Циановодородная кислота может присоединяться как по 1,2-, так и по 1,4-положении $\alpha, \beta$-ненасыщенных карбонильных соединений. Направление присоединения циановодородной кислоты в большой степени зависит от стерических факторов в $\alpha, \beta$-ненасыщенном соединении. Так для ненасыщенных альдегидов образование циангидринов строения $R-CH=CH-CH(OH)CN$ преобладает над реакциями 1,4-присоединения. Для кетонов, которые содержат в $\beta$-положении какие либо арильные заместители, предпочтительньм становится сопряженное 1,4- присоединение:
Рисунок 1.
Однако в ряде алифатических $\alpha, \beta$-ненасыщенных кетонах наблюдается конкуренция присоединения по 1,4- и 1,2- положениям. Для полного исключения прямого 1,2-присоединения, используют диэтилалюминийцианид - реагент региоселективного 1,4-гидроцианирования. Диэтилалюминийцианид получают взаимодействием триэтилалюминия с цианистым водородом:
Рисунок 2.
При использовании диэтилалюминийцианида единственными продуктами присоединения являются $\beta$-кетонитрилы:
Рисунок 3.
Диэтилалюминийцианид также обладает высокой транс-стереоселективностью в реакциях, в которых происходит сопряженное присоединение к циклическим $\alpha, \beta$-енонам:
Рисунок 4.
Присоединение $HCN$ с помощью металлорганического катализа
При получении $d,l$-атизина Нагата и сотрудники пытались осуществить сопряженное присоединение циановодорода к промежуточному соединению (I). Применение смеси цианистого калия с хлористым аммонием в ДМФА не привело к успеху. Применение же триэтилалюминия с цианистым водородом дало желаемый цианокетон с выходом в 11%. Тогда авторы заменили триэтилалюминий менее основным диэтилалюминийхлоридом и получили кристаллическую смесь эпимеров (2) и (3) с выходом 72-75%.
Рисунок 5.
Подробно описана реакция гидроцианирования 3$P$-ацетокси-$A$5-холестенона-7 в 3$\beta$-ацетокси-5$\alpha$-цианхолестанон-7. В этом случае реакция в высокой степени стереоспецифична.
Рисунок 6.
Однако следует заметить, что ароматические альдегиды при катализе цианид-ионом благодаря возникновению активного интермедиата ($CN(ArC-Na^+-OH$) испытывают димеризацию с образованием продуктов бензоиновой конденсации $\alpha$-гидрокси-кетонов:
Рисунок 7.
Присоединение $C-H$-кислотных соединений к $\alpha, \beta$-ненасыщенным карбонильным соединениям
Присоединение $C-H$-кислотных соединений к $\alpha, \beta$-ненасыщенным карбонильным соединениям с участием основного катализа имеет большое препаративное значение. Особенно легко эти реакции присоединения проходят с $\beta$-дикарбонильными соединениями, но хорошо идут также с различными кетонами и нитрилами, например бензилцианидом. Часто эти реакции называют присоединением по Михаэлю.
При наличии в $C-H$-кислотных компонентах более одного реакционноспособного протона, то кроме монопродуктов присоединения, могут образовываться и более сложные продукты присоединения. Монопродукты удается получать с большими выходами, если в реакции использовать избыток $C-H$-кислот или проводить реакции в разбавленных растворах.
Большой интерес представляет присоединение альдегидов к $\alpha, \beta$-ненасыщенным карбонильным соединениям. Альдегидные водородные атомы не имеют $C-H$-кислотного характера, а углеродные атомы карбонильных групп представляют электрофильные центры; следовательно, для осуществления реакций полярности последних необходимо изменить. Такое изменение полярности происходит при реакциях различных ароматических альдегидов с циановодородом или цианид ионом.
Рисунок 8.
Рисунок 9.
Рисунок 10.
Промежуточно образующиеся карбениевые ионы присоединяются к $\alpha, \beta$-ненасыщенным карбонильным соединениям; при этом катализатор - ионы ($CN^-$) регенерируется, и с большими выходами образуются $\gamma$-дикарбонильные соединения.
В случае енолизуемых $\alpha, \beta$-ненасыщенных альдегидов цианид ионы катализируют альдольную конденсацию. С помощью других катализаторов, однако, и в такой ситуации удается изменить соответствующим образом полярность карбонильного атома углерода и осуществить присоединение по Михаэлю.
Вместо $\alpha, \beta$-ненасыщенных карбонильных соединений часто при присоединении по Михаэлю используют соответствующие основания Маениха. Процесс протекает по механизму элиминирования-присоединения через винилоги карбонильных соединений или их аналогов. Так, из грамина и бензальдегида описанным выше путем с $CN^-$ в качестве катализатора получают 3-(бензоилметил)индол:
Рисунок 11.
