Реакции алкилирования являются одними из наиболее важных и наиболее подробно изученных реакций с участием енолят-ионов кетонов, сложных эфиров, 1,3-кетоэфиров и 1,3-дикетонов. Реакции алкилирования представляют собой один из самых распространенных способов создания новых углерод-углеродных связей. Алкилирование енолят-ионов является разновидностью реакций идущих по $S_N2$ механизму с участием насыщенных атомов углерода. Одна особенностью алкилирования является то, что в этом случае у нуклеофильных агентов имеется два центра, которые в свою очередь связанны в единые сопряженные системы.
Направленность алкилирования
Направленность алкилирования енолят-ионов по $C-$ или $O-$ положениям главным образом зависит от природы уходящих групп и радикалов в $RX$.
Рисунок 1.
Статья: Алкилирование енолят-ионов
Замещение по $O-$ положению
Если уходящие группы относятся к жестким основаниям Льюиса, то преобладает замещение по $O-$ положению - по жесткому кислородному центру енолят-ионов. Так высокие выходы алкиловых эфиров енолов наблюдаются в случаях алкилирования щелочных енолятов и так называемых "свободных" продиссоциированных енолят-ионов такими соединениями как алкилтозилаты, алкилтрифлаты ($ROSO_2CF_3$) и другие алкилсульфонаты.
Рисунок 2.Замещение по $C-$ положению.
И, напротив, когда уходящие группы представляют собой мягкие основания - иодиды, бромиды и тиоцианаты - то в этом случае будет преобладть замещение по $C-$ положению - под действием мягких углеродных центров в енолят-ионах, 1,3-кетоэфирах и 1,3-дикетонах.
Соотношение $O/C$- продуктов реакций
В таблице ниже представлены некоторые наиболее значимые, типичные примеры зависимостей направленности $C-/O-$ алкилирования енолятов от природы уходящих групп и радикалов алкилирующих агентов.
$O/C$-отношение продуктов реакции алкилирования карбонильных соединений
Рисунок 3. $O/C$-отношение продуктов реакции **алкилирования** карбонильных соединений. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Избирательное алкилирование
Из $O/C$- соотношений продуктов алкилирования, значения которых приведенны в таблице 1, следует, что в ряде процессов образуется смесь продуктов как $C-$, так и $O-$ замещения с более высоким выходом одного из изомеров и соответственно одного из пути замещения и видов алкилирования. Однако в ряде отдельных случаев, для таких соединений как $(CH_3)_2CHCOCH_3$ и циклогексанон алкилирование происходит строго по одному пути, то есть с очень высокой региоселективностью. Что и позволяет реализовывать избирательное алкилирование соответсвеноо по выбранному положению.
Рисунок 4.
Так алкилирование по $C-$ положению становится селективным направлением реакций для такого ряда соединений:
- метилиодид;
- легко поляризуемые аллил- и бензилбромиды и иодиды;
- эфиры $\alpha$-бромкарбоновых кислот и $\alpha$-бромкетонов.
И, наоборот, электрофильные агенты с жесткими радикалами алкилируют енолят-ионы только по $O-$ положению. К этим соединениям относятся:
- $\alpha$-хлорэфиры $ClCH_2OR$;
- $\alpha$-хлорамины $ClCH_2NR_2$.
Атом кислорода енолят-ионов является стерически более доступным для электрофильной атаки, чем их углеродный центр. Алкилирование по $C-$положению более чувствительно к влияниям различных стерических эффектов проявляемых как в алкилирующих агентах, так и в енолятах, поскольку в продуктах $C-$алкилирования атомы углерода находятся в тетраэдрической $sp^3$-конфигурации в противоположность планарной $sp^2$-конфигураций, возникающих при алкилировании по $O-$ положению. Таким образом, пространственные препятствия благоприятствуют алкилированию по $O-$ положению, и наоборот затрудняют замещение по $C-$ положению. Действительно, для вторичных алкилгалогенидов, например, $изо$-пропилхлорида, $O/C$-отношение выше, чем для алкилирующих агентов с первичным радикалом. Неопентилхлорид вследствие стерических затруднений алкилирует енолят-ионы только по атому кислорода.
