книги из ГПНТБ / Блага К. Основы стереохимии и конформационного анализа

Галоген в качестве соседней группы

Взаимодействие диастереомерных З-бром-2-бутанолов с бромистоводородной кислотой или трехбромистым фосфором дает дибромпроизводные с той ж е конфигурацией. Стерический ход реакции можно объяснить, приняв, что образуется циклический бромониевый ион, сходный по строению с промежуточным ионом, возникновение которого постулировано при взаимодей­ ствии брома с ненасыщенными соединениями. Если исходят из

Аналогичный процесс имеет место, например, при взаимо­ действии обоих 2,3-дибромбутанов с ацетатом серебра в уксус­

120

незамещенного циклогексанола; сольволиз /г-бромбензолсуль- фоната гранс-2-хлорциклогексанола, наоборот, протекает в 2500 раз^медленнее, чем сольволиз производного ч " с - и з о м е р а .

Реакции, протекающие с участием соседних групп, содержащих серу, кислород и азот

Атом серы может участвовать в ряде реакций замещения или образуя сульфониевые соли, которые могут быть выделены, или оказывая влияние на скорость реакции замещения только своим присутствием. Например, транс-2-хлорциклогексилфенил--

С1

группы, участвующие в реакции, не способны занимать „тре­

x v n

Конфигурация сохраняется при реакциях замещения 3-хлор- тропана ( X V I I I ) , так как конформация молекулы допускает взаимодействие с третичным атомом азота:

121

Синтез окисей из галогенгидринов является препаративно важной реакцией. Если сравнивать скорости реакции этиленхлоргидрина и этилхлорида с метилатом натрия, то в первом случае скорость в 5100 раз больше. Механизм реакции требует, чтобы атом галогена и гидроксильная группа занимали анти- перипланарное положение. В алифатической серии можно полу­

щаются в окиси или соответственно в продукты их раскрытия . В случае стероидных г^мс-бромгидринов, где атом брома зани­ мает аксиальное положение, образуются кетоны; если ж е в цис- бромгидрине бром экваториален, то происходит сужение цикла. Эффект алкоксильной группы не столь велик, как эффект гидроксильной группы. Например , оба диастереомерных 2-бром- 3-метоксибутана реагируют с ацетатом серебра в уксусной кислоте, сохраняя конфигурацию. л-Толуолсульфоновый эфир гранс-4-метоксициклогексанола взаимодействует в 6 раз быст­ рее, чем ^uc-изомер, и дает кроме олефина гранс-4-метоксицик- логексилацетат в качестве продукта замещения .

Эффект соседней карбоксильной группы

Впервые влияние карбоксильной группы на стереохимию

гидроксикислот. В смеси преобладает молочная кислота с об­ ращенной конфигурацией, что как р а з соответствует 5^2 - реак -

122

ции. В щелочной среде получается молочная кислота с сохра­ нением конфигурации. Наиболее вероятное объяснение этого факта состоит в том, что в процессе реакции образуется проме­ жуточное невыделяемое соединение — а-лактон:

кислоты. Аналогом описанных процессов является синтез р-лак- тонов, которые могут быть выделены из р-галогенкислот при

с 6 н 5 со со г н

X X V]

Механизм реакции раскрытия кольца р-лактона< в значи­ тельной степени зависит от условий реакции. Если процесс про­

дукту с обращенной конфигурацией.

Эффект соседней сложноэфирной и амидной группы

Стереохимический ход реакций этой группы соединений, со­ д е р ж а щ и х рядом с реакционным центром сложноэфирную или амидную группу, очень сильно зависит от условий эксперимента.

J23

Н а п р и м е р, сольволиз г/шнс-2-ацетоксициклогексил-/г-бромбен- золсульфоната в присутствии ацетата серебра протекает через стадию образования ацетоксониевого иона и приводит к ацетату транс-1,2-циклогександиол а.

Ч«с-Изомер, в котором сложноэфирная группа не может принимать участия в процессе сольволиза, реагирует в 104 раз медленнее. Аналогичным образом, протекает взаимодействие ацетата г/?анс-2-бромциклогексанола с ацетатом серебра. Если взять стехиометрическое количество воды, то реакция проте­ кает по углеродному атому ацетоксониевого иона и образуется ацетат г(«с-1,2-циклогександиола.

п-Толублсульфоновый эфир трсяс-2-бензамидоциклогексанола реагирует в 100 р а з быстрее, чем производное ч ы с - и з о м е р а , и в 200 раз быстрее, чем. я-толуолсульфоновый эфир цис-2-ацеток- сициклогексанола. Влияние бензамидной группы д а ж е больше,

124.

чем сложноэфирной. Взаимодействие транс-изомера с уксусной кислотой в безводной среде приводит к образованию ацетата спирта с обращенной конфигурацией, в то время как в присут­ ствии воды был выделен ацетат с неизмененной конфигурацией.

Реакции этого типа включают т а к ж е миграции N - * - 0 ацильной группы:

rpeo - Изомеры алифатических аминоспиртов (например, псев­ доэфедрина) реагируют намного быстрее, чем эригро-изомеры

М-тиобензоильных производных эпимерных 1,2-аминоспиртов и установил, что в этом случае трео-производные дают исключи­ тельно гракс-Д2 -оксазолины, а эрытро-изомеры — в основном транс-А2 -тиазолины наряду с небольшим количеством цыс-Д2 - оксазолинов.

Эффект соседней фенильной группы

Во всех обсужденных примерах группы, присутствующие в реагирующей молекуле и влияющие на процесс замещения, имели по крайней мере одну свободную электронную пару. По ­ скольку ароматическое кольцо в известной степени обладает (- нуклеофильными свойствами, можно ожидать, что и оно в опре­

первым проверил это предположение на примере реакции стереоизомерных n-толуолсульфоновых эфиров З-фенил-2-бутанола

125

126

х р а н яя конфигурацию при Qn). Различие в реакционной способ­ ности, обусловленное наличием или отсутствием двойной связи, наблюдалось для многих бициклических соединений. Например, для /г-толуолсульфоновых эфиров 7-гидроксибицикло[2,2,1]гепта-

леннее, чем антц-изомер, образуя, в основном, продукт пере­ группировки ( X X X I V ) :

r'= СОСН3

Д в о й н а я связь оказывает влияние на ход реакции во всех рассмотренных случаях.

Эффект соседних водородных атомов и алкильных заместителей

Многие органические' реакции включают миграцию атома водорода. В качестве примера можно упомянуть реакцию п-то- луолсульфоната 2-бутанола [1-1 4 С] с уксусной кислотой. Распре ­ деление радиоактивности в продуктах реакции указывает на 1,2-сдвиг атома водорода. Этанолиз аыс-2-метилциклогексил-п- толуолсульфоната, в котором водород может занять анты-пери- планарное положение по отношению к з а м е щ а е м о й группе и облегчить ионизацию, протекает в 71 раз быстрее, чем этанолиз транс-изомера. Сдвиг метальной группы является обычным яв­ лением, например, при реакциях неопентильных производных.

С Т Е Р Е О Х И М И Я М О Л Е К У Л Я Р Н Ы Х П Е Р Е Г Р У П П И Р О В О К

Многие молекулярные перегруппировки могут объясняться механизмом 1,2-сдвига, который очень сходен с реакциями за­ мещения с участием группы соседней с реагирующим атомом углерода. Различие состоит в том, что мигрирующей группой является углеводородная группа вместе с электронами связи. Если в мигрирующей группе атом углерода, через который она

127

этого процесса можно удовлетворительно объяснить, если при­

лот, существующих в виде атропбизомеров, например д л я со­ единения ( X X X I V ) .

С упомянутыми выше перегруппировками сходна перегруп­ пировка Вольфа — образование кетена из диазокетонов. На этой реакции основано удлинение цепи кислот по методу Арндта и Айстерта:

128

Вследствие небольшого энергетического барьера между син- и анпг-оксимами они достаточно легко переходят друг в друга; обычно их невозможно разделить. Из-за такого легкого взаимо­ превращения из продуктов реакции всегда выделяют небольшое количество структурно изомерного амида. Кислые реагенты, ис­ пользуемые при проведении перегруппировки, катализируют превращение менее стабильного оксима в более стабильный. Например, перегруппировка оксима 1-ацетил-2-гидроксинафтой-

CONHCH,

некоторых стероидных соединений. При пинаколиновой и ретропинаколиновой перегруппировке и перегруппировке Вагнера —

пировывается легче, чем соответствующий транс-изомер. Реак­ ция 1,2-аминоспиртов с азотистой кислотой аналогична пинако­ линовой перегруппировке, она т а к ж е протекает с инверсией конфигурации у углеродного атома, к которому мигрирует соот­ ветствующая группа. Наглядным проявлением конформационных