Реакции замещения у асимметрических центров

Оптическая активность. Работами школы Э. Фишера, Каррера и Левина (1907—1930) путем соответствующих превращений, не затрагивающих асимметрический центр, было показано, что все аминокислоты в белках имеют одинаковую -конфигурацию при а-уг-леродном атоме. Интересно отметить, что один из двух подходов к установлению стереохимического соотношения между аминокислотами и соответствующими сахарами включает умышленное проведение реакции по асимметрическому центру. Хьюз и Инголд (1937) показали, что реакция 5 2 неизбежно сопровождается вальденовским обращением и что взаимодействие галоидпроизводных с азидом натрия может быть проведено так, чтобы исключить бимолекулярное замещение. Этим методом авторы превратили Д-молочную кислоту в вещество, оказавшееся неприродным аланином отсюда природному аланину была приписана -конфигурация [c.637]

Изучение подобных реакций позволило вывести так называемое правило Sn2, согласно которому бимолекулярное нуклеофильное замещение у асимметрического центра приводит к обращению конфигура- [c.370]

По аналогии с гетеролитическими процессами для реакций радикального замещения в алифатическом ряду возможны два механизма мономолекулярный и бимолекулярный. Поскольку в этих реакциях обычно наблюдается рацемизация асимметрического центра, то предпочтение отдается следующему механизму [c.268]

Образовавшийся карбокатион приобретает плоскую конфигурацию, в завершающей стадии подход нуклеофила возможен с любой стороны плоскости поэтому реакции нуклеофильного замещения у асимметрического центра оптически активных веществ, протекающие по механизму Зл , дают рацемат (равномолекулярную смесь оптических антиподов) [c.143]

Начинающие изучать стереохимию нередко ошибаются, полагая, что каждое вещество, в формуле которого есть асимметрический атом, обязательно обладает оптической активностью. Однако если асимметрический центр возникает в ходе обычных реакций (замещение в группе СНг, присоединение по двойной связи и др.), то вероятность создания обеих антиподных конфигураций одинакова. Поэтому, несмотря на асиммет- [c.50]

Результат реакций замещения у асимметрического центра тесно связан с механизмом реакции. Для реакций нуклеофильного замещения Ингольд сформулировал следующие два правила [c.82]

Асимметрический (частичный асимметрический) синтез может быть результатом разнообразных химических превращений, протекающих с участием оптически активных вспомогательных веществ это могут быть реакции замещения, отщепления, присоединения, в ходе которых образуется асимметрический центр. В определенном смысле промежуточными между расщеплением рацематов и асимметрическим синтезом являются процессы активирования рацематов путем кинетических превращений или кинетического расщепления (см. ниже). Эти процессы мы рассмотрим в следующем разделе, а затем перейдем к различным типам реакций асимметрического синтеза. [c.117]

Для практической ориентировки относительно результата реакций нуклеофильного замещения при асимметрическом центре приведем заимствованную из статьи Фрейденберга [84] таблицу, указывающую стереохимический результат ряда [c.274]

Таблица 13. Стереохимический результат реакций нуклеофильного замещения у асимметрического центра

Для определения конфигурации был использован метод квазирацематов, причем стандартом для сравнения служил соответствующий силан. Знание конфигурации позволило развернуть исследования стереохимии реакций замещения у германиевого асимметрического центра [6]. [c.605]

В реакции с обращением три группы СНз, и Н, связанные с асимметрическим центром, проталкиваются сквозь плоскость, содержащую центральный углеродный атом и перпендикулярную к оси связи С—Ь. Предполагают, что процесс замещения с обращением конфигурации включает переходное состояние, показанное на рис. 11.6. Замещение с рацемизацией в действительности вовсе не является особым случаем, поскольку рацемизация указывает на то, что обращение и сохранение конфигурации произошли точно в одинаковой степени. Во многих реакциях наблюдается частичная рацемизация. В зтом случае происходит и обращение, и сохранение конфигурации, но не в равных пропорциях. Реакции, в которых целиком пли отчасти преобладает либо обращение, либо сохранение конфигураций, называются стереоспецифическими. [c.238]

Современную теорию вальденовского обращения целесообразно рассмотреть на примере нуклеофильного замещения, т. е. реакции, при которой асимметрический центр подвергается атаке аниона или отрицательного конца диполя полярной молекулы. Такое замещение может протекать либо по бимолекулярному (5 2), либо по мономолекулярному (5д,1) механизму, НО только бимолекулярное замещение всегда приводит к вальденовскому обращению. [c.594]

Применение кинетического метода для определения конфигурации основано на том, что установление бимолекулярного механизма реакции нуклеофильного замещения считается равносильным доказательству наличия инверсии. С помощью этого метода была, например, определена конфигурация природного —)-серина. Это соединение путем замены в нем гидроксильной группы на хлор и последующего восстановления, т. е. путем реакций, не затрагивающих асимметрический центр, превращается в ( + )-аланин оба соединения должны, следовательно, иметь одинаковую конфигурацию. Тот же (.+ )-аланин получается из (-1-)-а-бромпропионовой кислоты, которая при щелочном гидролизе дает 1-(- -)-молочную кислоту [c.596]

Как показывают кинетические измерения, обе реакции нуклеофильного замещения при асимметрическом центре ( +)-а-бромпропионовой кислоты протекают по бимолекулярному меха- [c.596]

В простых случаях (отсутствие полярных групп по соседству с реакционным центром) замещение не является стереоспецифичным, оно всегда приводит к более или менее значительной рацемизации в результате исчезновения асимметрического центра в ходе реакции. Ион карбония плоский, и поэтому вероятность атаки У должна быть одинаковой для любой стороны плоскости [c.97]

РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ У АСИММЕТРИЧЕСКИХ ЦЕНТРОВ 181 [c.181]

Очевидно, что при одной из этих реакций молекула приняла конфигурацию, противоположную исходной. Это явление изменения конфигурации при замещении у асимметрического центра, получившее название вальденовского обращения (по имени открывшего его в 1896 г. П. И. Вальдена), или инверсии, встречается весьма часто и имеет очень большое теоретическое значение. Практически явление вальденовского обращения может быть использовано для получения наиболее ценных из стереоизомеров путем превращения одних стереоизомеров в другие. [c.692]

Возможности достоверно предсказывать механизм реакции замещения у асимметрического центра до сих пор не имеется. Часто близкие по характеру реагенты, и даже один и тот же реагент в различных условиях, могут реагировать с сохранением или обращением конфигурации исходного оптически деятельного соединения. Поэтому при установлении конфигурации какого-либо вещества всегда стремятся превратить его в соединения с уже известным пространственным строением путем последовательных превращений, не затрагивающих асимметрический атом. Например, принадлежность (—)-молочной кислоты к rf-ряду вытекает из следующих превращений [c.694]

Из оптически активного бутанола-2 обработкой хлорангидридом и-толуолсульфокислоты в присутствии пиридина синтезируют соответствующий эфир (тозилат). Асимметрический центр при этом не затрагивается и, следовательно, конфигурация, а с ней и оптическая активность сохраняются. При обработке полученного тозилата раствором аммиака в диметилформамиде происходит замещение по SN2 механизму, конфигурация обращается, но полученный 2-аминобутан остается оптически активным (подробнее ом. у. Сондерс. Ионные реакции в алифатическому ряду, стр. 64). [c.99]

Критерии экспериментального различения механизмов одно- и двухтактного замещения обсуждались очень широко. Как впервые установил Кошланд, для этого в принципе могут быть использованы метод изотопного обмена и изучение специфичности, принятые при -изучении фосфорилазы сахарозы, а также изучение инверсии или сохранения оптической конфигурации субстрата, если его асимметрический центр утрачивается при ферментативной реакции. [c.122]

Долгое время не удавалось изучить стереохимию реакций замещения в металлоорганических соединениях, потому что все попытки получить оптически активное металлоорганическое соединение, содержащее металл непосредственно у асимметрического центра, приводили к образованию рацематов [32]. Многие из интересных металлоорганических соединений очень реакционноспособны и не могут быть выделены, а следовательно, и их стереохимию изучить трудно. Поэтому их необходимо быстро получать и немедленно вводить в реакцию. Вследствие этого удавалось установить лишь общий стереохимический ход получения и превращения этих веществ, а о стереохимии каждой индивидуальной реакции долгое время ничего нельзя было сказать. [c.129]

В первых работах по стереохимии ртутьорганических соединений рассматривались системы, в которых, помимо одного асимметрического атома углерода, связанного с ртутью, имелись также и другие асимметрические центры [33—35]. Хотя эффекты участия соседних групп и асимметрической индукции, возможно, затруднили выяснение стереохимического поведения этих соединений, тем более показательно, что все три группы авторов пришли к выводу, что реакции электрофильного замещения для ртутьорганических веществ протекают с сохранением конфигурации. Этот вывод был подтвержден позднее другими исследователями на более простых системах. [c.130]

Все рассмотренные до сих пор примеры характеризовались тем, что исходное оптически активное вещество целиком или частично входило в конечный продукт без затрагивания асимметрического центра. Представляют интерес и реакции иного типа, при которых замещение идет непосредственно у асимметрического центра. Такие реакции позволяют проводить замену функциональных групп, превращать друг в друга вещества разной химической природы. Они осложняются возможностью рацемизации, вальденовского обращения и поэтому требуют особенно тщательного подбора реагентов и условий реакции. Классический пример реакций такого рода — взаимопревращения галогензамещенных кислот и гидрокси- или аминокислот. Эти превращения еще в прошлом веке были изучены П. Вальденом и Э. Фищером. [c.47]

Успешно используются в асимметрических синтезах реакции присоединения к а,Р-непредельным соединениям. Например, синтез р-алкил-замещенных карбоновых кислот (04 до 99%) осуществлен действием магнийорганических соединений на амиды, полученные из эфедрина и а,р-непредельных кислот. Высокую стереоселективность связывают с промежуточным образованием конформационно-жесткого магниевого комплекса (114), к которому радикал К (из второй молекулы К М Х) подходит с тыльной стороны, где меньше пространственных препятствий (на тыльной стороне расположены Н-атомы асимметрических центров эфедрина, на лицевой — метильная и фенильная группы) (схема 43). [c.78]

Рацемизация. Реакции при асимметрическом атоме углерода не обязательно должны протекать всегда с образованием конфигурации, отвечающей оптическому антиподу (т. е. с вальденовским обращением), или с сохранением исходной конфигурации. Может иметь место случай, когда реакция приводит к образованию равных количеств обоих антиподов, — наступает рацемизация. Под этим подразумевают самопроизвольное или вызываемое химическими средствами превращение оптического антипода в рацемат . Этот процесс может объясняться различными причинами. Так рацематы часто получаются при реакциях у асимметрического центра. Это значит, что замещение приводит не к образованию исключительно одного антипода как при вальденовском обращении, а к возникновению равных количеств конфигуративно сходного и конфигуративно противоположного антиподов. Важен тот случай, когда асимметричная молекула в процессе реакции переходит в симметричную, из которой затем при помощи соответствующих реакций вновь можно получить исходную асимметричную молекулу. Ввиду равного запаса энергии в обоих оптических антиподах они должны при этом последнем превращении возникать в равных количествах. В конечном итоге в результате реакции получается рацемат — наступает полная рацемизация. Соединение с одним асимметрическим атомол [c.100]

Кеньон и Филипс нашли, что (+)-октанол-2 можно превратить в энан-тиомерный (—)-октанол-2 через (+)-2-тозилоксиоктан и —)-2-ацет-оксиоктан. Обращение конфигурации происходит на стадии Б, так как реакции Л и В протекают без затрагивания асимметрического центра. G точки зрения кинетики и влияния растворителя реакцию Б следует классифицировать как бимолекулярное нуклеофильное замещение (Sjv2). То же справедливо и для реакции обмена оптически активного 2-иодоктана с радиоактивным иодистым натрием в ацетоне [c.370]

В случае ртутьорганических субстратов обращения конфигурации не наблюдалось. Возможно, имеются и другие случаи атаки с тыла [13], которые не удалось идентифицировать из-за трудностей получения соединений с конфигурационно устойчивой связью углерод — металл. Соединения, хиральность которых обусловлена асимметрическим атомом углерода, входящего в связь углерод — металл, обычно трудно разделить на оптические антиподы, а будучи разделенными, такие соединения зачастую легко рацемизуются. Чаще всего удается разделить ртутьорганические соединения [14], поэтому больщая часть сте-реохимических исследований была выполнена именно на этих субстратах. Известно лишь несколько оптически активных реактивов Гриньяра [15], в которых единственным асимметрическим центром был бы атом углерода, связанный с магнием. Поэтому стереохимия электрофильного замещения при связи С—Жg установлена далеко не во всех случаях. Для одной из таких реакций, а именно для взаимодействия экэо- и эн(5о-изомеров 2-норборнильного реактива Гриньяра с НдВг2, приводящего к 2-нор-борнилмеркурбромиду, показано, что она происходит с сохранением конфигурации [16]. Вполне вероятно, что обращение конфигурации имеет место только в тех случаях, когда стерические затруднения препятствуют фронтальной атаке и когда электрр-фил не несет группу Ъ (см. выше). [c.411]

Во всех рассмотренных примерах в веществе имелся готовый асимметрический центр и речь по существу шла о расщеплении рацемата за счет различия в скоростях реакций антиподов. Асимметрический синтез несколько иного типа — в ходе реакции замещения у хирального центра — наблюдался при превращении ментилового эфира рацемической миндальной кислоты в фенилхлоруксусную кислоту. Оптическая чистота последней достигала 5% [c.120]

Реакции по механизму 5 2 идут через переходное состояние, в котором вступающая группа взаимодействует с асимметрическим центром тогда, когда уходящая группа еще не потеряла связи с ним. Наиболее выг(5Дной моделью такого переходного состояния является расположение входящей и уходящей групп на одной прямой с двух сторон от асимметрического центра. Замещение при этом приводит к обращению конфигурации [c.272]

Если даже удается осуществить реакцию Кольбе, исходя из а-замещенных кислот, при этом, очевидно, теряется оптическая активность, связанная с а-углеродным атомом. Так. электролиз (—)-а-метилмасляной кислоты приводит к ( )-3,4-диметилгексану [148]. В этом нет ничего удивительного, если принять во внимание, что при реакции Кольбе, как предполагалось раньше, промежуточно образуются свободные радикалы, и, следовательно, атомы и заместители у а-углерод-ного атома временно располагаются в одной плоскости. Однако асимметрический центр, более удаленный от карбоксильной группы, сохраняется в процессе реакции Кольбе. Этот факт был впервые установлен в 1950 г. [90, 127] при электролизе (-f)- и (—)-монометиловых эфиров р-метилглу-таровой кислоты (V). В результате получены в чистом виде [c.15]

Возможность более широкого использования химических методов для исследования структуры моносахаридов и развитие новых интересных подходов целиком определяются достижениями химии моносахаридов в целом. Центральной проблемой здесь является детальное изучение реак- ционной способности отдельных функциональных групп в молекуле моносахарида и влияния на нее особенностей структуры. Речь идет об исследовании реакционной способности карбонильной группы, гликозидного гидроксила и спиртовых групп и влияния на реакционную способность различных изменений в строении молекулы (замещение соседних групп, изменение стереохимии тех или иных асимметрических центров и конформации всей молекулы в целом и т. д.). Подобных работ в химии сахаров пока явно недостаточно. По-видимому, наиболее разработанными примерами такого рода являются исследования механизма окисления альдоз бромом и реакций замещения у гликозидного центра. Эти исследования не только позволили сделать важные теоретические выводы, но и способствовали разработке новых синтетических методов. Между тем аналогичные работы по реакционной способности спиртовых групп моносахарида, аминогрупп в аминосахарах, карбоксильных групп в уроновых кислотах почти отсутствуют, и все заключения здесь носят обычно качественный характер, как, например, суждения о различиях в реакционной способности первичных и вторичных гидроксильных групп моносахарида. [c.628]

Приведенные выше конфигурационные формулы камфоры и борнеолов представляют собой правильные абсолютные конфигурации, отнесенные к В-глицери-новому альдегиду. Эти конфигурации были установлены методом взаимных превращений нри помощи реакций, в которых не происходит замещения при асимметрических центрах (К. Фрейденберг, 1955 г.). [c.849]

Сохранение конфигурации наблюдается в том случае, когда со смежным атомом углерода связан атом с неподеленной парой электронов, способный к замещению или координации, как н последнем примере табл. 30. В этом случае реакция протекает через замещение 5]у1 гидроксильной группы спирта бромом у асимметрического центра, смежного с атомом углерода, связанным с бромом. Отрыв гидроксильной группы соверщается в результате присоединения протона к кислороду с образованием оксониевого иона и отщеплением от него молекулы воды [c.376]

Соотношение между конфигурациями двух соединений может быть установлено чисто химическими методами—-расщеплением или синтезом, не затрагивающим асимметрического центра, замыканием. цикла между заместителями в циклических соединениях или реакцией замещения, затрагивающей асимметрический центр, но являющейся стереоспецифичной. В ряде случаев необходимые сведения могут быть получены изучением кинетики реакции замещения у асимметрического центра или осуществлением частичного асимметрического синтеза. Иногда могут применяться и чисто физические методы-определение молекулярного вращения, обнаружение квазирацемических соединений по кривым плавления, а также рентгенография и электронная диффракция. Для многих биологически важных соединений могут оказаться полезными энзиматические методы. [c.167]

Ивестно, что при некоторых внутримолекулярных реакциях замещения наблюдается практически полное сохранение конфигурации, если они протекают у асимметрического центра. В число этих реакций входит расщепление карбоновых кислот до аминов по Гофману, Курциусу, Шмидту и Лоссену [c.183]

Другие реакции замещения и обмена. Некоторые исследователи синтезировали оптически активные соединения с разветвленными цепями из веществ с прямой цепью путем реакций, включающих замещение аниона, присоединенного к асимметрическому центру, на другой анион. Кинетика этих реакций не исследовалась, но следует ожидать, что они сопровождались вальденовским обращением. Если принять такое предположение (вероятные точки инверсии будут показаны ниже), то полученные результаты представляют последовательный ряд корреляций, каждая из которых свидетельствует о том, что формула XLIX (стр. 174) дает правильное представление о структуре (—)-2-метилбутанола относительно глицеринового альдегида. Конфигурации исходных веществ относительно глицеринового альдегида хорошо известны, и для всех продуктов с разветвленными цепями установлены достоверные корреляции с 2-метилбутанолом. [c.184]

Современную теорию вальдеко1вского обращения целесообразно рассмотреть на примере нуклеофильного замещения, т. е. реакции, при которой асимметрический центр подвергается атаке аниона или отрицательного конца диполя полярной молекулы. Такое замещение может протекать либо по бимолекулярному, либо по мономоле-кулярному механизму. [c.692]

Кислота, полученная таким путем, оказалась также левовращающей. Очевидно, что здесь применен другой путь для создания асимметрического центра уже не реакция замещения, а реакция присоединения, но между обоими процессами имеется и существенное сходство. В момент реакции, приводящей к возникновению асимметрического атома углерода, в составе молекулы уже находился другой асимметрический центр, который и оказывал направляющее влияние на преимущественное образование одного из диастереомеров. Поэтому реакции такого тина получили название часттного асимметрического синтеза. [c.72]

Кинетическое изучение показало, что изотопный обмен всегда протекает в одну стадию путем непосредственного взаимодействия между реагентами. При суммарном втором порядке реакции порядок по каждому из обменивающихся веществ — первый. Стереохи-мическое изучение процесса, проведенное на оптически деятельном втор-бутилмеркурацетате с последующим превращением его в бромид, показало, что оптическая активность ртутноорганического соединения остается постоянной, т. е. конфигурация асимметрического центра в процессе реакции полностью сохраняется. Таким образом, кинетический и стереохимический результаты согласуются с представлением о бимолекулярном электрофильном замещении 5 2, которое в отличие от бимолекулярного нуклеофильного замещения Sj 2 протекает с сохранением конфигурации посредством атаки со стороны уходящей группы (подробнее см. гл. 6). [c.9]

При применении катализатора sHuLi полимер содержит одну алкильную группу на 150—250 мономерных звеньев и, следовательно, оптическая активность не может быть обусловлена вкладом их в общее вращение, ([ajo, обусловленное концевыми группами, в 100 раз меньше наблюдаемой величины вращения.) Следовательно, оптическое вращение целиком обязано асимметрическим атомам в цепи. Это же относится и к комплексному катализатору 4H9LI — ментилэтиловый эфир, который хотя и легко диссоциирует, но целиком является ответственным за стереонаправленное протекание реакции [582]. Сопряженные замещенные диены (пи-перил ен, фенилбутадиен) полимеризуются под действием диссимметрических катализаторов с образованием оптически активных иолимеров с асимметрическими центрами в главной цепи [c.150]

Источником оптически активных веществ является прежде всего живая природа. Природные оптически активные вещества могут служить для синтеза других соединений, в которых оптическая активность сохраняется. Что касается создания хиральности в ходе синтеза, то с этим дело обстоит непросто. Обычные синтезы, в которых возникает асимметрический центр (в общем, надо было бы сказать возникает хиральность), приводят к образованию рацематов. Например, если на уксусный альдегид действовать этилмагнийбромидом, возникает бутанол-2, имеющий асимметрический центр. Поскольку подход реагента к обеим энантиотоп-ным сторонам С=0-связи равновероятен, образуются равные количества (R)- и (5)-изомеров, т. е. возникает рацемат (схема 1). Таков же будет результат реакции замещения, например реакции бромирования пропионо-вой кислоты (схема 2). В этом случае замещение обоих энантиотопных [c.41]

Со значительным сохранением конфигурации можно провести алкилирование винной кислоты (т. е. замещение атома водорода при асимметрическом центре на углеводородный радикал) [22] (схема 15 соотношение диастереомеров 4 1). В этом и подобном ему случаях, когда в результате реакции возникает пара диастереомеров, мерой стереоселективности является диастереоселективность, вычисляемая аналогично энантиомерной чистоте [ср. формулу (4)] из соотношения диастереомеров (уравнение 16). В данном примере диастереоселективность равна 60 %. [c.47]