Enamina - Enamine

Ogólna struktura enaminy

Enaminy jest związek nienasycony otrzymanego przez kondensację aldehydu lub ketonu z drugorzędową aminą . Enaminy są wszechstronnymi półproduktami.

Kondensacja dająca enaminę.

Słowo "enamine" pochodzi od przyrostka en -, używanego jako przyrostek od alkenu , oraz od aminy korzeniowej . Można to porównać z enolem , który jest grupą funkcyjną zawierającą zarówno alken ( en- ) jak i alkohol ( -ol ). Enaminy są uważane za azotowe analogi enoli.

Jeśli jednym z podstawników azotu jest atom wodoru, H, jest to forma tautomeryczna iminy . To zwykle przestawia się na iminę; istnieje jednak kilka wyjątków (takich jak anilina ). Tautomerię enamino-iminową można uznać za analogiczną do tautomerii keto-enolowej . W obu przypadkach atom wodoru zmienia swoje położenie pomiędzy heteroatomem (tlen lub azot) a drugim atomem węgla.

Enaminy są zarówno dobrymi nukleofilami, jak i dobrymi zasadami. Ich zachowanie jako nukleofilów węglowych wyjaśniono w odniesieniu do poniższych struktur rezonansowych.

Tworzenie

Enaminy są nietrwałymi, a zatem chemicznie użytecznymi ugrupowaniami, które można łatwo wytworzyć z dostępnych w handlu odczynników wyjściowych. Powszechną drogą wytwarzania enaminy jest katalizowana kwasem reakcja nukleofilowa związków ketonowych (Stork, 1963) lub aldehydowych (Mannich/Davidsen, 1936) zawierających wodór α z drugorzędowymi aminami. Kataliza kwasowa nie zawsze jest wymagana, jeśli pKa reagującej aminy jest wystarczająco wysokie (na przykład pirolidyna , która ma pKa 11,26). Jeśli wartość pKa w reakcji aminy jest niski, a następnie katalityczny kwas jest wymagany zarówno przez dodawanie i etapów odwadniania (wspólne odwadniający środki obejmują MgSO ₄ i Na ₂ SO ₄ ). Amin pierwszorzędowych zwykle nie stosuje się do syntezy enaminy ze względu na preferencyjne tworzenie bardziej trwałych termodynamicznie form imin. Metyloizobutyloketon samokondensacji to reakcja uboczna, czego można uniknąć przez dodanie TiCU ₄ do mieszaniny reakcyjnej (w celu działania jako akceptora wody). Przykład aldehydu reagującego z drugorzędową aminą z wytworzeniem enaminy przez pośrednią karbinoloaminę pokazano poniżej:

Reakcje

Alkilacja

Mimo że enaminy są bardziej nukleofilowe niż ich odpowiedniki enolowe, wciąż mogą reagować selektywnie, czyniąc je użytecznymi w reakcjach alkilowania. Nukleofil enaminy może atakować haloalkany, tworząc pośrednią sól iminiową alkilowaną, która następnie hydrolizuje, aby zregenerować keton (materiał wyjściowy w syntezie enaminy). Ta reakcja została zapoczątkowana przez Gilberta Storka i jest czasami określana imieniem jej wynalazcy. Analogicznie reakcja ta może być wykorzystana jako skuteczny środek acylowania. W tej reakcji można stosować różne środki alkilujące i acylujące, w tym halogenki benzylowe, allilowe.

Acylacja

W reakcji bardzo podobnej do alkilowania enaminy, enaminy można acylować z wytworzeniem końcowego produktu dikarbonylowego. Materiał wyjściowy enaminy ulega nukleofilowej addycji do halogenków acylowych, tworząc pośrednią sól iminiową, która może ulegać hydrolizie w obecności kwasu.

Metaloenaminy

Silne zasady, takie jak LiNR2, można stosować do deprotonowania imin i tworzenia metaloenoamin. Metaloenaminy mogą okazać się przydatne syntetycznie ze względu na ich nukleofilowość (są bardziej nukleofilowe niż enolany). W związku z tym są one lepiej zdolne do reagowania ze słabszymi elektrofilami (na przykład mogą być stosowane do otwierania epoksydów). Co najważniejsze, reakcje te umożliwiły asymetryczne alkilowanie ketonów poprzez przekształcenie w chiralne metaloenoaminy.

Halogenacja

Związki β-haloimoniowe można zsyntetyzować w reakcji enamin z halogenkami w rozpuszczalniku eteru dietylowego. Hydroliza spowoduje powstanie α-haloketonów. Wykazano, że możliwe jest chlorowanie, bromowanie, a nawet jodowanie. Ogólna reakcja jest pokazana poniżej:

Sprzęgło utleniające

Enaminy można skutecznie sprzęgać krzyżowo z enolosilanami poprzez obróbkę azotanem amonu Ce(IV). Reakcje te zostały zgłoszone przez grupę Narasaka w 1935 roku, zapewniając drogę do stabilnych enamin, a także jeden przypadek diketonu 1,4 (pochodzącego z odczynnika morfolinoaminowego). Później te wyniki wykorzystała grupa MacMillan, opracowując organokatalizator, który wykorzystywał substraty Narasaki do enancjoselektywnego wytwarzania 1,4-dikarbonyli z dobrymi plonami. Dimeryzacja oksydacyjna aldehydów w obecności amin przebiega poprzez tworzenie enaminy, po której następuje końcowe tworzenie pirolu. Ta metoda symetrycznej syntezy pirolu została opracowana w 2010 roku przez grupę Jia jako cenny nowy szlak syntezy produktów naturalnych zawierających pirol.

Anulowanie

Chemia enaminy została wdrożona w celu wytworzenia jednogarnkowej enancjoselektywnej wersji pierścienia Robinsona . Annulacji Robinsona , opublikowane przez Roberta Robinsona w 1935 roku znajduje się katalizowanej zasadą reakcji, który łączy się keton i ketonu metylowo-winylowego (często w skrócie MVK) z wytworzeniem cykloheksanonu skondensowany układ pierścieniowy. Reakcja ta może być katalizowana przez prolinę, aby przebiegała przez związki pośrednie chiralne enaminy, które umożliwiają dobrą stereoselektywność. Jest to ważne, w szczególności w dziedzinie syntezy produktów naturalnych, np. przy syntezie ketonu Wielanda-Meschera – niezbędnego budulca dla bardziej złożonych cząsteczek biologicznie czynnych.

Reaktywność

Enaminy działają jak nukleofile, które wymagają mniejszej aktywacji kwasowo-zasadowej dla reaktywności niż ich odpowiedniki enolowe. Wykazano również, że oferują większą selektywność przy mniejszej liczbie reakcji ubocznych. Istnieje gradient reaktywności pomiędzy różnymi typami enaminy, z większą reaktywnością oferowaną przez enaminy ketonowe niż ich odpowiedniki aldehydowe. Cykliczne enaminy ketonowe podążają za trendem reaktywności, gdzie pięcioczłonowy pierścień jest najbardziej reaktywny ze względu na jego maksymalnie płaską konformację przy azocie, zgodnie z trendem 5>8>6>7 (siedmioczłonowy pierścień jest najmniej reaktywny). Tendencja ta została przypisana ilości p-znaku na orbitalu z samotną parą azotu - wyższy znak p odpowiada większej nukleofilowości, ponieważ p-orbital umożliwiłby donację na orbital π-alkenu. Analogicznie, jeśli samotna para N uczestniczy w oddziaływaniach stereoelektronicznych na ugrupowaniu aminowym, samotna para wyskoczy z płaszczyzny (ulegnie piramidalizacji) i zagrozi donacji do sąsiedniego wiązania π CC.

Istnieje wiele sposobów modulowania reaktywności enaminy oprócz zmiany sterycznej/elektroniki w centrum azotu, w tym zmiana temperatury, rozpuszczalnika, ilości innych odczynników i rodzaju elektrofila. Dostrajanie tych parametrów umożliwia preferencyjne tworzenie się enamin E/Z, a także wpływa na tworzenie bardziej/mniej podstawionej enaminy z wyjściowego materiału ketonowego.

Languages

In other projects