20.27
α-hydroksyketony poprzez redukcyjne sprzęganie estrów: przegląd kondensacji acyloiny
Reakcje pinakolowe i McMurry'ego obejmują redukcyjne sprzęganie ketonów lub aldehydów. Podobnie, dwucząsteczkowe redukcyjne sprzęganie dwóch cząstecze…
Oprócz reakcji pinakolu i McMurry'ego, kondensacja acyloiny jest kolejną redukcyjną reakcją sprzęgania, która obejmuje estry.
W tej reakcji estry reagują w obecności metalowego źródła elektronów w rozpuszczalniku aprotonowym tworząc α-hydroksyketon, zwany również acyloiną.
Reakcja przebiega poprzez tworzenie ketylów, które ulegają radykalnej dimeryzacji, tworząc niestabilny czworościenny produkt pośredni, a następnie dalej zapadają się, dając 1,2-diketon.
Ponieważ 1,2-diketon jest stosunkowo bardziej reaktywny niż keton w stosunku do elektrofilów i środków redukujących, przeniesienie dwóch elektronów łatwo redukuje 1,2-diketon do enediolanu.
Wreszcie, zakwaszenie enediolanu daje α-hydroksyketon o dobrej wydajności. Jednak reaktywność enedionu nukleofilowego często prowadzi do powstawania produktów ubocznych.
Aby zapobiec niepożądanym reakcjom ubocznym, chlorek trimetylosililu dodaje się w celu sylilanowania enediolanu, dając eter bis-sililowy, który jest dalej hydrolizowany kwasem wodnym w celu uzyskania α-hydroksyketonu jako produktu końcowego.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is acyloin condensation and what product does it form?
Acyloin condensation is a reductive coupling reaction where two ester molecules react in the presence of sodium metal in an aprotic solvent to form an α-hydroxy ketone, also called acyloin. This bimolecular reaction produces a single product containing both a hydroxyl and ketone functional group on adjacent carbons.
Q2: How do ketyls form and what happens during radical dimerization in acyloin condensation?
Esters are converted to ketyls, which are radical intermediates. These ketyls undergo radical dimerization to form an unstable tetrahedral intermediate. This intermediate then collapses to generate a 1,2-diketone, which serves as a crucial intermediate in the reaction pathway toward the final α-hydroxy ketone product.
Q3: Why is the 1,2-diketone intermediate more reactive than a simple ketone?
The 1,2-diketone is comparatively more reactive than a ketone toward electrophiles and reducing agents because of its lower π* energy. This enhanced reactivity allows two electrons to sequentially transfer to the 1,2-diketone, readily reducing it to an enediolate intermediate that progresses toward the final product.
Q4: What role does trimethylsilyl chloride play in improving acyloin condensation yields?
Trimethylsilyl chloride is added to silylate the nucleophilic enediolate intermediate, forming a bis-silyl ether. This protection step prevents unwanted side reactions that would otherwise occur due to the high reactivity of the enediolate. The bis-silyl ether is then hydrolyzed with aqueous acid to yield the final α-hydroxy ketone with improved yield.
Q5: How does acidification of the enediolate lead to the final α-hydroxy ketone product?
After the 1,2-diketone is reduced to an enediolate, acidification quenches this intermediate to generate the final α-hydroxy ketone product. Without protection by trimethylsilyl chloride, the reactive enediolate often leads to byproduct formation. Acidic workup protonates the enediolate, yielding the desired α-hydroxy ketone with good yield.
Q6: How does acyloin condensation compare to other reductive coupling reactions?
Acyloin condensation is one of several reductive coupling reactions in organic synthesis. Like the pinacol and McMurry reactions, it uses a metal electron source to couple two organic molecules. However, acyloin condensation specifically couples esters to form α-hydroxy ketones, whereas these related reactions couple aldehydes or ketones to form different products.
Q7: What conditions and reagents are essential for successful acyloin condensation?
Acyloin condensation requires esters as starting materials, sodium metal as the electron source, and an aprotic solvent to facilitate the reaction. Trimethylsilyl chloride is added to protect the reactive enediolate intermediate and minimize side reactions. Finally, aqueous acid is used during workup to hydrolyze the bis-silyl ether and generate the final α-hydroxy ketone product.