استفاده از گروه‌های حفاظتی در تشکیل معرف‌های گریگنارد

اکنون که مفیدترین واکنش‌های معرف‌های گریگنارد – علاوه بر اپوکسیدها، آلدئیدها، کتون‌ها و استرها – را مرور کردیم، اجازه دهید به موضوع چگونگی ساختن معرف های گریگنارد، البته با پیچش.

در اینجا خلاصه پست امروز آمده است:

فهرست مطالب

1. راه دیگری برای از بین بردن شکل گیری معرف های گریگنارد
2. “گروه های محافظت” یک گروه را در برابر حمله می پوشاند
3. استال ها به عنوان یک گروه محافظ برای آلدهیدها و کتون ها
4. نحوه استفاده از Grignards با گروه های محافظ: یک مثال
5. خلاصه: Grignards و Protecting Groups
6. یادداشت

---

1. معرفی روشی دیگر برای شکست سلطنتی ساخت معرف Grignard

در پست قبلی گفتیم مواردی وجود دارد که ساخت معرف های گریگنارد به دلیل وجود یک پروتون اسیدی ممکن است با شکست مواجه شود. مثل این مثال.

مشکل اینجاست که معرف های گریگنارد بازهای قوی هستند و حتی با اسیدهای ضعیف (مانند الکل ها) واکنش نشان می دهند. اگر سعی کنیم روی مولکولی با گروه عاملی اسیدی یک Grignard بسازیم، در عوض گریگنارد خود را از بین خواهیم برد.

ما دیدیم که یک راه حل این مشکل محافظت از الکل ها به عنوان نوعی گروه عملکردی بی اثر (مانند اتر) است که با گریگنارد ما واکنش نشان نمی دهد.

به طور مشابه، موارد دیگری از مولکول ها وجود دارد که در آنها ساخت یک معرف Grignard به دلایل مشابه با شکست مواجه می شود. به عنوان مثال: چرا این واکنش نه معرف گریگنارد مورد نظر را بدهید؟

مشکل اینجا، همانطور که ممکن است با خواندن آخرین پست حدس بزنید، این است این معرف گریگنارد با خودش واکنش نشان می دهد! پس از تشکیل، گریگنارد با کتون از ماده اولیه واکنش نشان می دهد. سپس این می تواند با منیزیم واکنش دهد تا یک گریگنارد جدید ایجاد کند که با کتون بیشتری واکنش نشان می دهد … و غیره. نتیجه یک آشفتگی است.

پس چگونه می توانیم از این موضوع دور شویم؟

2. “حفاظت از گروه ها” یک گروه عملکردی را در برابر حمله می پوشاند

اگر می‌توانستیم راهی برای «پوشاندن» کتون در این مورد پیدا کنیم، احتمالاً به عنوان یک گروه عملکردی غیر واکنشی که کاملاً نسبت به معرف‌های گریگنارد بی‌اثر است، سپس می‌توانیم معرف گریگنارد را بدون ایجاد هیچ مشکلی در واکنش‌پذیری خود بسازیم. سپس، هنگامی که کارمان تمام شد، می‌توانیم گروه محافظ یا ماسک‌کننده را «پاک‌سازی کنیم» و دوباره کتون خود را آشکار کنیم.

همانطور که در این پست گفتم (به مقاله: گروه های محافظت از الکل مراجعه کنید) از گروه‌های محافظتی استفاده می‌کنید مانند نحوه استفاده از نوار نقاش: به عنوان مثال، هنگامی که در حال رنگ کردن یک اتاق هستید، پریز برق خود را با نوار نقاش می‌پوشانید، اتاق را رنگ می‌کنید و سپس نوار نقاش را جدا می‌کنید. تمام شد

3. استال ها به عنوان یک گروه محافظ برای آلدئیدها و کتون ها

همانطور که ممکن است حدس زده باشید، یک راه حل مناسب برای این وجود دارد. به نظر می رسد که انواع مختلف اترها گروه‌های حفاظتی عالی هستند زیرا نسبت به پایگاه‌های قوی و هسته‌دوست‌ها واکنشی نشان نمی‌دهند. به طور خاص در مورد کتون ها و آلدئیدها، یک گروه عاملی به نام an استال (گاهی اوقات تماس می گیرد “کتال”) برای این کار عالی است. استال ها شبیه اترها هستند، با این تفاوت که به جای یک گروه، کربن به دو گروه OR متصل است.

استال ها را می توان از آلدهیدها و کتون ها با استفاده از الکل و اسید تهیه کرد. [See post: Hydrates, Hemiacetals, and Acetals] . هنگامی که گروه محافظ استال دیگر مورد نیاز نیست، کتون یا آلدئید را می توان با افزودن به آن بازیابی کرد. اسید آبی (H₃O⁺).

باشه شاید بپرسی پس چی؟ این چگونه در زندگی واقعی کار می کند؟

4. نحوه استفاده از گروه های محافظ در سنتز معرف گریگنارد: یک مثال

برای پاسخ به این سوال، خواننده عزیز، یک مثال مشخص را نشان می دهیم.

ایده این است که اگر می‌خواهیم یک معرف گریگنارد روی یک مولکول حاوی آلدهید یا کتون بسازیم، باید از قبل از آن آلدهید یا کتون محافظت کنیم. به طوری که با خودش واکنش نشان نمی دهد.

بیایید مثال بالا را مرور کنیم. توجه داشته باشید که ما یک آریل هالید (هالوژن متصل به یک گروه بنزن) داریم که می خواهیم آن را به یک معرف گریگنارد تبدیل کنیم. با این حال، ما یک کتون نیز داریم. برای ساختن گریگنارد و استفاده از آن برای ایجاد پیوند با کتون متفاوت، باید از کتون روی اولین مولکول خود محافظت کنیم.

• که در مرحله 1استال را با استفاده از الکل تشکیل می دهیم (CH₃OH در این مورد) و اسید کاتالیزوری (مانند H₂بنابراین₄).
• که در گام 2، ما معرف گریگنارد خود را با فلز منیزیم (Mg) می سازیم. “اتر” در اینجا فقط حلال است – نوشتن ضروری نیست، اما اغلب ذکر می شود. معرف Grignard خواهد شد با استال واکنش نشان نمی دهد.
• که در مرحله 3، ما واکنش واقعی گریگنارد را با افزودن یک کتون (در این مورد سیکلوپنتانون) انجام می دهیم. ما یک باند CC جدید تشکیل می دهیم. این یک آلکوکسید جدید تشکیل می دهد. سپس با افزودن یک اسید ملایم در کار، واکنش را خاموش می کنیم. توجه داشته باشید که خاموش کردن واکنش با اسید ملایم بدون جدا کردن استال بسیار امکان پذیر است (به عنوان مثال، با اسید ملایم NH4Cl.)
• در نهایت، در مرحله 4 ما اسید آبی قوی اضافه می کنیم، و این استال ما را می شکافد تا کتون ما را بازیابی کند.

توجه داشته باشید که در این مورد می توانیم مراحل 3 و 4 را با کوئنچ با H ترکیب کنیم₃O+ و گرما، اما می خواستم هر مرحله را جداگانه ترسیم کنم تا واضح باشد.

5. خلاصه: واکنش های معرف های گریگنارد با الکل ها

نکته اصلی امروز این است که هنگام ساخت معرف های Grignard مراقب گروه های عملکردی واکنشی باشید.

در پست بعدی، در مورد استفاده از Grignards در سنتز، شروع به “تفکر معکوس” می کنیم.

پست بعدی: سنتز با استفاده از معرف های گریگنارد (1)

---

یادداشت

یادداشت 1: در مورد سایر گروه های عاملی که پوشش دادیم، مانند اپوکسیدها و استرها، چطور؟ آیا ما هم به خود زحمت می دهیم از آنها محافظت کنیم؟

با اپوکسیدها، ما معمولا از یک گروه محافظ استفاده نمی کنیم. اپوکسیدها معمولاً گونه‌های واکنش‌پذیری هستند، بنابراین معمولاً همینطور است بهتر است سنتز خود را به گونه ای طراحی کنیم که اپوکسید را در انتها قرار دهیم.

استرها نیز یک گروه کاربردی هستند که ما سعی می کنیم آن را نصب کنیم بعد از ساخت یک معرف گریگنارد، اما به دلایل کمی متفاوت است. برای اهداف ما، گروه‌های محافظتی عالی برای استرها وجود ندارد که استفاده از آنها ساده باشد و به سرعت گروه را از حمله مسدود کند. در عوض، ما معمولاً باید از یک دنباله طولانی استفاده کنیم که شامل 1) کاهش استر به الکل 2) محافظت از الکل 3) ساختن گریگنارد و سپس 4) انجام واکنش گریگنارد، سپس 5) محافظت از الکل، 6) اکسیداسیون الکل. الکل به کربوکسیلیک اسید تبدیل می شود و سپس 7) استر را از کربوکسیلیک اسید از طریق استریفیشن فیشر می سازد. اوه! در سنتز آلی، عبارتی وجود دارد که ما برای دنباله ای مانند این استفاده می کنیم. ما آن را a می نامیم جنگ زمینی

مانند اپوکسیدها، بهترین راه برای حل مشکل محافظت از استر این است که با طراحی هوشمندانه سنتز از آن اجتناب کنیم.