Циановодородная кислота может присоединяться как по 1,2-, так и по 1,4-положении α,β-ненасыщенных карбонильных соединений. Направление присоединения циановодородной кислоты в большой степени зависит от стерических факторов в α,β-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 β-положении какие либо арильные заместители, предпочтительньм становится сопряженное 1,4- присоединение:
Рисунок 1.
Однако в ряде алифатических α,β-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 β-кетонитрилы:
Рисунок 3.
Диэтилалюминийцианид также обладает высокой транс-стереоселективностью в реакциях, в которых происходит сопряженное присоединение к циклическим α,β-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 3P-ацетокси-A5-холестенона-7 в 3β-ацетокси-5α-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 α-гидрокси-кетонов:
Рисунок 7.
Присоединение C−H-кислотных соединений к α,β-ненасыщенным карбонильным соединениям
Присоединение C−H-кислотных соединений к α,β-ненасыщенным карбонильным соединениям с участием основного катализа имеет большое препаративное значение. Особенно легко эти реакции присоединения проходят с β-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 α,β-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 α,β-ненасыщенным карбонильным соединениям; при этом катализатор - ионы (CN−) регенерируется, и с большими выходами образуются γ-дикарбонильные соединения.
В случае енолизуемых α,β-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 α,β-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.
