پست امروز درباره این است که چگونه یک واکنش ساده می تواند منجر به انواع عوارض شود.

من در اینجا در مورد واکنش گریگنارد صحبت می کنم، اگرچه اصول را می توان برای واکنش های دیگر نیز اعمال کرد.

واکنش گریگنارد به اندازه کافی ساده است. این شامل یک معرف Grignard – که نوعی کربن است، متصل به نمک منیزیم است – که به یک ترکیب کربونیل مانند یک آلدهید، کتون یا استر اضافه می شود.

واکنش با کتون ها و آلدئیدها بسیار ساده است: معرف های گریگنارد هسته دوست هستند و به کربن کربونیل الکتروفیل اضافه می شوند و پیوند C=O را می شکنند و پس از افزودن اسید، الکلی تشکیل می دهند.

همه چیز با استرها کمی پیچیده تر می شود. اگر بیش از حد معرف گریگنارد اضافه کنید، به کربن کربونیل نیز اضافه می شود. جز در این مورد، به همین جا ختم نمی شود. یکی از جفت های تنها روی اتم اکسیژن تازه منفی می تواند دوباره پیوند π را با کربن همسایه تشکیل دهد. این منجر به شکستن پیوند بین کربن و OR می شود که منجر به بیرون ریختن آن و تشکیل کلی یک کتون می شود. اما به همین جا ختم نمی شود. اکنون ما یک کتون داریم که به خوبی با معرف‌های گریگنارد واکنش نشان می‌دهد – و معادل دومی را اضافه می‌کنیم و الکل جدیدی تشکیل می‌دهیم (پس از اسیدپاشی).

اسیدهای کربوکسیلیک چطور؟ ممکن است انتظار داشته باشید که آنها مانند استرها رفتار کنند. اما نه. معرف های گریگنارد بازهای قوی هستند و وقتی با کربوکسیلیک اسید ترکیب می شوند، پروتونه می شوند. نمک کربوکسیلات با بار منفی به دست آمده (که پایه مزدوج یک اسید کربوکسیلیک است) به دلیل وجود گروه O(-) که به شدت اهدا می شود، تقریباً در برابر حمله هسته دوست غیرقابل نفوذ است. بنابراین تا زمانی که اسید به آن اضافه شود در محلول می‌نشیند و ماده اولیه را به ما باز می‌گرداند.

اجازه دهید برای یک دقیقه به استرها برگردیم. ممکن است فکر کنید که اگر تنها یک معادل از معرف گریگنارد را اضافه کنید، می توانید آن را در مرحله کتون متوقف کنید. خب نه. اتفاقی که می افتد این است که سرعت واکنش حذف سریع است – سریعتر از افزودن گریگنارد به استر – و کتون برای معرف از استر رقابت می کند. بنابراین در پایان روز به محصولی می رسید که در آن دو معادل گریگنارد به استر اولیه و تقریباً نیمی معادل استر باقی مانده اضافه شده است.

که به نکته بعدی اشاره می کند: کتون ها و آلدئیدها نسبت به استرها واکنش پذیرتر هستند. [The order of reactivity, by the way, goes aldehyde > ketone > > ester]. بنابراین اگر یک مولکول با یک کتون و یک استر روی آن داشته باشید و یک معادل معرف گریگنارد اضافه کنید، به طور انتخابی به کتون اضافه می شود.

اما مراقب باشید! وقتی به یک کتون یا آلدهید اضافه می کنید، یک آلکوکسید جدید (اکسیژن با بار منفی) تشکیل می دهید. اینها هسته دوست های خوبی هستند! اگر آلکوکسید اکسیژن 5 یا 6 پیوند از استر فاصله داشته باشد – و اگر بتواند به آن برسد – ممکن است به کربونیل استر حمله کند، [1,2]-افزودن / [1,2]-واکنش حذف برای تشکیل لاکتون (استر حلقوی).

چرا حلقه های 5 و 6 عضوی به سرعت تشکیل می شوند، در حالی که حلقه های 3، 4، 7 (و بالاتر) تشکیل نمی شوند؟ داستان طولانی است، اما همین طور است. این یک چیز دیگری است که باید مراقب آن باشید.

در نهایت به این مثال آخر می رسیم. ما یک کتون و یک استر داریم. ما نمی توانیم یک حلقه تشکیل دهیم. ممکن است فکر کنید که در اینجا فقط به کتون اضافه می شود. باز هم اینطور نیست. این بار، معلوم شد که وجود آن دو گروه کربونیل در مجاورت یکدیگر، پروتون های گروه CH2 مجاور را بسیار اسیدی کرده است. Grignard که یک پایه قوی است، به سادگی یک پروتون را حذف می کند و اصلاً به کربن کربونیل اضافه نمی کند. [Yet another complicating factor: ketones like this one are largely present in their enol form, due to a stabilizing hydrogen bond between the O-H and the ester carbonyl oxygen.]. پس از کار اسیدی، به مواد اولیه می رسیم.

درس: گروه‌های عملکردی و معرف‌ها می‌توانند به روش‌های عجیب و غریبی با هم تعامل داشته باشند که می‌توان آن‌ها را در گذشته توجیه کرد، اما پیش‌بینی آن برای یک تازه‌کار سخت است. این بخشی از چیزی است که شیمی آلی را چالش‌برانگیز و خسته‌کننده می‌کند، اما در عین حال عمیق و مفید است. همین طور است، مردم.

امتیاز کلیدی:

1) برخی از معرف ها می توانند هم به عنوان هسته دوست و هم به عنوان باز عمل کنند. ترفند این است که در چه زمانی است.

2) آلدئیدها نسبت به کتون ها که واکنش پذیرتر از استرها هستند نسبت به هسته دوست ها واکنش پذیرتر هستند.

3) هنگامی که یک Grignard به یک استر اضافه می کند، هیچ مانعی برای آن وجود ندارد.

4) تشکیل حلقه پنج و شش عضو سریع است.

5) 1،3-دی کربونیل ها به طور غیرعادی اسیدی هستند و این می تواند واکنش های گریگنارد را پیچیده کند.