Реакція Хорнера — Водсворта — Еммонса

Реа́кція Хо́рнера — Во́дсворта — Е́ммонса (також олефінування Хорнера — Водсворта — Еммонса) — реакція отримання олефінів з альдегідів (або кетонів) та фосфонатних карбаніонів^[1][2]. Під час реакції утворюються переважно транс-(або (Е)-)алкени.

Приклад реакції Хорнера—Водсворта—Еммонса

Реакція Хорнера — Водсворта — Еммонса
Названо на честь	Leopold Hornerd, William D. Emmonsd і William S. Wadsworthd
Реакція Хорнера — Водсворта — Еммонса у Вікісховищі

Реакція синтезу олефінів з використанням ілідів Фосфору була вперше запропонована в 1953 році Георгом Віттігом і Гейслером. У 1958 році німецький хімік Леопольд Хорнер опублікував удосконалену реакцію Віттіга з використанням карбаніонів алкілдифенілфосфіноксидів для отримання алкенів з альдегідів та кетонів. Цю модифікацію реакції Віттіга назвали реакцією Хорнера—Віттіга. Пізніше, на початку 1960-х років, Вільям Водсворт та Вільям Еммонс удосконалили умови реакції використовуючи фосфонатні карбаніони. Тому реакцію назвають реакцією Хорнера—Водсворта—Еммонса або ж олефінуванням Хорнера—Водсворта—Еммонса^[3].

Механізм реакції

Реакція Хорнера—Водсворта—Еммонса починається з депротонування фосфонату з утворенням фосфонатного карбаніону. Лімітуючою стадією є нуклеофільне приєднання карбаніону до альдегіду (або кетону) з утворенням проміжних інтермедіатів. Останнім етапом є елімінування інтермедіату з утворенням (Е)-алкену та (Z)-алкену. Співвідношення (Е)- та (Z)-ізомерів алкену залежить від стереохімічного виходу початкової стадії приєднання карбаніону та від здатності інтермедіатів еквілібрувати. У результаті реакції Хорнера—Водсворта—Еммонса переважно утворюються (Е)-алкени. Загалом, чим більше урівноважування інтермедіатів, тим вища селективність до утворення (Е)-алкенів.

Механізм реакції Хорнера — Водсворта — Еммонса

Електроноакцепторна група в альфа-положенні до фосфонату забезпечує заключне елімінування. За відсутності електроноакцепторної групи продуктом реакції є α-гідроксифосфонати^[4]. Однак такі α-гідроксифосфонати можуть бути перетворені на алкени з допомогою реакції з диізопропілкарбодиімідом^[5].

Переваги реакції Хорнера—Водсворта—Еммонса

Реакція Хорнера—Водсворта—Еммонса має низку переваг порівняно з реакцією Віттіга:

1. процедура отримання початкових алкілфосфонатів є легшою (зазвичай використовують реакцію Арбузова) та дешевшою, ніж отримання фосфонієвих солей;
2. фосфонатні стабілізовані карбаніони є більш нуклеофільними (і більш основними), ніж відповідні трифенілфосфонієві іліди у реакції Віттіга, тому вони легко реагують практично з усіма альдегідами і кетонами при м'якших умовах;
3. заміщені кетони, які не є реакційноздатними у реакції Віттіга, досить легко вступають у реакцію олефінування Хорнера-Водсворта-Еммонса;
4. α-кетон фосфонатного аніону може бути й далі функціоналізований різними електрофілами (наприклад, алкілгалогенідами) перед олефінуванням, тоді як фосфонієві іліди не піддаються такому м'якому алкілюванню;
5. супутні продукти реакції Хорнера—Водсворта—Еммонса — диалкілфосфати, які легко відмиваються водою, тому значно простіше відділити їх отриманих алкенів, ніж відділити нерозчинний у воді трифенілфосфіноксид^[6].

Основними характеристиками реакції олефінування Хорнера—Водсворта—Еммонса є:

1. висока (Е)-селективність для дизаміщених алкенів при значно м'якших умовах ніж у реакції Віттіга;
2. (Е)-селективність збільшується при збільшення розміру алкільних замісників R¹ та R² (найкращим є використання сполук з R — ізопропіл);
3. стереоселективність дуже сильно залежить від субстрату, але може бути обернена й утворювати переважно (Z)-алкени при використання сполук з малими за розміром алкільними замісниками R¹ та R² (наприклад, метильними) та при використання сильно дисоційованої основи (трет-бутоксид Калію)^[3].

Модифікації реакції Хорнера—Водсворта—Еммонса

Модифікація Стілла—Дженаррі

Стілл та Дженнарі розробили умови, в результаті яких продуктами реакції є (Z)-алкени з високим стереохімічним виходом^[7]. Цього вдалося досягти за рахунок використання фосфонатів з електроноакцепторними групами (трифлуороетоксидними групами)^[8] в умовах сильної дисоціації (Калію гексаметилдисилазид та 18-краун-6 в тетрагідрофурані). Андо також зауважив, що використання елекронодефіцитних груп прискорює відщеплення оксафосфатанових інтермедіатів.^[9]

Реакція Хорнера—Водсворта—Еммонса з використанням чутливих до основ субстратів

Оскільки багато субстратів не є стійкими до гідриду Натрію, були розроблені декілька методик з використанням м'якших основ. Масам'юн та Рауш пом'якшили умови за рахунок використання хлориду літію (або йодиду натрію) та диазабіциклоундецену^[10]. Ратке запропонував використовувати галогеніди літію або магнію з триетиламіном^[11]. Такі умови дозволяють уникнути епімеризації.

Асимеричні реакції олефінування Хорнера—Водсворта—Еммонса

У цьому випадку опираються на три основні принципи:

• введення С2-симетричного хірального центру замість алкоксидних груп у фосфонатах;
• введення С2-несиметричного хірального центру замість алкоксидних груп у фосфонатах, що зробить хіральним сам атом Фосфору;
• введення хірального центру в ту частину фосфонату, яка переміщається на карбонільну сполуку^[12].

Модифікація Корі—Квятковскі

У модифікації Корі—Квятковські використовують бісаміди фосфонатної кислоти для стереоселективного отримання (Z)-алкенів, (Me₂N)₂P(O)CH₂R, де R — арильний замісник^[13][14].

Див. також

• Реакція Віттіга
• Реакція Жуліа

Примітки

1. Horner, L., Hoffman, H., Wippel, H. G., Klahre, G. Chem. Ber. 1959, 92, 2499.
2. Wadsworth, W. S., Jr., Emmons, W. D. J. Am. Chem. Soc. 1961, 83, 1733.
3. Wadsworth, D. H., Schupp, I. O. E., Sous, E. J., Ford, J. J. A. J. Org. Chem. 1965, 30, 680.
4. Corey, E. J.; Kwiatkowski, G. T. J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 5654.
5. Reichwein, J. F.; Pagenkopf, B. L. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1821.
6. Kürti L., Czakó B. Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, Academin Press, 2005.
7. Still, W. C.; Gennari, C. Tetrahedron Lett. 1983, 24, 4405.
8. Patois, C.; Savignac, P.; About-Jaudet, E.; Collignon, N. Organic Syntheses, 1998, 9, 88; 1996, 73, 152.
9. Ando, K. J. Org. Chem. 1997, 62, 1934.
10. Blanchette, M. A.; Choy, W.; Davis, J. T.; Essenfeld, A. P.; Masamune, S.; Roush, W. R.; Sakai, T. Tetrahedron Lett. 1984, 25, 2183.
11. Rathke, M. W.; Nowak, M. J. Org. Chem. 1985, 50, 2624.
12. Rein, T.; Reiser, O. Acta Chem. Scand. 1996, 50, 369.
13. Corey, E. J., Kwiatkowski, G. T. J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 5652.
14. Corey, E. J., Kwiatkowski, G. T. J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 6816.

Джерела

• Clayden J., Greeves N., Warren S. Organic chemistry. — 2nd ed. — Oxford University Press, 2012. — P. 628. — ISBN 978-0-19-927029-3.
• Kürti, László; Czakó, Barbara (2005). Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis. Elsevier Academic Press. с. 864. ISBN 0-12-429785-4.(англ.)

Посилання

• Реакція Хорнера-Водсворта-Еммонса [Архівовано 3 серпня 2018 у Wayback Machine.] на сайті organic-chemistry.org (англ.)