В случае несимметричных кетонов существует и другая проблема региоселективности алкилирования по $C-$ положению. Составы смесей изомерных енолятов, которые образуються при отщеплении водорода от несимметричных кетонов, определяются комплексом кинетических и термодинамических факторов, которые поддаются контролю и соответсвенно направлению процесса в нужную сторону.
Кинетический и термодинамический контроль замещения
Кинетический контроль замещения
Так в случае кинетического контроля образующиеся $C-/O-$ изомерные еноляты не переходят друг в друга и соотношения продуктов реакций равны соотношениям исходных енолятов.
Рисунок 1.Термодинамический контроль замещения
В случае, когда возможны взаимные превращения изомеров енолятов, по завершению реакций устанавливаются равновесия, положения которых определяются термодинамической устойчивостью енолятов. В этих условиях среди продуктов реакций всегда будут преобладать термодинамически наиболее устойчивые изомеры.
Рисунок 2.Применение кинетического или термодинамического контроля замещения часто определяется используемыми реагентами в реакциях. Так, когда при получении енолятов применяют сильные пространственно затрудненные литиевые основания ($LiN(C_3H_7-i$) или $[(CH_3)_3Si]_2NLi$ и другие) в апротонных средах (ТГФ, ДМЭ и др.) при низких температурах при малых количествах карбонильных соединений - то имеет место кинетический контроль.
Но если основания медленно добавлять к избыточным количествам карбонильных соединений, то в присутствии доноров протонов между изомерами енолятов устанавливается равновесие.
Составы изомерных смесей енолят-ионов
Составы изомерных смесей в условиях обоих типов контроля можно определить применяя $O$-силилирование под действием триметилхлорсилана. Соотношения триметилсилиловых эфиров енолятов точно отражают соотношения щелочных енолятов в растворах. Полученные результаты значений соотношений изомеров енолят-ионов для несимметричных кетонов сведены в таблице ниже.
Как следует из полученных данных, соотношения щелочных енолятов резко различается в случаях кинетического и термодинамического контроля условий. При контроле кинетических условий преобладают менее замещенные еноляты. Однако в равновесных смесях при контроле термодинамических условий преобладают более замещенные еноляты. С увеличением количества алкильных заместителей, и с увеличением их размера, уменьшается реакционная способность двойных углерод-углеродных связей, что непосредственно отражается и на стабильностях енолят-ионов.
Рисунок 3. Соотношения енолят-ионов полученных из несимметричных кетонов при кинетическом и термодинамическом контроле реакций. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Выбор реагентов для проведения алкилирования
При алкилировании по $C-$ положению литиевыми или натриевыми енолятами несимметричных кетонов не имеет высокой региоселективности из-за низких скоростей реакций, способствующих взаимным изомеризациям енолят-ионов.
Рисунок 4.
При замене лития или натрия в качестве противоионов на объемистые катионы, в частности на тетрабутиламмоний, способствует повышению региоселективности процессов алкилирования енолятов. Так для алкилирования тетрабутиламмонием циклoгексанона и его производных:
Рисунок 5.
$C,C$-диалкилирование
Реакции алкилирования щелочными енолятами часто сопровождаются образованием побочных продуктов $C,C$-диалкилирования. Исходные енолят-ионы реагируют с продуктами моноалкилирования с образованием енолят-ионов алкилированных кетонов, которые далее подвергаются повторному алкилированию.
Рисунок 6.
Такое диалкилирование особенно характерно когда в качестве алкилирующего агента используютв метилиодид, аллил- и бензилгалогениды:
Рисунок 7.
Для предотвращения ообразования диалкилпроизводных алкилируют литиевые еноляты строго в малополярных апротонных растворителях (таких как ТГФ, ДМЭ) и применяя как можно более низкую температуру.
