Реакционная способность енолят-ионов

Енолят-ионы представляют собой классические представители амбидентных анионов со структурой состоящей из двух различных реакционных центров: углерода и кислорода, связанных в единую сопряженную систему. Енолят-ионы являются самым важным классом амбидентных анионов, который чрезвычайно широко используют в реакциях органического синтеза, прежде всего в реакциях с созданием новых углерод-углеродных связей. Например, в таких реакциях как алкилирование, ацилирование и различные реакции конденсации. Применяют многочисленные реакции идущие как по углеродному, так и по кислородному центру енолят-ионов. Направление хода реакции по одному из этих центров сложным образом зависит от сочетаний различных внутренних и внешних факторов. В частности на ход таких реакций оказывает влияние:

1. природа электрофильного агента;
2. природа уходящих групп;
3. строение енолят-ионов;
4. природа противоиона у енолят-ионов;
5. характер растворителя;
6. различные физические факторы.

Направленность замещения по $C-$ или $O-$ положению

Количественная пропорция продуктов нуклеофильного замещения по углеродному и кислородному центру енолят-ионов (соотношение продуктов $C-$ и $O-$ замещения), в целом зависит от всех вышеперечисленных факторов. Полученные же экспериментальные данные указывают на то, что природа противоионов и растворителей в большинстве случаев не играют решающей роли в направленности замещения по $C-$ или $O-$ положению. В первую очередь оно определяется электрофильным агентом, уходящими группами строением самих енолят-ионов.

Изучение процессов как ароматического, так и неароматического нуклеофильного замещения под действием амбидентных анионов является одной из классических проблем физической органической химии. И все три вышеперечисленные фактора играют очень важную роль в определении направления замещения енолят-ионов.

Хорошо известно, что продукты $C-$ замещения енолят-ионов карбонильных соединений используют в качестве важных реагентов в различных синтезах. В том числе они участвуют в синтезе биологически активных гетероциклических соединений ряда индола, изоксазола, пиразола, бензофурана и др. Поэтому, проблема направленности замещения по $C-$ или $O-$ положению имеет важное значение и с точки зрения синтетической органической химии.

Жёсткие и мягкие кислоты и основания

Используя принцип жёстких и мягких кислот и оснований Пирсона а также более надежный и точный метод граничных орбиталей можно вывести правило, отражающее общую закономерность, которой подчиняются енолят-ионы кетонов, 1,3-дикетоны и 1,3-кетоэфиры. Применяя принцип ЖМКО и теорию ГО было установлено, что любой мягкий электрофильный агент атакует мягкий углеродный центр, а жесткий электрофильный агент - атакует жесткий кислородный центр енолят-ионов. К числу мягких электрофильных агентов можно отнести:

• галогены;
• продуценты галогенов с положительными зарядами (например, $NBS$, гипогалогениты) ;
• сульфенилгалогениды строения $RSCl$ и $RSBr$;
• аналогичные им селенилгалогениды $RSeCl$;
• ионы $OH^+$;
• $FClO_3$;
• алкилбромиды;
• алкилиодиды и др.

К числу жестких электрофильных агентов можно отнести:

• галогенангидриды карбоновыхкислот $RC(O)Hal$;
• ангидриды карбоновых кислот;
• триалкилгалoгeнсиланы;
• производные германия и олова;
• фосфорилирующие агенты типа $(RO)_2POCl$;
• сульфонилгалогениды $RSO_2Cl$;
• алкилсульфонаты.

Далее приведены некоторые наиболее типичные примеры реакций:

Рисунок 1.

Реакции с фенилселенилбромидом

Так в реакциях с фенилселенилбромидом, проявляющим свойства мягкого электрофильного агента, он атакует исключительно по месту мягкого углеродного центра енолят-анионов.

Рисунок 2.

При этом образуются $\alpha$-фенилселенезамещенные кетоны, которые после дальнейшей обработки перекисью отщепляют молекулы $C_6H_5SeOH$ и образуют $\alpha, \beta$-ненасыщенные еноны. Конечным результатом этого двустадийного процесса является образование двойной связи по $\alpha, \beta$-положению относительно карбонильной группы. В качестве интермедиатов в этих реакциях образуются фенилселеноксиды, которые подвергается внутримолекулярным $син$-элиминированиям в исключительно мягких условиях.

Рисунок 3.

При таких условиях $\alpha, \beta$- ненасыщенные кетоны получают с высокими выходами и эта методика получения $\alpha, \beta$- ненасыщенных енонов из-за своей селективности с успехом конкурирует с обычным двустадийной методикой бромирования-дегидробромирования кетонов или с методикой получения енонов альдольной конденсацией.

Рисунок 4.

Аналогичной методикой можно также получать и $\alpha, \beta$-ненасыщенные сложные эфиры и нитрилы.

Рисунок 5.