Реакция Виттига

Реакция Виттига
Назван в честь	Джордж Виттиг
Тип реакции	Реакция сцепления
Реакция
	альдегид или кетон
	+ ; илилид трифенилфосфония
	↓
	алкен
	+ ; (Ф) 3 P=O
Условия
Типичные растворители	обычно ТГФ или диэтиловый эфир
Идентификаторы
марта Продвинутая органическая химия	16–44 (6-е изд.)
Портал органической химии	реакция Виттига
RSC Идентификатор онтологии	RXNO: 0000015
	(что это?) (проверить) ;

Реакция Виттига или олефинирование Виттига представляет собой химическую реакцию альдегида называемым или кетона трифенилфосфония, с илидом реагентом Виттига . Реакции Виттига чаще всего используются для превращения альдегидов и кетонов в алкены. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} используют реакцию Виттига Чаще всего для введения метиленовой группы с помощью метилентрифенилфосфорана (Ph ₃ P=CH ₂ ). С помощью этого реагента даже стерически затрудненный кетон, такой как камфора, можно превратить в его метиленовое производное.

Механизм реакции

Механистические исследования были сосредоточены на нестабилизированных илидах, поскольку промежуточные соединения можно отслеживать с помощью ЯМР-спектроскопии . Существование и взаимопревращение бетаина ( 3a и 3b ) являются предметом продолжающихся исследований. ^{[ 4 ]} Для реакций Виттига без лития исследования подтверждают согласованное образование оксафосфетана без вмешательства бетаина. В частности, илиды фосфония 1 реагируют с карбонильными соединениями 2 посредством [2+2] -циклоприсоединения , которое иногда описывают как имеющее топологию [ _π 2 _s + _π 2 _a ], с прямым образованием оксафосфетанов 4a и 4b . В условиях отсутствия лития стереохимия продукта 5 обусловлена кинетически контролируемым присоединением илида 1 к карбонилу 2 . Когда присутствует литий, может происходить уравновешивание промежуточных продуктов, возможно, через разновидности бетаина 3a и 3b . ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Брюс Э. Марьянов и А.Б. Рейтц определили проблему уравновешивания промежуточных продуктов Виттига и назвали этот процесс «стереохимическим дрейфом». В течение многих лет считалось, что стереохимия реакции Виттига с точки зрения образования углерод-углеродных связей напрямую соответствует Z/E-стереохимии алкеновых продуктов. Однако некоторые реагенты не следуют этой простой схеме. Соли лития также могут оказывать глубокое влияние на стереохимический результат. ^{[ 8 ]}

Механизмы различаются для алифатических и ароматических альдегидов , а также для ароматических и алифатических илидов фосфония. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что реакция Виттига неразветвленных альдегидов в условиях, не содержащих солей лития, не уравновешивается и, следовательно, находится под кинетическим контролем реакции . ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} Э. Ведейс выдвинул теорию, объясняющую стереоселективность стабилизированных и нестабилизированных реакций Виттига. ^{[ 11 ]}

Убедительные доказательства указывают на то, что в условиях без Li реакции Виттига с участием нестабилизированных (R ₁ = алкил, H), полустабилизированных (R ₁ = арил) и стабилизированных (R ₁ = EWG) реагентов Виттига протекают через [2+2] /ретро-[2+2] механизм под кинетическим контролем, с оксафосфетаном в качестве единственного промежуточного продукта. ^{[ 12 ]}

Область применения и ограничения

Функциональная групповая толерантность

Реактивы Виттига обычно допускают карбонильные соединения, содержащие несколько видов функциональных групп, таких как ОН , OR , нитроарены , эпоксиды , а иногда и сложные эфиры и амиды . ^{[ 13 ]} Даже кетоновые , альдегидные и нитрильные группы могут присутствовать, если они сопряжены с илидом — это упомянутые выше стабилизированные илиды . Бис-илиды (содержащие две связи P=C) также были получены и успешно использованы. ^{[ 14 ]} Может возникнуть проблема с стерически затрудненными кетонами, где реакция может быть медленной и давать плохие выходы, особенно со стабилизированными илидами, и в таких случаях реакция Хорнера-Уодсворта-Эммонса (HWE) предпочтительна (с использованием фосфонатных эфиров). Еще одним ограничением, о котором сообщается, является часто лабильная природа альдегидов , которые могут окисляться, полимеризоваться или разлагаться. В так называемом тандемном процессе окисления-Виттига альдегид образуется in situ путем окисления соответствующего спирта. ^{[ 15 ]}

Стереохимия

Для реакции с альдегидами геометрию двойной связи легко предсказать на основании природы илида. С нестабилизированными илидами (R ³ = алкил), в результате чего образуется ( Z )-алкен с умеренной или высокой селективностью. Если реакцию проводят в диметилформамиде в присутствии йодида лития или йодида натрия , продукт почти исключительно представляет собой Z-изомер. ^{[ 16 ]} Со стабилизированными илидами (R ³ = сложный эфир или кетон), ( E )-алкен образуется с высокой селективностью. Селективность ( E )/( Z ) часто бывает плохой у полустабилизированных илидов (R ³ = арил). ^{[ 17 ]}

Для получения ( E )-алкена для нестабилизированных илидов можно использовать модификацию Шлоссера реакции Виттига. Альтернативно, олефинирование Юлия и его варианты также селективно обеспечивают ( E )-алкен. Обычно реакция Хорнера-Уодсворта-Эммонса дает ( E )-еноат (α,β-ненасыщенный сложный эфир), как и реакция Виттига. Для получения ( Z )-енолята можно использовать модификацию Стилла-Дженнари реакции Хорнера-Уодсворта-Эммонса.

Модификация Шлоссера

то, что реакция протекает в основном через промежуточный эритробетаин Основным ограничением традиционной реакции Виттига является , который приводит к Z-алкену. Эритробетаин можно превратить в треобетаин с помощью фениллития при низкой температуре. ^{[ 18 ]} Эта модификация дает E-алкен.

Аллиловые спирты можно получить реакцией бетаин-илида со вторым альдегидом. ^{[ 19 ]} Например:

Пример

Примером его использования является синтез лейкотриена А. метилового эфира ^{[ 20 ]}^{[ 21 ]} На первом этапе используется стабилизированный илид, где карбонильная группа сопряжена с илидом, предотвращая самоконденсацию, хотя неожиданно это дает в основном цис- продукт. Во второй реакции Виттига используется нестабилизированный реагент Виттига, и, как и ожидалось, в результате получается в основном цис- продукт.

История

О реакции Виттига сообщили в 1954 году Георг Виттиг и его коллега Ульрих Шёллькопф . Частично за этот вклад Виттиг был удостоен Нобелевской премии по химии в 1979 году. ^{[ 22 ]}^{[ 23 ]}

См. также

Ссылки

^ Maercker, A. Org. Реагировать. 1965 , 14 , 270–490.
^ В. Каррутерс, Некоторые современные методы органического синтеза , издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания, 1971, 81–90. ( ISBN 0-521-31117-9 )
^ Р.В. Хоффманн (2001). «Виттиг и его достижения: все еще актуальны после его 100-летия». Angewandte Chemie, международное издание . 40 (8): 1411–1416. doi : 10.1002/1521-3773(20010417)40:8<1411::AID-ANIE1411>3.0.CO;2-U . ПМИД 11317288 .
^ Э. Ведейс и К.Ф. Март (1990). «Механизм реакции Виттига: доказательства против промежуточных соединений бетаина». Дж. Ам. хим. Соц. 112 (10): 3905–3909. дои : 10.1021/ja00166a026 .
^ Брюс Э. Марьянофф , А. Б. Рейтц, М. С. Муттер, Р. Р. Иннерс и Х. Р. Алмонд-младший, «Подробные исследования скорости реакции Виттига нестабилизированных илидов фосфора с помощью ³¹П, ¹Рука ¹³С ЯМР-спектроскопия. Взгляд на кинетический и термодинамический контроль стереохимии», J. Am. Chem. Soc., 107 , 1068–1070 (1985).
^ Брюс Э. Марьянофф, А.Б. Рейтц, Д.В. Граден и Х.Р. Алмонд-младший, «Исследование скорости ЯМР реакции Виттига 2,2-диметилпропаналя и трибутилбутилиденфосфорана», Tetrahedron Lett., 30 , 1361–1364 (1989). )
^ Брюс Э. Марьянофф, А. Б. Рейтц, М. С. Муттер, Р. Р. Иннерс, Х. Р. Алмонд-младший, Р. Р. Уиттл и Р. А. Олофсон, «Стереохимия и механизм реакции Виттига. Промежуточные продукты диастереомерной реакции и анализ хода реакции», J. Являюсь. хим. Соц., 108 , 7664–7678 (1986)
^ AB Reitz, SO Nortey, AD Jordan, Jr., MS Mutter и Брюс Э. Марьянофф, «Резкая концентрационная зависимость стереохимии в реакции Виттига. Исследование эффекта литий-соли», J. Org. хим., 51 , 3302–3308 (1986).
^ Э. Ведейс, К.Ф. Март и Р. Руджери (1988). «Эффекты заместителя и механизм Виттига: случай стереоспецифического разложения оксафосфетана». Дж. Ам. хим. Соц. 110 (12): 3940–48. дои : 10.1021/ja00220a036 .
^ Э. Ведейс и К.Ф. Март (1988). «Механизм реакции Виттига: роль заместителей у фосфора». Дж. Ам. хим. Соц . 110 (12): 3948–3958. дои : 10.1021/ja00220a037 .
^ Ведейс, Э.; Петерсон, М.Дж. Топ. Стереохим. 1994 , 21 , 1.
^ Бирн, Питер А.; Гилхиани, Деклан Г. (2013). «Современная интерпретация механизма реакции Виттига». Обзоры химического общества . 42 (16): 6670–96. дои : 10.1039/c3cs60105f . hdl : 10197/4939 . ISSN 0306-0012 . ПМИД 23673458 .
^ Смит (2020), Органическая химия марта , rxn. 16-44.
^ Б. Е. Марьянов и А. Б. Рейц (1989). «Реакция олефинирования Виттига и модификации с участием фосфорил-стабилизированных карбанионов. Стереохимия, механизм и некоторые аспекты синтеза». хим. Откр. 89 (4): 863–927. дои : 10.1021/cr00094a007 .
^ Ричард Дж. К. Тейлор, Леони Кэмпбелл и Грэм Д. Макаллистер (2008). «(±) транс-3,3'-(1,2-Циклопропандиил)бис-2-(E)-пропеновая кислота, диэтиловый эфир: процедура тандемного окисления (TOP) с использованием _{MnO 2} улавливания фосфорана, стабилизированного окислением » (PDF) . Органические синтезы . 85 : 15–26 {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) .
^ Л. Д. Бергельсон и М. М. Шемякин (1964). «Синтез встречающихся в природе ненасыщенных жирных кислот путем стерически контролируемого карбонильного олефинирования». Энджью. хим. 3 (4): 250–260. дои : 10.1002/anie.196402501 .
^ Робьетта, Рафаэль; Ричардсон, Джеффри; Аггарвал, Вариндер К.; Харви, Джереми Н. (1 февраля 2006 г.). «Реактивность и селективность реакции Виттига: вычислительное исследование». Журнал Американского химического общества . 128 (7): 2394–2409. дои : 10.1021/ja056650q . ISSN 0002-7863 . ПМИД 16478195 .
^ М. Шлоссер и К. Ф. Кристманн (1966). «Трансселективный синтез олефинов». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 5 (1): 126. дои : 10.1002/anie.196601261 .
^ Э. Дж. Кори и Х. Ямамото (1970). «Модификация реакции Виттига для обеспечения стереоспецифического синтеза некоторых тризамещенных олефинов. Стереоспецифический синтез α-санталола». Дж. Ам. хим. Соц. 92 (1): 226–228. дои : 10.1021/ja00704a052 .
^ И. Эрнест, А. Дж. Мейн и Р. Менасс (1982). «Синтез 7-цис-изомера природного лейкотриена d ₄ ». Буквы тетраэдра . 23 (2): 167–170. дои : 10.1016/S0040-4039(00)86776-3 .
^ Э. Дж. Кори, Д. А. Кларк, Г. Гото, А. Марфат, К. Миосковски, Б. Самуэльссон и С. Хаммарстрём (1980). «Стереоспецифический тотальный синтез «медленно реагирующего вещества» анафилаксии, лейкотриена С-1». Дж. Ам. хим. Соц . 102 (4): 1436–1439. дои : 10.1021/ja00524a045 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Георг Виттиг, Ульрих Шёлькопф (1954). «О трифенилфосфинметилене как олефинобразующих реагентах I». Химические отчеты . 87 (9): 1318. doi : 10.1002/cber.19540870919 .
^ Георг Виттиг; Вернер Хааг (1955). «О трифенилфосфинметилене как олефинобразующих реагентах II». Химические отчеты . 88 (11): 1654–1666. дои : 10.1002/cber.19550881110 .

Внешние ссылки

Реакция Виттига в «Органическом синтезе» , Сб. Том. 10, с. 703 (2004); Том. 75, с. 153 (1998). ( Статья )
Реакция Виттига в «Органическом синтезе» , Сб. Том. 5, с. 361 (1973); Том. 45, с. 33 (1965). ( Статья )

[1] Maercker, A. Org. Реагировать. 1965 , 14 , 270–490.

[2] В. Каррутерс, Некоторые современные методы органического синтеза , издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания, 1971, 81–90. ( ISBN 0-521-31117-9 )

[3] Р.В. Хоффманн (2001). «Виттиг и его достижения: все еще актуальны после его 100-летия». Angewandte Chemie, международное издание . 40 (8): 1411–1416. doi : 10.1002/1521-3773(20010417)40:8<1411::AID-ANIE1411>3.0.CO;2-U . ПМИД 11317288 .

[4] Э. Ведейс и К.Ф. Март (1990). «Механизм реакции Виттига: доказательства против промежуточных соединений бетаина». Дж. Ам. хим. Соц. 112 (10): 3905–3909. дои : 10.1021/ja00166a026 .

[5] Брюс Э. Марьянофф , А. Б. Рейтц, М. С. Муттер, Р. Р. Иннерс и Х. Р. Алмонд-младший, «Подробные исследования скорости реакции Виттига нестабилизированных илидов фосфора с помощью ³¹П, ¹Рука ¹³С ЯМР-спектроскопия. Взгляд на кинетический и термодинамический контроль стереохимии», J. Am. Chem. Soc., 107 , 1068–1070 (1985).

[6] Брюс Э. Марьянофф, А.Б. Рейтц, Д.В. Граден и Х.Р. Алмонд-младший, «Исследование скорости ЯМР реакции Виттига 2,2-диметилпропаналя и трибутилбутилиденфосфорана», Tetrahedron Lett., 30 , 1361–1364 (1989). )

[7] Брюс Э. Марьянофф, А. Б. Рейтц, М. С. Муттер, Р. Р. Иннерс, Х. Р. Алмонд-младший, Р. Р. Уиттл и Р. А. Олофсон, «Стереохимия и механизм реакции Виттига. Промежуточные продукты диастереомерной реакции и анализ хода реакции», J. Являюсь. хим. Соц., 108 , 7664–7678 (1986)

[8] AB Reitz, SO Nortey, AD Jordan, Jr., MS Mutter и Брюс Э. Марьянофф, «Резкая концентрационная зависимость стереохимии в реакции Виттига. Исследование эффекта литий-соли», J. Org. хим., 51 , 3302–3308 (1986).

[9] Э. Ведейс, К.Ф. Март и Р. Руджери (1988). «Эффекты заместителя и механизм Виттига: случай стереоспецифического разложения оксафосфетана». Дж. Ам. хим. Соц. 110 (12): 3940–48. дои : 10.1021/ja00220a036 .

[10] Э. Ведейс и К.Ф. Март (1988). «Механизм реакции Виттига: роль заместителей у фосфора». Дж. Ам. хим. Соц . 110 (12): 3948–3958. дои : 10.1021/ja00220a037 .

[11] Ведейс, Э.; Петерсон, М.Дж. Топ. Стереохим. 1994 , 21 , 1.

[12] Бирн, Питер А.; Гилхиани, Деклан Г. (2013). «Современная интерпретация механизма реакции Виттига». Обзоры химического общества . 42 (16): 6670–96. дои : 10.1039/c3cs60105f . hdl : 10197/4939 . ISSN 0306-0012 . ПМИД 23673458 .

[13] Смит (2020), Органическая химия марта , rxn. 16-44.

[14] Б. Е. Марьянов и А. Б. Рейц (1989). «Реакция олефинирования Виттига и модификации с участием фосфорил-стабилизированных карбанионов. Стереохимия, механизм и некоторые аспекты синтеза». хим. Откр. 89 (4): 863–927. дои : 10.1021/cr00094a007 .

[15] Ричард Дж. К. Тейлор, Леони Кэмпбелл и Грэм Д. Макаллистер (2008). «(±) транс-3,3'-(1,2-Циклопропандиил)бис-2-(E)-пропеновая кислота, диэтиловый эфир: процедура тандемного окисления (TOP) с использованием _{MnO 2} улавливания фосфорана, стабилизированного окислением » (PDF) . Органические синтезы . 85 : 15–26 {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) .

[16] Л. Д. Бергельсон и М. М. Шемякин (1964). «Синтез встречающихся в природе ненасыщенных жирных кислот путем стерически контролируемого карбонильного олефинирования». Энджью. хим. 3 (4): 250–260. дои : 10.1002/anie.196402501 .

[17] Робьетта, Рафаэль; Ричардсон, Джеффри; Аггарвал, Вариндер К.; Харви, Джереми Н. (1 февраля 2006 г.). «Реактивность и селективность реакции Виттига: вычислительное исследование». Журнал Американского химического общества . 128 (7): 2394–2409. дои : 10.1021/ja056650q . ISSN 0002-7863 . ПМИД 16478195 .

[18] М. Шлоссер и К. Ф. Кристманн (1966). «Трансселективный синтез олефинов». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 5 (1): 126. дои : 10.1002/anie.196601261 .

[19] Э. Дж. Кори и Х. Ямамото (1970). «Модификация реакции Виттига для обеспечения стереоспецифического синтеза некоторых тризамещенных олефинов. Стереоспецифический синтез α-санталола». Дж. Ам. хим. Соц. 92 (1): 226–228. дои : 10.1021/ja00704a052 .

[20] И. Эрнест, А. Дж. Мейн и Р. Менасс (1982). «Синтез 7-цис-изомера природного лейкотриена d ₄ ». Буквы тетраэдра . 23 (2): 167–170. дои : 10.1016/S0040-4039(00)86776-3 .

[21] Э. Дж. Кори, Д. А. Кларк, Г. Гото, А. Марфат, К. Миосковски, Б. Самуэльссон и С. Хаммарстрём (1980). «Стереоспецифический тотальный синтез «медленно реагирующего вещества» анафилаксии, лейкотриена С-1». Дж. Ам. хим. Соц . 102 (4): 1436–1439. дои : 10.1021/ja00524a045 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[22] Георг Виттиг, Ульрих Шёлькопф (1954). «О трифенилфосфинметилене как олефинобразующих реагентах I». Химические отчеты . 87 (9): 1318. doi : 10.1002/cber.19540870919 .

[23] Георг Виттиг; Вернер Хааг (1955). «О трифенилфосфинметилене как олефинобразующих реагентах II». Химические отчеты . 88 (11): 1654–1666. дои : 10.1002/cber.19550881110 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

v т и Алкены
Алкены	Этен ( C ₂ H ₄ ) Пропен ( C ₃ H ₆ ) Бутен ( C ₄ H ₈ ) Пентен ( C ₅ H ₁₀ ) Гексен ( C ₆ H ₁₂ ) Гептен ( C ₇ H ₁₄ ) Октен ( C ₈ H ₁₆ ) Нонен ( C ₉ H ₁₈ ) Децены ( C ₁₀ H ₂₀ )
Препараты	Дегидрогалогенирование из галогеналкана Реакция дегидратации от алкоголя Полугидрирование из алкина Реакция Бэмфорда – Стивенса Реакция Бартона-Келлогга Совет по синтезу олефинов Устранение Чугаева Реакция справиться Синтез олефинов Кори – Винтера Выбывание Греко Элиминация Хофмана Реакция Хорнера-Уодсворта-Эммонса Гидразон йодирование Джулия олефинирование Олефинирование по Кауфману Реакция Макмерри олефинирование по Петерсону Реакция Рамберга – Беклунда Реакция Шапиро Обертывание олефинированием Реакция Виттига Метатезис олефинов Эне реакция Перестановка копа
Реакции	гидрирование ион галогена Увлажнение Электрофильное дополнение Реакция оксимеркурации Гидроборирование Циклоппропанация Эпоксидирование Дигидроксилирование Озонолиз Гидрогалогенирование Полимеризация Реакция Дильса-Альдера Процесс Вакера Дегидрирование Эне реакция Алкилирование Фриделя-Крафтса