e d vaj zmesi produktov. Pri izocyklick ch zl enin ch v etky tri met dy d vaj pribli ne rovnak v sledky. Zast penie vznikaj cich alk nov je podmienen po tom –vod kov. Napr. pri termol ze sekund rneho butylesteru kyseliny oc­tovej vznik zmes 57 % 1–but nu a 43 % 2–but nu, o je pribli ne pomer 3:2, tak ako to o ak vame pod a pomeru –vod kov.

V pr pade mo nosti vzniku cis– alebo trans–alk nov v etky tri met dy d vaj trans–izom r vo vySSom v a ku.

Sulfoxidy tie ochotne podliehaj termickej syn–elimin cii. Preto e ich mo no ahko z ska reakciou prim rnych alkylbromidov alebo p–tolu nsulfon tov s ani nom timetylsulfoxidu, je t to met da v hodn na premenu prim rnych al­koholov na termin lne alk ny.

4.4 WITTIGOVA REAKCIA A PR BUZN REAKCIE

V

Posfor ny ochotne reaguj s aldehydmi alebo ket nmi, pri om vznikaj alk ny vo vysok ch v a koch. Obzvl v hodn je to, e poloha vznikaj cej dvoji­tej v zby je jednozna ne ur en trukt rou reaguj cich komponentov, s

X = halog n

Napriek tomu, e fosf niov so sa zvy ajne d izolova a kry talizova , fos or ny sa pripravuj priamo v reak nej zmesi. Tvorba fosfor nov je vrat­n a sila pou itej z sady z vis od kyslosti prot nu vo fosf niovej soli.

Pri be nom postupe sa prid ekvimol rne mno stvo terov ho roztoku fenyl–alebo butyll tia do roztoku alebo suspenzie fosf niovej soli v teri, ben­z ne alebo tetrahydrofur ns a potom sa prid va karbonylov zlo ka.

V hodn je pou i aj l tne alebo sodn alkohol ty, preto e sa m e pracova a fosfor nmi obsahuj cimi funk n skupiny reaguj ce s organol tnymi zl eni­nami .

Mo no pou i v etky druhy aldehydov a ket nov v tane diarylket nov. Tieto mO u obsahova dvojit alebo trojit v zbu, rozli n in funk n skupiny, ako OH, OR, MR₂, aromatick nitro– alebo halog nderiv ty, acet tov alebo esterov skupinu. Fosforov ylidy reaguj s esterovou skupinou ve mi poma­ly a pri pou it jedn ho ekvivalentu ylidu nastane reakcia prednostne na reakt vnej ej karbonylov j skupine. Ak je dvojit alebo trojit v zba v kon–jug cii s karbonylom, ylid sa aduje prednostne na karbonylov skupinu.

Ve mi v hodn je pou i ako z sadu aj sodn so dimetylsulfoxidu, vznikaj cu zahrievan m dimetylsulfoxidu s hydridom sodn m. Do sodnej soli v nadbyt­ku dimetylsulfoxidu sa prid va s asne fosf niov so a karbonylov zl eni­na. Preto e reakcia rezonanciou stabilizovan ho ylidu nast va na karbonylo–

2

vom uhl ku, charakter R , R substituentov v znamne ovplyv uje ich reakti­vitu. R substituentom b va vo v ine synt z fenyl. Ak v alkylid novej as­ti fosfor nu je R¹ alebo R² elektr novo akceptorn skupina (CN, COgf negat vny n boj je delokalizovan m sa nukleofiln charakter ylidu zn i a jeho reaktivita vo i karbonylov m skupin m kles

Jednoduch ylidy s ve mi reakt vne (R¹, R² = alkyl), tak e pri synt ze tre­ba vyl i najm pr tomnos vody, kysl ka, halogenovod kov ch kysel n, kar–bonylov ch zl en n a esterov.

m elektrofilnej ia je karboxylov skupina, t m ochotnej ie prebieha ad cia. Ket ny vo v eobecnosti reaguj menej ochotne sko aldehydy.

Voda sp sobuje hydrol zu fosfor nu za vzniku fosf noxidu a uh ovod ka.Kysl k ho rozklad na tri enylfos noxid a aldehyd ,ktor reaguje s nadbyto n m fosfo–r nom. T to cesta sa pou va na synt zu symetrick ch alk nov.

Pre mierne reak n podmienky, v eobecn pou ite nos a jednozna nos polohy tvoriacej sa dvojitej v zby stala sa Wittigova reakcia takmer ide lna na syn­t zu elk nov. Jedinou nev hodou je to, e nie je pod ste riekou kontrolou.Ked* to dovol trukt ra alk nu, vznik zmes cis– a trans–izom rov. Pri stabilizo­van ch ylidoch prevl da trans–, v nestabilizovan ch m e vznika viac ois–alk nu.

Benzylid ntrifenylfosfor ny d vaj s benzaldehydom zmes 25 % cis– a 75 % trans–stilb nu. Uprednost ovanie trans–izom ru je d sledok men ej sterickej br nenosti treo–formy betainov ho medziproduktu ako v erytro–forme.

V berom reak n ch podmienok sa v ak d dosiahnu vysok stupe sterickej kontroly. Napr. reakciou stabilizovan ch ylidov s aldehydmi v diroetyl orma–mide obsahuj com jodid l tny sa z skaj v inou cis–alk ny. eJ –etoxykarbo–nyloktylid ntrifenylfosfor n d va s Cq aldehydom v dimetyl ormamide 95 % cis–izom ru. .

Wittigova reakcia sa obzvl v hodne uplatn pri tvorbe exocyklick ch dvo­jit ch v zieb. Je to jedin met da priamej premeny cyklick ch ket nov na e–xocyklick alk n. Grignardove inidl d vaj takmer v lu ne endocyklick i–zom r. Napr. z cyklohexan nu a metyl ntrifenylfos or nu vznik metyl ncyklo–hex n. Pri synt ze vitam nu D a je Wittigova reakcia vyu it trikr t. Prv krok je na sch me (4.4.6).

Dikarbonylov zl eniny reaguj s dvoma ekvivalentmi tosfor nu, pri om vzni­kaj poly ny. Podobne bifunk n fosfor n reaguje s dvoma molekulami karbony–lovej zl eniny. Obidva postupy sa vyu vaj pri synt ze karotenoidov a vita­m nu A.

V znamn skupinu Wittigov ch inidiel d vaj ^–halog netery. Reaguj s alde­hydmi alebo ket nmi, pri om vznikaj vinyl tery, ktor kyslou hydrol z,ou d vaj aldehydy bohat ie o jeden uhl k ako v chodiskov

Premena cyklohexan nu ne cyklohex nkarbaldehyd je na sch me (4.4.8).

Ve mi v hodn je alternat vna met da na pr pravu fosfor nov stabilizovan ch rezonanciou. Vych dza z fosf nov ch esterov, ahko z skate n;'–h z alkylhalo–g nov a trietylfosfitu. Pri pou it vhodnej z sady vznik zodpovedaj ci sil­no nukleofiln ani n ochotne reaguj ci s aldehydmi a ket nmi, pri om vznik alk n a vo vode rozpustn ester kyseliny fosf novej (Hornerova–Wittigova re­akcia) .

Tak to postup sa asto vyu va na pr pravu cC _t –nenas ten ch esterov. Nie je vhodn na pr pravu alk nov z nestabilizovan ch inidiel.

Synt za alk nov pou it m ahko pripravite n ch N, N–dialkylamidov kyseliny fosf novej m mnoho prednost v porovnan s W ttigov m postupom. Reakciou butyll tia s fosf noamidmi vznikaj l tne deriv ty reaguj ce s karboxylov mi zl eninami, pri om vznikej –hydroxyfosf noami ';¹,. Disstereoizom rne –hydroxyfosf noamidy sa pri zahrievan v ber.2 ne stereo pecificky rozkla­daj a d vaj vysok v a ky alk nov. V hodou met dy je to, e frak nou kry taliz ciou mo no z ska ist diaster 3O zom 'ryS ktor ch rozkladom dostaneme ist cis– a trans–izom ry. Pr klad takejto synt zy cis– a trans–1–fenylpro–p nu je na sch me (4.4.10).

4.5 STEREOSELEKT VNE SYNT ZY TRI– A T3TRASUBSTITU0VAN CH ETYL NOV

Cis– a trans–1,2–disubstituovan etyl ny s dobre dostupn redukciou zodpo­vedaj cich alkinov. H adanie c al ch stereoselekt vnych synt z tri– a tetra–substituovan ch etyl nov bolo podmienen zisten m, e mnoh z nich maj v znamn biologick aktivitu.

Ad cia Grignardov ch inidiel na oC –chl rket ny alebo –chl raldehydy je vy­soko stereo pecifick a nast va najm zo strany karbonylovej skupiny, ktor

i    2 je menej stericky br nen R a R  skupinami.

Vo vznikaj com chl rhydr ne je objemnej ia H  alebo R skupina v antipo–lohe vofii R substituentu (4.5.1).

V sledn halog nhydr n je premenen nieko k mi stereoSpecifick mi krokmi na alk n, ako vidno na sch me synt zy 3–nietyl–trans–2–pent nu (4.5.2).

Synt za esterov kyseliny /3'–diaIkylakrylovej vych dza z esterov eC _% ––aoetyl nkarboxylovej kyseliny vyu it m dialkylme3[I]l:ttia{I). Toto Cinidlo sa pripravuje in situ v reak nej zmesi z alkyllltia a jodidu me3n ho. Cis––alk ny vznikaj vo vysokom v a ku pri –78 C; pri 0 C vznik zmes obidvoch geometrick ch izom rov.

Uveden met da bola roz ren na synt zu konjugovan ch cia–, trans–di nov z alkinov. Cis–, trans–4,5–dietyl–3,5–oktadi n sa z skal v 68 % v a ku z trivinylb ranu pripraven ho ad ciou tib ranu na 3–hex n.

Nev hodou met dy je to, e do fin lneho produktu sa spoja len dve z troch vinylov ch skup n.

4.6 OXIDA N * DEKARBOXYL CIA KARBOXYLOV CH KYSEL N

A.

Dvojit v zba vznik oxida nou dekarboxyl ciou 1,2–dikarboxylov ch kysel n. Najv hodnej je poetup vyu vaj ci elektrol zu kyseliny v pyrid novom roz­toku v pr tomnosti trimetylam nu alebo oxid ciu kyal koui a octanom olovifii–t m.

Metoda bola vyu it na synt zu Dewarovho benz nu z kyseliny bicyklo[2,2,o]––5–hex n– ,3–dikarboxylovej (4.6.1).

Rozklad p–tolu nsulfonylhydraz nov odvoden ch od alifatick ch a alicyklic–k ch ket nov, ktor maj aspo jeden C –vod k, vedie k alk nom. Reakcia pre­bieha pri miernych podmienkach bez pre myku uhl kovej koatry. Spravidla vzni­k najmenej substituovan dvojit v zba (4.6.2).

STEREOSPECIFICK SINT ZY Z 1_t2–DI0L0V

Stereo pecificitu umo uje fixovanie 1,2–dioxaetrukt ry vytvoren m p l n–kov ho kruhu syn–elimin cia p soben m trimetyxy oefitu. Je to v eobecn met da na premenu trans–alk nov na cis–. Cia–cyklookt n sa premen na trane–krokmi pod a sch my (4.7.1).