Какво е енолат?

За да бъдат полезни реакциите на алкилиране на енолатните аниони, тези междинни продукти трябва да се генерират във висока концентрация в отсъствието на други силни нуклеофили и основи. Условията на водна основа, използвани за алдолната кондензация, не са подходящи, тъй като енолатните аниони на простите карбонилни съединения се образуват в много ниска концентрация, а хидроксидните или алкоксидните основи предизвикват конкурентни S_N2 и Е2 реакции на алкил халогенидите. Следователно е необходимо да се постигне пълно превръщане на алдехидните или кетонните реактиви в техните енолат-конюгирани основи чрез третиране с много силна основа (pK_a > 25) в нехидроксилен разтворител, преди към реакционната система да се добавят алкилхалогениди. Някои основи, които са използвани за образуване на енолат анион, са: NaH (натриев хидрид, pK_a > 45), NaNH₂ (натриев амид, pK_a = 34), и LiN[CH(CH₃)₂]₂ (литиев диизопропиламид, LDA, pK_a 36). Етерни разтворители като тетрахидрофуран (THF) обикновено се използват за образуване на енолат анион. С изключение на натриевия хидрид и натриевия амид, повечето от тези основи са разтворими в THF. Някои други силни основи, като алкил литий и реагенти на Гринярд, не могат да се използват за образуване на енолат аниони, тъй като те бързо и необратимо се добавят към карбонилните групи. Въпреки това тези много силни основи са полезни за получаване на разтворими амидни основи. При получаването на литиев диизопропиламид (LDA), например, единственият друг продукт е газообразният алкан бутан.

Поради разтворимостта си в THF LDA е широко използвана основа за образуване на енолат анион. При това приложение се получава един еквивалент диизопропиламин заедно с литиевия енолат, но той обикновено не пречи на енолатните реакции и лесно се отстранява от продуктите чрез промиване с водна киселина. Въпреки че реакцията на карбонилни съединения с натриев хидрид е хетерогенна и бавна, при загубата на водород се образуват натриеви енолати и не се получават други органични съединения.

Наличието на тези припокриващи се р-орбитали придава на (alpha) хидрогените (Хидрогени върху въглероди, съседни на карбонилите) специални свойства. В частност, (alpha) хидрогените са слабо киселинни, тъй като конюгираната основа, наречена енолат, се стабилизира чрез конюгиране с (pi) орбитите на карбонила. Ефектът на карбонила се вижда при сравняване на pK_a за (alpha) водородните съединения на алдехидите (

19-21) и естери (

23-25) с pK_a на алкан (

От двете резонансни структури на енолатния йон тази, която поставя отрицателен заряд върху кислорода, е най-стабилна. Това е така, защото отрицателният заряд ще бъде по-добре стабилизиран от по-голямата електроотрицателност на кислорода.

Киселинност на α-хидрогените в някои активирани съединения

Примери

Ако образуваният енолат е стабилизиран от повече от един карбонил, е възможно да се използва по-слаба основа, например натриев етоксид.

Поради киселинността на α-хидрогените карбонилите претърпяват кето-енолова тавтомерия. Таутомерите са бързо преобразуващи се конституционни изомери, които обикновено се отличават с различно място на свързване на лабилен водороден атом и различно разположена двойна връзка. Равновесието между таутомерите е не само бързо при нормални условия, но и често силно благоприятства един от изомерите (например ацетонът е 99,999 % кето- таутомер). Дори при такива едностранни равновесия доказателствата за наличието на по-малкия тавтомер идват от химичното поведение на съединението. Таутомерните равновесия се катализират от следи от киселини или основи, които обикновено присъстват в повечето химични проби.

Обща реакция на енолатите

Амбиентен характер на енолатните аниони

Тъй като отрицателният заряд на енолатния анион е делокализиран върху алфа-въглерода и кислорода, както беше показано по-рано, електрофилите могат да се свържат с всеки от двата атома. Реактивите, които имат две или повече реактивни места, се наричат амбиентни, така че този термин се прилага правилно за енолатните аниони. Скромно електрофилните реактиви, като алкилхалогенидите, не са достатъчно реактивни, за да се свързват с неутрални енолови тавтомери, но повишената нуклеофилност на съединителната основа на енолатния анион позволява осъществяването на такива реакции. Тъй като алкилациите обикновено са необратими, техните продукти трябва да отразяват присъщата (кинетична) реактивност на различните нуклеофилни места.

Ако алкилхалогенид претърпи S_N2 на въглеродния атом на енолатния анион, продуктът е алкилиран алдехид или кетон. От друга страна, ако S_N2 реакцията протича при кислород, а продуктът е етерно производно на еноловия тавтомер; такива съединения са стабилни в отсъствие на киселина и могат да бъдат изолирани и характеризирани. Тези алкилирания (показани по-горе) са необратими при условията, които обикновено се използват за S_N2, така че съставът на продукта трябва да дава възможност за измерване на относителните скорости на заместване на въглерода спрямо кислорода. Установено е, че това съревнование е чувствително към редица фактори, включително плътността на отрицателния заряд, солватацията, катионната координация и стабилността на продукта.

Може да се интересувате и от темите