芳香分子的反应
Wolff-Kishner Clemmensen,羰基和其他减少
最后更新:2022年10月16日|
Wolff-Kishner Clemmensen,和其他有趣的减少
在这篇文章中我们通过四种方法减少C = O CH2包括:
- Wolff-Kishner反应
- 克莱门森还原的
- 催化加氢
- Thioacetal形成和减少
但首先:为什么你要这么做?好吧,这是一个重要组成部分在一个共同的小合成问题我喜欢称之为“伟大的傅克反应的解决方法”。
表的内容
- 伟大的傅克反应的解决方案
- 酮的Wolff-Kishner减少
- Wolff-Kishner反应机制
- 酮的克莱门森还原
- 为什么你喜欢Wolff-Kishner Clemmensen,反之亦然?
- 第三种羰基还原方法:催化加氢
- 减少Thioacetals
- 一个解决方案的例子
- 最后注意:逆转极性
- 笔记
- 测试你自己!
- (高级)引用和进一步阅读
1。伟大的傅克反应的解决方案
最近一篇文章中覆盖氧化反应在“苄基的碳(即碳相邻芳环)。我们表明,苄基的碳氢键非常弱,并且可以转换相对容易(和有选择地!)C-Br或切断债券。
今天我们要去相反的方向和地址减少苄基的碳,特别是减少酮(C = O)烷基(CH2)。
这是特别重要的,因为伟大的傅克反应的解决方法。
那是什么,你问?
您可能还记得,傅克烷基化主要的芳香环烷基卤化物会导致碳正离子重排。例如,尝试氯化苯与丙的傅克烷基化导致茴香素,不是丙苯。
伟大的傅克反应的解决方案可以解决这个问题。我们开始傅克反应酰化,收益没有重排,通过减少酮到CH2。
所以我们如何能减少酮到烷烃吗?四种方法。
2。酮的Wolff-Kishner减少
沃尔夫Kishner减少酮利用肼(NH)2NH2)作为还原剂在强碱(KOH)高沸点质子溶剂(乙二醇,HO-CH2CH2-哦,沸点197°C)。
反应的驱动力的转换是联氨氮气体。
这并不完全是一个温柔的过程;需要加热到200°C的反应发生在一个合理的利率。(注1]
第一步是腙的形成酮(腙是表哥的亚胺晚些时候,我们盖)。肼(NH2NH2)增加了羰基之后,一系列的质子转移步骤,水是开除。点击这里查看腙的机制形成的图像。(链接到图片)
一旦形成腙,Wolff-Kishner开始实际行动!
3所示。Wolff-Kishner反应机制
北半球2腙的酸性(pK一个21),可以通过强碱deprotonated在足够高的温度下(基地很可能共轭碱乙二醇,不是KOH)。这去质子化似乎病原反应步骤。
下一步是最棘手:质子化作用碳。警告:共振形式并不存在,它可以帮助想象这一物种形成的共振形式,带有一个负电荷碳,和然后使质子化与溶剂(乙二醇)。
这使一个物种与氮氮双键,,去质子化后基础,分解不可逆转地给氮气和负碳离子(即一个带负电荷的碳)。
质子化作用的碳完成这个过程。
悬停完全arrow-pushing机制或点击这个链接。
4所示。酮的克莱门森还原
第二个方法减少羰基的芳香酮是使用一个反应称为克莱门森还原。这里的还原剂是“锌汞齐”(Zn-Hg)在酸性条件下使用;一个方法调用盐酸水溶液的存在,例如:
这个过程最适合芳香酮;non-aromatic酮,并非如此。机制尚未彻底解决;人们认为通过一系列单电子转移发生锌汞齐。
5。为什么你喜欢Wolff-Kishner Clemmensen,反之亦然?
多少有点难得遇到条件入门班,沃尔夫Kishner将呼吁Clemmensen,反之亦然,但这里有一些事情要考虑。
其他两个方法值得提及,尽管你可能没有见过他们,直到后来在当覆盖酮化学处理。
6。第三种羰基还原方法:催化加氢
第一个是催化氢化作用,即使用金属催化剂如Pd / C或与氢气Pt / C (H2)。
我们大多见过催化氢化作用用于减少烯烃和炔烃,但是它也可以用于酮足够如果你曲柄(即较高的温度、压力较高的H2)。
一个微妙的调整条件,有时不提到,是铂碳(Pt-C)或氧化铂(美国专利商标局2)经常被用来代替钯(Pd)。
通常情况下,减少酮通常停在酒精阶段。然而,的情况酒精苄基的位置,(即碳毗邻一个芳环)减少可能发生进一步的烷烃(回想一下,债券在苄基的位置往往更容易打破,由于相邻芳环可以捐赠电子密度)。
7所示。减少Thioacetals
第二种方法,使用的转换酮与HS-CH“thioacetal”2CH2sh和路易斯酸如高炉3。(注2)这是治疗的thioacetal紧随其后还原剂被称为兰尼镍:它是一种精细划分含镍吸附氢裂解c债券给碳氢键,有点神秘的过程也被认为涉及自由基。(参见:试剂-兰尼镍]
与Clemmensen和催化加氢、thioacetal /兰尼镍方法不是有限的苄基的酮。它可以用来完全“消失”醛或酮是战略的一部分伍德沃德的红霉素合成。
8。一个解决方案的例子
用这些方法在我们的工具箱,我们现在可以填写模糊描述“还原”箭头更具体的东西。
下面是一个具体的例子的傅克反应的解决方案:
9。最后注意:逆转极性
最后要注意的就是减少苄基的酮烷烃改变取代基的极性。它将一个吸电子元参演(一个酰基集团)到一个电子基昊图公司- - - - - -,帕拉- - - - - -导演。我们会有更多的关于这个地址在芳香族化合物合成,但这两个例子…只需要一眼。
两个例子的逆转极性取代基的还原硝基和Baeyer-Villiger氧化的酮到一个酯。我们将讨论这些未来!
笔记
注1。的一种方式出行的要求的高温Wolff-Kishner是使用强碱t-BuOK在DMSO溶液,可以在室温下进行。(裁判:j。化学。Soc,1962年,84年,1734 - 1735。)
注2。路易斯酸,如高炉3或ZnCl2通常用于此反应(看到这个Org Syn参考]虽然在实践中,质子酸盐酸等如果起始物料是一个非常好醛或酮(看到这个Org Syn参考]
在科里和Seebach方法1,3-dithiane,起始材料1,3-propanedithiol和二甲氧甲烷(CH3哟2哟3),一个相当于甲醛。男朋友3,一个强大的路易斯酸,给更好的收益率这个过程比无水酸,后来男朋友3似乎是选择的路易斯酸在有机化学教科书中尽管大多数thioacetal形成反应从醛或酮在入门课程,不是缩醛树脂。
测试你自己!
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- Chemischen der大学研究所Jena:方法zum替代des Sauerstoffatoms der酮和醛军队Wasserstoff。(奥地利第一储蓄Abhandlung。)
沃尔夫,L。
Lieb。安。化学。1912年394年(1),86
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路德维希·沃尔夫的原始论文和联氨醛和酮的还原。 - 腙的Wolff-Kishner反应
Szmant h·h·;Harmuth, c . H。
J。点。化学。Soc。1964年,86年(14),2909年
DOI:10.1021 / ja01068a028
一个很好的物理有机腙的分解,研究涉及哈米特情节(一个典型的工具在物理有机化学),确定的电子密度之间的关系羰基碳和机制。 - 减少类固醇酮和其他羰基化合物通过修改Wolff-Kishner方法
Huang-Minlon
J。点。化学。Soc。1949年,71年(10),3301年
DOI:10.1021 / ja01178a008
一锅法修改Wolff-Kishner反应涉及蒸馏掉多余的水和肼加热肼。结果显著提高收益率和较短的反应时间。 - 减少酮利用TOSYLHYDRAZONE衍生品:ANDROSTAN-17β-OL
Caglioti
Org。Synth。1972年,52,122年
DOI:10.15227 / orgsyn.052.0122
由于恶劣的条件参与标准Wolff-Kishner减少,一些变化已经发展为有机合成与反应条件温和易于。tosylhydrazide取代肼允许的使用更温和的反应条件——tosylhydrazone可以减少NaBH4在回流甲醇(68°C和200°C)。 - γ-PHENYLBUTYRIC酸
l·马丁
Org。Synth。1935年,15,64年
DOI:10.15227 / orgsyn.015.0064
一个可靠、测试过程为一个简单的克莱门森还原,演示了如何使用这个反应减少酮在存在羧酸。 - Elrik Clemmensen: Reduktion冯Ketonen和Alahyden苏坑entspcechenden Kohlenwaaserstoflbn unt Anwendung冯amalgamiertem辛克和Salesaure。
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原始论文Clemmensen醛和酮的还原酸锌金属。注意,即使这是提交给德国日报》和写在德国Clemmensen Parke-Davis工作时,在美国两个评论的克莱门森还原: - 克莱门森还原的
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Clemmensen总合成可用于减少由于温和的条件——在这种情况下34来35克莱门森还原,选择性地减少了吗酮在一个酰胺。
为什么狼kishner不减少羧基?
在基本条件下羧酸deprotonated给羧酸盐,而这些不容易接受的C = O组(不像酮)
请,我将很感激很多如果测试解决方案同时下降,我觉得这将会是一个漫长的过程,帮助很多人。
“测试解决方案了吗?“你能解释一下吗?
嘿,你能澄清为什么不降低羧基组吗?
沃尔夫Kishner不降低羧基因为在基本条件下,形成羧酸盐和羧化物首席运营官(-)不容易进行亲核攻击的羰基碳。
//m.deriinvest.com/2022/09/09/nucleophilic-addition/
我不是100%确定的命运羧酸在Clemmensen经常不使用(实践)和最后一个好的评论写于1944。
嘿!我有点困惑Wolf-Kishner减少是否会替代Cl附加到一个苯哦。自从Cl - C键部分双键(由于共振),它仍然有可能取代肼吗?
嗨,露西,不,它不会。这将是一个亲核酰替换的例子。虽然有可能在某些情况下,替换Cl的芳环哦,它通常需要非常强碱和高温。在这里看到的,//m.deriinvest.com/2018/09/17/nucleophilic-aromatic-substitution-2-benzyne/
哦非常感谢你澄清!我高度欣赏你的快速回复!
嘿,我的朋友!伟大的东西,很棒的解释。我有一个问题!
锌汞合金和浓盐酸(使用的试剂的克莱门森还原)比LiAlH4强还原剂?
我认为因为LiAlH4只减少了羰基化合物醇,但锌汞合金和浓盐酸可以减少直接醇。
我不这么认为。
Clemmensen真的不是那么有用,说实话。最后一个很好的复习写于1944年。它有利于酮邻苯响起,仅此而已。
Clemmensen不会降低酯或酰胺,例如,而LiAlH4。
为什么Clemmenson减少减少硝基对氨基和羰基化合物,但狼kishner反应不?
锌汞合金可以减少许多官能团除了酮,包括硝基组。
减少wolff-kishner是通过形成腙;硝基组不接受任何与肼反应没有任何金属催化剂。
先生,并使用的盐酸的克莱门森还原也增加反应物的双键?(如果存在)
这是一个可能。其实我个人不推荐使用在实验室Clemmensen官能团兼容性。如果你有任何担忧
嘿,芳环本身会减少催化氢化作用鉴于高压使用?
谢谢。
很可能减少了芳环酮不碰。不,芳环更耐还原。
哦,没有更好的离去基团那么哦——将离开沃尔夫Kishner反应的机制
是的,一般HO(-)是一个贫穷的离去基团gnerally来说,但它是一个较弱的基础(和更好的离去基团)比deprotonated氮。
嘿,只是有点怀疑,Wolff-Kishner减少为醛工作好吗?
还non-aromatic化合物也工作吗?
是的,它确实为醛类工作,最好稍微修改的条件下完成(DMSO溶液作为溶剂,KOtBu基地)。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ja00868a048
嘿,男人,伟大的内容。快速问题tho:沃尔夫Kischner反应期间,你提到腙质子的pKa 21日,基础deprotanates可能是乙二醇的共轭碱。然后,它怎么可能?使用pKa值这加起来不像酒精组pKa约16(导致更强的酸)。
一个好的经验法则是,如果pKa的区别是8,然后酸碱反应足够积极访问反应进行。加上Wolff-Kishner有巨大的热量。