Abramovova reakce

Abramovova reakce je organická reakce, při níž dochází k přeměně trialkylového fosfonátu na α-hydroxyfosfonát adicí na karbonylovou sloučeninu. Mechanismus obsahuje atak nukleofilního atomu fosforu na karbonylový uhlík.^[1]

Reakci objevil ruský chemik Vasilij Semjonovič Abramov v roce 1957.^[2]

Úvod

Zdroje fosforu bohaté na elektrony, jako jsou fosfity, fosfonity a fosfinity, mohou být nukleofilně adovány na karbonylové sloučeniny. Při použití plně esterifikovaných fosfitů (tedy Abramovově reakci) obvykle dochází k neutralizaci vytvořeného tetraedrického meziproduktu přenosem alkylové nebo silylové skupiny z kyslíkového atomu navázaného na fosfor za tvorby alkoxidového centra. Poté se může objevit konjugovaná adice,^[3] jejímiž produkty jsou γ-funkcionalizované karbonylové sloučeniny nebo enolethery. Rozsah reakce lze výrazně zvětšit použitím zdrojů fosforu obsahujících siloxyskupiny, protože vzniklé α-siloxysloučeniny mohou být v alkoholových rozpouštědlech přeměněny na odpovídající α-hydroxyderiváty.^[4]

(1)

Mechanismus a stereochemie

Převažující mechanismus

Fosfit se vratně naváže na karbonylový uhlík. Za mírných podmínek probíhá zpětná přeměna na výchozí látky rychleji než mezimolekulární i vnitromolekulární přesuny alkylových skupin, protože přechodný stav vznikající při vnitromolekulárním přesunu má malý překryv orbitalů.^[5]

Přesun lze účinně provést při zvýšení teploty a/nebo tlaku. Jsou-li použity dva ekvivalenty aldehydu, tak adice tetraedrického meziproduktu na druhou molekulu aldehydu může probíhat za tvorby fosforanu 1 nebo lineárního alkylového produktu 2.

Vhodnější je použití silylovaných zdrojů fosforu, které vstupují do vnitromolekulárních přesunů silylových skupin z přední strany, čímž vznikají α-siloxyfosforové sloučeniny 3.^[6]

(3)

Rozsah a omezení

Fosforové reaktanty

Na přípravu α-hydroxyfosfonátů se obvykle používají fosfity. Za přítomnosti dvou ekvivalentů aldehydů převažují cyklické fosforany 1, které ovšem mohou snadno být hydrolyzovány na odpovídající hydroxyfosfonáty.^[7]

(6)

Když jsou použity fosfonové kyseliny s katalytickým množstvím zásady, tak mohou vznikat fosfinoxidy. Vhodné jsou pro tyto reakce sodné soli fosfonových kyselin a jako zásadu je možné použít například amid sodný.^[8]

Asymetrické a selektivně řízené adice lze dosáhnout využitím chirálních aminů.^[9]

(7)

Objev a použití silylovaných fosforových reaktantů představuje významný pokrok v této reakci. U smíšených reaktantů dochází k selektivním přenosům silylových skupin a štěpení za vzniku vazeb křemík-kyslík je často možné provést hydrolyticky, což umožňuje získávat α-hydroxyderiváty. Alkylace α-siloxy produktů představuje vhodný způsob jinak obtížné přípravy α-alkoxyfosforových sloučenin, které mohou po deprotonaci fungovat jako ekvivalenty acylových aniontů, z nichž se po eliminaci v zásaditém prostředí mohou stát ketony.^[10]

(8)

Karbonylové substráty

Na karbonylové uhlíky jednoduchých aldehydů a ketonů se fosfity adují snadno; při adicích na keteny se tvoří stejné produkty jako u Arbuzovových reakcí acylhalogenidů.^[11]

(9)

Do této reakce mohou rovněž vstupovat α,β-nenasycené ketony a aldehydy. U dienylkarbonylových substrátů probíhají 1,6-adice.^[12]

(10)

Varianta, do které jsou zapojeny iminy se nazývá Pudovikova reakce, vznikají při ní α-alkylaminofosfonáty.^[13]

Primární aminy je možné získat pouze po kyselé hydrolýze terc-butylaminového meziproduktu;^[14] použití nesubstituovaných iminů vyžaduje tvrdé reakční podmínky a výtěžnost bývá nízká.

(11)

Syntetické využití

α-Hydroxyalkylfosfonáty připravené Abramovovou reakcí lze použít na další přeměny. Původně karbonylový uhlík je v důsledku své blízkosti k fosfonátové skupině kyselý. Jeho deprotonací vzniká maskovaný acylový anion, ze kterého lze odštěpit fosfonátovou skupinu. Fosfonátové anionty se mohou účastnit alkylací a alkenací (jako je Hornerova–Wadsworthova–Emmonsova reakce).^[15]

Pokud jsou do alkenace zapojeny α-aminoalkylfosfonáty, tak se vzniklé enaminy dají hydrolyzovat za vzniku ketonů.

(12)

Adicemi na nenasycené karbonylové sloučeniny a následnými deprotonacemi vznikají ekvivalenty homoenolátů.

Srovnání s ostatními metodami

Silylovaná fosfitová činidla patří k nejúčinnějším při přípravě α-hydroxyfosfonátů, existuje však i několik dalších způsobů tvorby těchto sloučenin. Příkladem může být fosfáto-fosfonátový přesmyk, kdy se α-hydroxyfosfonáty vytváří z tříčlenného cyklického meziproduktu.^[16]

(13)

Experimentální podmínky a postupy

Provedení adicí sloučenin fosforu je obecně jednoduché. Reaktanty mohou být rozpuštěny v polárních rozpouštědlech, jako jsou acetonitril, ethanol a terc-butanol, a nepolárích rozpouštědlech, například benzenu. Při adicích fosfitových diesterů nebo in situ tvorbě iminů může být nutná kyselá katalýza; v ostatních případech lze k tomuto účelu použít též zásady. K izolaci čistých produktů obvykle postačuje destilace.

Odkazy

Související články

• Michaelisova–Arbuzovova reakce - reakce trialkylfosfitu s alkylhalogenidem za vzniku fosfonátu

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Abramov reaction na anglické Wikipedii.