9. Реакции присоединения-фрагментации

Реакции нуклеофильного присоединения по карбонильной группе либо сопровождаются смещением электронной плотности, либо приводят к разрыву связи Реакции присоединения требуют участия хороших нуклеофилов, например тех, что были

перечислены выше. Процесс фрагментации может протекать одновременно с реакцией присоединения или происходить последовательно и требует наличия легко уходящей группы (ее иногда называют нуклеофугом). Примером хорошего нуклеофуга, характерной чертой которого является легкость разрыва связи могут служить алкоголят-иоиы и галогенид-ионы особенно иод и бромид-ионы. Сложные эфиры и галогенсодержащие кислоты представляют собой наиболее подходящие реагенты для проведения присоединения-фрагментации. Например, взаимодействие цианид-иона (нуклеофила) с этилацетатом приводит к образованию При этом этилат-ион ведет себя как нуклеофуг.

Реакцию присоединения-фрагментации, в которой принимают участие карбонильная и активированная метиленовая группы (в присутствии основания, отщепляющего протон), называют конденсацией Кляйзена. В процессе конденсации создаются новые углерод-углеродные связи за счет разрыва связей (где хороший нуклеофуг).

Конденсация Кляйзена — это первый большой класс химических реакций, широко используемых в органическом синтезе. Рассмотрим молекулу, приведенную на рисунке. Что может служить исходным соединением для ее получения? Разделим эту молекулу на два фрагмента, как предлагается в случае а. Такой подход, в известном смысле обратный синтезу, можно назвать «ретросинтетическим». Образовавшиеся фрагменты представляют собой вещества, которые способны вступать в реакцию конденсации Кляйзена,

приводящую к образованию указанного соединения. Преимущество расчленения рассматриваемой молекулы на фрагменты, предлагаемое в случае состоит в том, что получаемые фрагменты являются одним и тем же веществом. На практике достаточно поместить эфир фенилуксусной кислоты в щелочную среду, чтобы началось образование целевого продукта и регенерация этилат-иона, который служит здесь основанием.

Замечание.

В дальнейшем для обозначения гипотетических ретросинтетических процессов, происходящих только на бумаге, будем использовать обозначение чтобы не путать их с реальными. Как правило, в результате синтетических процессов получают более сложные молекулы с большим числом атомов углерода, чем в исходных. Напротив, ретросинтеэ представляет собой процесс логического расчленения молекулы на фрагменты (синтоиы) с меньшим числом атомов углерода, чем в исходном соединении

Так как в реакциях присоединения-фрагментации удаление нуклеофуга можно рассматривать отдельно от вхождения нуклеофила, то, следовательно, молекулы типа галоген) можно считать аналогами ацильных синтонов (ацилий-катиона Формальный анализ (ретросинтетическое расчленение) показывает, что реакции присоединения-фрагментации, в частности конденсация Кляйзена, представляют собой взаимодействие ацильного синтона и карбаниона Исходным соединением для получения карбаниона в перегруппировке Кляйзена служит вещество, обладающее активированной метиленовой группой.

В этой главе приведен целый ряд примеров образования новой углерод-углеродной связи между двумя центрами, один из которых

является донором электронов, а другой — их акцептором. При получении спиртов из альдегидов и кетонов донором электронов является нуклеофил, а акцептором — электрофильный углерод карбонильной группы. В реакции конденсации Кляйзена в качестве донора электронов выступает карбанион, в качестве акцептора (формально) — ацилий-катион. Ниже мы рассмотрим также реакцию восстановления гидридами металлов, в которой донором является гидрид-ион а акцептором — альдегиды и кетоны.

(см. скан)