Метиленирование

В органической химии метиленирование — это химическая реакция , в ходе которой вводится метилен ( −CH ₂ − ) группируются в химическое соединение :

{\ce {A-B}}\longrightarrow {\ce {A}}{\color {red}{\ce {-CH2 -}}}{\ce {B}}

В соответствующем смысле он также описывает процесс, в котором двухвалентная группа исходного материала удаляется и заменяется концевой группой CH ₂ :

{\ce {A=E}}\longrightarrow {\ce {A}}{\color {red}{\ce {=CH2}}}

Метиленирование в этом контексте также известно как метилирование . Чаще всего E представляет собой атом кислорода, так что в результате реакции образуются концевые алкены из альдегидов и кетонов или, реже, еноловые эфиры из сложных эфиров или енамины из амидов .

Методы

Введение метилена в алканы

Синглетный метилен ( ¹[:CH ₂ ]), получаемый фотолизом диазометана под ультрафиолетовым облучением, ^[1] метиленирует углеводороды. Арены и олефины подвергаются метиленированию с образованием циклопропанированных продуктов. В случае аренов продукт циклопропанирования подвергается дальнейшему электроциклическому раскрытию кольца с образованием циклогептатриеновых продуктов ( расширение кольца Бюхнера ). ^[2] Алкены подвергаются как метиленированию C = C, так и внедрению метиленирования C – H с образованием смеси продуктов циклопропанирования и гомологации .

Из-за исключительно высокой реакционной способности синглетного метилена обычно нереакционноспособные алканы подвергаются метиленированию с образованием продуктов омологации даже при –75 °C. ^[3]

{\ce {R-H}}+{\color {red}{\ce {CH2}}}\longrightarrow {\ce {R}}{\color {red}{\ce {-CH2}}}{\ce {H}}

Фотолиз раствора диазометана в н- пентане дает смесь гексанов и высших гомологов. При –75 °C соотношение продуктов составляет 48:35:17 смесь н- гексана, 2-метилпентана и 3-метилпентана. Это соотношение очень близко к статистическому соотношению продуктов 6:4:2 (~ 50:33:17), исходя из количества доступных связей C–H в каждом положении, которые могут подвергнуться внедрению метилена. В результате Деринг и его коллеги пришли к выводу:

Метилен следует отнести к наиболее неизбирательному реагенту, известному в органической химии.

Реакции метилен-оксо

Обычный метод метиленирования включает реакцию Виттига с использованием метилентрифенилфосфорана с альдегидом (Ph = фенил , C6H5 H₎: ^[4]

{\ce {RCHO + Ph3P=CH2 -> RCH=CH2 + Ph3PO}}

Подобную реакцию можно провести с помощью реактива Теббе , который достаточно универсален, чтобы обеспечить метиленирование сложных эфиров : ^[5]

{\ce {RCO2R' + Cp2Ti(Cl)CH2AlMe2 -> RC(OR')=CH2 + Cp2TiOAlMe2Cl}}

Другие менее четко определенные титановые реагенты, например реактив Ломбардо , вызывают аналогичные превращения. ^[6]^[7]

Карбанионы, полученные из метилсульфонов, также использовались, что эквивалентно реакции Виттига. ^[8]

Метиленирование по соседству с карбонильными группами

Кетоны и сложные эфиры могут быть метиленированы в положении α с образованием α,β-ненасыщенных карбонильных продуктов, содержащих дополнительную концевую группу CH ₂ , в трехстадийном процессе, известном как Эшенмозера метиленирование . ^[9] Енолят 2 образуется путем депротонирования связи α-C–H с использованием затрудненного основания амида лития (LiNR ₎ (например, LDA , LHMDS ). Впоследствии енолят подвергают реакции с солью Эшенмозера ([Me ₂ N=CH ₂ ] ⁺я ^–) с образованием β-диметиламинокарбонильного соединения ( основание Манниха ). Затем основание Манниха подвергают метилированию или N-окислению с получением соли триметиламмония или амина N -оксида , который затем подвергают элиминированию Гофмана или элиминированию Коупа , соответственно, с получением α-метиленкарбонильного соединения. Если используется метод исключения Хофмана, процесс можно представить следующим образом:

{\ce {RC(=O)CH2R' -> RC(=O) CH(CH2NMe2)R' -> [RC(=O) CH(CH2NMe3)R']+I- -> RC(=O) C(=CH2)(R')}}

Другие подходы

Этенолиз - это метод метиленирования внутреннего алкена, как показано на следующем примере:

{\ce {RCH=CHR}}+{\color {red}{\ce {CH2=CH2}}}\longrightarrow {\ce {2 RCH=}}{\color {red}{\ce {CH2}}}

В принципе, добавление CH ₂ через Двойную связь C=C можно классифицировать как метиленирование, но такие превращения обычно называют циклопропанированием .

Ссылки

^ Браун, В.; Басс, Арнольд М.; Пиллинг, М. (15 мая 1970 г.). «Мгновенный фотолиз кетена и диазометана: образование и кинетика реакции триплетного и синглетного метилена» . Журнал химической физики . 52 (10): 5131–5143. дои : 10.1063/1.1672751 . ISSN 0021-9606 .
^ Винберг, Х. (1959). «Примечания-Синтез циклогептатриена» . Журнал органической химии . 24 (2): 264–265. дои : 10.1021/jo01084a635 . ISSN 0022-3263 .
^ фон Э. Деринг, В.; Баттери, Р.Г.; Лафлин, Р.Г.; Чаудхури, Н. (1956). «НЕИЗБИРАТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ МЕТИЛЕНА С УГЛЕРОДНО-ВОДОРОДНОЙ СВЯЗЬЮ» . Журнал Американского химического общества . 78 (13): 3224–3224. дои : 10.1021/ja01594a071 . ISSN 0002-7863 .
^ Эрик Дж. Леопольд (1986). «Селективное гидроборирование 1,3,7-триена: гомогераниола». Органические синтезы . 64 : 164. дои : 10.15227/orgsyn.064.0164 .
^ Штраус, Дэниел А.; Моршед, М. Монзур; Дадли, Мэтью Э.; Хоссейн, М. Махмун (2006). «μ-Хлоробис(циклопентадиенил)(диметилалюминий)-μ-метилентитан». Энциклопедия реагентов для органического синтеза . дои : 10.1002/047084289X.rc073.pub2 . ISBN 0471936235 .
^ Лучано Ломбардо (1987). «Метиленирование карбонильных соединений: (+)-3-метилен- цис-п -ментан». Органические синтезы . 65 : 81. дои : 10.15227/orgsyn.065.0081 .
^ Марсден, Стивен П; Дюсепт, Паскаль С (2005). «Синтез высокозамещенных алленилсиланов путем алкилидирования силилкетенов» . Журнал органической химии Байльштейна . 1 (1): 5. дои : 10.1186/1860-5397-1-5 . ПМЦ 1399453 . ПМИД 16542018 .
^ Андо, Каори; Огучи, Май; Кобаяши, Такахиса; Асано, Харука; Учида, Нариаки (2020). «Метиленирование альдегидов и кетонов с использованием 1-метилбензимидазол-2-илметилсульфона». Журнал органической химии . 85 (15): 9936–9943. дои : 10.1021/acs.joc.0c01227 . ПМИД 32608238 .
^ Шрайбер, Джейкоб; Мааг, Ганс; Хасимото, Наото; Эшенмозер, Альберт (1971). «Иодиды диметил(метилен)аммония» . Международное издание «Прикладная химия» на английском языке . 10 (5): 330–331. дои : 10.1002/anie.197103301 . ISSN 0570-0833 .

[1] Браун, В.; Басс, Арнольд М.; Пиллинг, М. (15 мая 1970 г.). «Мгновенный фотолиз кетена и диазометана: образование и кинетика реакции триплетного и синглетного метилена» . Журнал химической физики . 52 (10): 5131–5143. дои : 10.1063/1.1672751 . ISSN 0021-9606 .

[2] Винберг, Х. (1959). «Примечания-Синтез циклогептатриена» . Журнал органической химии . 24 (2): 264–265. дои : 10.1021/jo01084a635 . ISSN 0022-3263 .

[3] фон Э. Деринг, В.; Баттери, Р.Г.; Лафлин, Р.Г.; Чаудхури, Н. (1956). «НЕИЗБИРАТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ МЕТИЛЕНА С УГЛЕРОДНО-ВОДОРОДНОЙ СВЯЗЬЮ» . Журнал Американского химического общества . 78 (13): 3224–3224. дои : 10.1021/ja01594a071 . ISSN 0002-7863 .

[4] Эрик Дж. Леопольд (1986). «Селективное гидроборирование 1,3,7-триена: гомогераниола». Органические синтезы . 64 : 164. дои : 10.15227/orgsyn.064.0164 .

[Strauss-5] Штраус, Дэниел А.; Моршед, М. Монзур; Дадли, Мэтью Э.; Хоссейн, М. Махмун (2006). «μ-Хлоробис(циклопентадиенил)(диметилалюминий)-μ-метилентитан». Энциклопедия реагентов для органического синтеза . дои : 10.1002/047084289X.rc073.pub2 . ISBN 0471936235 .

[6] Лучано Ломбардо (1987). «Метиленирование карбонильных соединений: (+)-3-метилен- цис-п -ментан». Органические синтезы . 65 : 81. дои : 10.15227/orgsyn.065.0081 .

[7] Марсден, Стивен П; Дюсепт, Паскаль С (2005). «Синтез высокозамещенных алленилсиланов путем алкилидирования силилкетенов» . Журнал органической химии Байльштейна . 1 (1): 5. дои : 10.1186/1860-5397-1-5 . ПМЦ 1399453 . ПМИД 16542018 .

[8] Андо, Каори; Огучи, Май; Кобаяши, Такахиса; Асано, Харука; Учида, Нариаки (2020). «Метиленирование альдегидов и кетонов с использованием 1-метилбензимидазол-2-илметилсульфона». Журнал органической химии . 85 (15): 9936–9943. дои : 10.1021/acs.joc.0c01227 . ПМИД 32608238 .

[9] Шрайбер, Джейкоб; Мааг, Ганс; Хасимото, Наото; Эшенмозер, Альберт (1971). «Иодиды диметил(метилен)аммония» . Международное издание «Прикладная химия» на английском языке . 10 (5): 330–331. дои : 10.1002/anie.197103301 . ISSN 0570-0833 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]