Enaminy

Enaminy jsou nenasycené chemické sloučeniny odvozené kondenzací aldehydu nebo ketonu se sekundárnám aminem,^[1] nejjednodušším jejich zástupcem je vinylamin. Slouží jako všestranné meziprodukty v organické syntéze.^[2]

Název „enamin“ byl vytvořen spojením předpony -en (používané jako přípona ve slově alken) a kořene amin. Enaminy lze považovat za dusíkaté analogy enolů.

Pokud je jedním ze substituentů v molekule enaminu vodík, pak jde o tautomer iminu a často se na tento imin přeměňuje (výjimkou z tohoto pravidla je například anilin). Enaminová-iminová tautomerie je obdobou keto-enol tautomerie. V obou případech se vodíkový atom přesouvá mezi heteroatomem (kyslíkem či dusíkem) a druhým uhlíkovým atomem.

Enaminy jsou dobrými nukleofily i zásadami. Jejich charakter uhlíkatých nukleofilů se vysvětluje pomocí následujících rezonančních struktur:

Příprava

Enaminy jsou nestabilní a tedy chemicky užitečné látky, které lze snadno připravtit z komerčně dostupných výchozích látek. Běžnými způsoby přípravy jsou kysele katalyzovaná nukleofilní reakce ketonu (Stork, 1963) nebo aldehydu (Mannich/Davidsen, 1936) obsahujícího α vodík se sekundárním aminem. Kyselá katalýza není nutná, pokud je pKa reagujícího aminu dostatečně vysoká (například pyrrolidin má pKa 11,26). Pokud je pKa tohoto aminu nižší, je kyselá katalýza potřeba při adičním i dehydratačním kroku^[3] (běžnými dehydratačními činidly zde jsou MgSO₄ a Na₂SO₄).^[4] Primární aminy se k synttéze enaminů obvykle nepoužívají, jelikož se při jejich použití přednostně tvoří termodynamicky stabilnější iminy.^[5] Samokondenzaci methylketonů se lze vyhnout přídáním TiCl₄ do reakční směsi^[6] (kde zadržuje vodu)^[7]. Příklad aldehydu reagujícího se sekundárním aminem za vzniku enaminu přes karbinolaminový meziprodukt je zobrazen níže:

Reakce

Alkylace

I když jsou enaminy nukleofilnější než jejich enolové protějšky, stále reagují selektivně a lze je tak použít při alkylačních reakcích. Enaminový nukleofil může atakovat halogenalkany za vzniku alkylovaných iminiových solí jako meziproduktů, které se následně hydrolyzují za vzniku ketonu. Tuto reakci objevil Gilbert Stork a někdy je po něm nazývána. Dá se použít také jako účinný způsob acylace. Lze při ní použít mnoho různých alkylačních a acylačních činidel jako jsou benzyl- a allylhalogenidy.^[8]

Acylace

Enaminy mohou být, při reakci podobné alkylaci, acylovány za vzniku dikarbonylového výsledného produktu. U enaminu proběhne nukleofilní adice na acylhalogenid za vzniku meziproduktu (iminiové soli), jenž může být hydrolyzován za přítomnosti kyseliny.^[5]

Metaloenaminy

Silné zásady, například LiNR₂ (R jsou uhlovodíkové zbytky) je možné použít k deprotonaci iminů a tvorbě metaloenaminů. Metaloenaminy mohou být užitečné při syntéze, neboť jsou nukleofilnější než enoláty. Díky tomu lépe reagují se slabšími elektrofily (lze je například použít k otevření řetězců epoxidů^[9]). Tyto reakce umožňují asymetrické alkylace ketonů pomocí jejich přeměny na chirální metaloenaminové meziprodukty.^[10]

Halogenace

β-halogenimoniové sloučeniny lze syntetizovat reakcí enaminů s halogenidy v diethyletheru jako rozpouštědle. Hydrolýzou se utvoří α haloketony.^[11] Je možné provést chloraci, bromaci i jodaci. Obecný průběh reakce je znázorněn zde:

Oxidační párování

Enaminy mohou být spárovány s enolsilany za přítomnosti dusičnanu amonno-ceričitého. Tyto reakce, popsané Narasakou roku 1935, představují způsob tvorby stabilních enaminů i krok při přípravě 1,4-diketonů (odvozených od morfolinových aminů).^[12] Později byly tyto výsledky, společně s rozvojem organokatalyzátorů použitých u Narasakových substrátů k enantioselektivní tvorbě 1,4-dikarbonylových sloučenin doplněny McMillanovou skupinou a bylo dosaženo dobré výtěžnosti.^[13] Oxidativní dimerizace aldehydů za přítomnosti aminů je často následována vznikem enaminů a nakonec vytvořením pyrrolu.^[14] Tato metoda symetrické syntézy pyrrolů byla vyvinuta v roce 2010 jako nový způsob syntézy pyrrol obsahujících přírodních látek.^[15]

Hajosova–Parrishova–Ederova–Sauerova–Wiechertova reakce

Hajosova–Parrishova–Ederova–Sauerova–Wiechertova reakce, popsaná roku 1971 několika výzkumnými týmy, je jedním z prvních případů enantioselektivní katalytické reakce v organické chemii. Její možnosti byly rozšířeny vývojem podobných reakcí jako jsou Michaelova adice, asymetrická aldolová reakce a Mannichova reakce. Tato reakce byla rovněž využita k provedení asymetrických Robinsonových anelací. Její obecné schéma vypadá takto:

Jde o příklad 6-enolendo aldolizace.

Významnou prolinem katalyzovanou reakcí je enantioselektivní adice acetonu nebo hydroxyacetonu na různé druhy aldehydů katalyzovaná 20-30% prolinovým katalyzátorem za vzniku diolů, jež má vysokou (>99%) výtěžnost.

Prolinem katalyzované enolexo aldolizace

Prolinem katalyzované enolexo aldolizace byly vyvinuty později než jejich enolendo protějšky. Dikarbonylové sloučeniny (dialy, diketony) mohou být přeměněny na anti-aldolové produkty s 10% L-prolinem jako katalyzátorem; tato reakce patří mezi enolexo vnitromolekulární aldolizace.^[16][17]

Anulace

Chemie enaminů byla v praxi využita k vytvoření enantioselektivní verze Robinsonovy annulace. Robinsonova annulace, popsaná Robertem Robinsonem v roce 1935, je zásaditě katalyzovaná reakce, která spojuje methylvinylketon s dalším ketonem za vzniku molekuly s cyklohexenonovým cyklem. Reakce by měla být katalyzována prolinemm aby vznikaly chirální enaminové meziprodukty, což umožňuje dobrou stereoselektivitu;^[18] což je důležité hlavně při syntéze přírodních látek, například Wielandova–Miescherova ketonu – součásti komplexnějších biologticky aktivních molekul.^[19][20]

Reaktivita

Enaminy fungují jako nukleofily, které k reakci vyžadují méně kyselé či zásadité katalýzy než odpovídající enoláty. Mají také větší selektivitu s méně vedlejšími reakcemi. Existuje gradient reaktivity v rámci jednotlivých typů enaminů, ketonové enaminy jsou reaktivnější než jejich aldehydové protějšky.^[21] Reaktivita cyklických ketonových enaminů odpovídá řadě 5>8>6>7, ty s pětičlenným cyklem jsou nejreaktivnější díky jejich nejplanárnější konformaci na dusíku, zatímco u sedmičlenných cyklů je reaktivita nejnižší.^{[22] [23]}

Existuje několik způsobů, jak ovládat reaktivitu enaminů, patří mezi ně změna teploty, rozpouštědla, množství ostatních reaktantů a druh elektrofilu. Změnami těchto parametrů lze dosáhnout přednostní tvorby E nebo Z enaminů a také vzniku vzniku více či méně substituovaného enaminu z výchozího ketonu.

Přechodné stavy

Prolinem katalyzované aldolové reakce

Prolinem katalyzované aldolové reakce probíhají, v souladu s Zimmermanovým-Traxlerovým modelem, přes šestičlenný enaminový přechodný stav. Přidáním 20 až 30 mol% prolinu k acetonu či hydroxyacetonu se dosáhne katalýzy jejich adice na různé aldehydy s vysokou (>99%) enantioselektivitou za vzniku diolů.^{[24] [25] [26]} Prolin a jeho deriváty se používají jako organokatalyzátory asymetrických kondenzačních reakcí. Příklad takové reakce probíhající přes šestičlenný enaminový přechodný stav je znázorněn na tomto obrázku:

Z přechodného stavu mezimolekulárních aldolizačních reakcí katalyzovaných prolinem se mohou vytvořit enolexo i enolendo produkty.

Reference

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

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu enaminy na Wikimedia Commons