Реакция Фаворского

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Реакция Фаворского — метод синтеза 1-замещенных пропаргиловых спиртов присоединением терминальных алкинов к карбонильной группе. Открыта А. Фаворским в 1905 году при изучении взаимодействия фенилацетилена с кетонами в присутствии гидроксида калия[1][2].

Реакция Фаворского используется как метод синтеза ацетиленовых спиртов и α,β-ненасыщенных альдегидов и кетонов (через перегруппировку Мейера-Шустера):

Favorskii Reaction.png

Механизм реакции[править | править вики-текст]

Реакция идет по механизму нуклеофильного присоединения к карбонильной группе образующегося in situ при депротонировании терминального алкина ацетиленид-аниона:

\mathsf{R^1R^2C\text{=}O + RC\equiv C^- \rightarrow R^1R^2C(O^-)C\equiv CR, \ \ R=H, Alk, Ar, OEt}

Реакцию обычно проводят в с суспензиями гидроксида калия или амида натрия апротонном растворителе (эфир, бензол, диметилформамид и т. п.) при температурах от −70 до +40 °C, при использовании легкокипящих соединений или ацетилена — под давлением 0,4—0,9 МПа. В некоторых модификациях вместо ацетилена используется карбид (ацетиленид) кальция в присутствии гидроксида калия.

Выходы составляют 40—60 %.

В реакцию вступают кетоны и некоторые альдегиды, в качестве алкинового компонента используются как замещенные терминальные алкины (в том числе и гетерозамещенные — например, этоксиацетилен[3]), так и ацетилен. В последнем случае вследствие депротонирования образующихся 1,1-замещенных пропаргиловых спиртов и их взаимодействия с карбонильным соединением могут образовываться и бис-аддукты — ацетиленовые 1,4-диолы:

\mathsf{R^1R^2C\text{=}O + HC\equiv C^- \rightarrow R^1R^2C(O^-)C\equiv CH}
\mathsf{R^1R^2C(O^-)C\equiv CH + B^- \rightarrow R^1R^2C(O^-)C\equiv C^- + BH}
\mathsf{R^1R^2C(O^-)\equiv C^- + R^1R^2C\text{=}O \rightarrow R^1R^2C(O^-)C\equiv C(O^-)R^1R^2}

В случае алифатических альдегидов протекание реакции осложняется альдольной конденсацией под действием оснований, однако использование в качестве сорастворителя гидроксида калия гексаметилфосфотриамида позволяет синтезировать 1-монозамещенные пропаргиловын спирты с выходами до 70 %[4].

Другой модификацией реакции Фаворского, позволяющей провести энантиоселективное присоединение алкинов к альдегидам, является использование в качестве катализатора трифлата цинка в присутствии (+)-N-метилэфедрина и триметиламина во влажном толуоле, выходы в этом случае достигают 96 % при энантиоселективности 89—99 %[5].

Реакция Фаворского обратима, в основных условиях замещенные пропаргиловые спирты могут расщепляться на терминальный алкин и карбонильное соединение (ретрореакция Фаворского)[6].

Синтетическое применение[править | править вики-текст]

Третичные и вторичные ацетиленовые спирты, получающиеся в реакции Фаворского, в условиях кислотного катализа перегруппировываются в α,β-ненасыщенные кетоны и альдегиды (перегруппировка Мейера-Шустера):

перегруппировка Мейера-Шустера

Ретрореакция Фаворского используется в синтезе алкинов, в частности, при введении ацетиленовой группы в реакции Соногаширы, когда в качестве алкинового компонента используется коммерчески доступный 1,1-диметилпропаргиловый спирт, после чего от образовавшегося 3-замещённого диметилпропаргилового спирта отщепляется ацетон с образованием целевого алкина[7]:

\mathsf{RX + HC\equiv C\text{-}C(CH_3)_2OH \rightarrow RC\equiv C\text{-}C(CH_3)_2OH + HX}
\mathsf{RC\equiv C\text{-}C(CH_3)_2OH \rightarrow RC\equiv CH + (CH_3)_2C\text{=}O}

Промышленное применение[править | править вики-текст]

Реакция Фаворского лежит в основе одного из используемых в промышленности метода синтеза изопрена — сырья для получения синтетических каучуков. Сам метод синтеза изопрена из ацетилена и ацетона был предложен ещё самим Фаворским. В этом методе ацетилен конденсируется с ацетоном с образованием 1,1-диметилпропаргилового спирта с его последующим гидрированием до диметилвинилкарбинола, который далее дегидратируется в изопрен:

\mathsf{(CH_3)_2CO + HC\equiv CH \rightarrow HC\equiv C\text{-}C(CH_3)_2OH}
\mathsf{HC\equiv C\text{-}C(CH_3)_2OH \xrightarrow[]{[H]} H_2C\text{=}CH\text{-}C(CH_3)_2OH}
\mathsf{H_2C\text{=}CH\text{-}C(CH_3)_2OH \rightarrow HC\text{=}C(CH_3)CH\text{=}CH_2}

В промышленности используется процесс Snamprogetti/Enichem, в котором конденсация ацетона и ацетилена проводится в жидком аммиаке при 10—40 °C под давлением 20—25 атм с едким кали в качестве катализатора[8].

См. также[править | править вики-текст]

  1. Favorsky, A.E. (1905). «Action of potassium hydroxide on mixtures of ketones and phenylacetylene». Zhurnal Russkago Fiziko-Khimicheskago Obshchestva 37: 643–645.
  2. Favorsky, A.E. (1907). «Action de la potasse caustique sur les mélanges des cétones avec le phénylacétylène». Bulletin de la Société Chimique de France 2: 1087–1088.
  3. Heilbron, Ian; E. R. H. Jones, M. Julia, B. C. L. Weedon (1949). «390. Studies in the polyene series. Part XXIX. Ethoxyacetylenic carbinols and their conversion into α,β-unsaturated aldehydes and acids». Journal of the Chemical Society (Resumed): 1823. DOI:10.1039/jr9490001823. ISSN 0368-1769. Проверено 2012-08-17.
  4. Фаворская И. А., Шевченко З. А., Кошкина И. М. ЖОХ. — 1967, 3, 2075.
  5. Boyall, Dean; Doug E. Frantz, Erick M. Carreira (2002). «Efficient Enantioselective Additions of Terminal Alkynes and Aldehydes under Operationally Convenient Conditions». Organic Letters 4 (15): 2605-2606. DOI:10.1021/ol026282k. ISSN 1523-7060.
  6. Diederich François Metal-catalyzed Cross-coupling Reactions. — John Wiley & Sons. — P. 226-227. — ISBN 9783527612208
  7. Li Jie Jack Palladium in Heterocyclic Chemistry: A Guide for the Synthetic Chemist. — Elsevier. — P. 211. — ISBN 9780080437040
  8. Weissermel Klaus Industrial Organic Chemistry. — John Wiley & Sons. — P. 117. — ISBN 9783527614592