Алкилирование бензола ГБЛ ?

[ximi]

Есть технология получения 4-фенилмаслянной кислоты алкилированием бензола бутиролактоном в присутствии AlCl3.
Вроде все банально ...
Но непонятно почему при раскрытии цикла лактон присоединяеся не карбоксильной группой а гидроксильной ?

[Jokermaniak]

Алкилирование лактоном это уже не банально.

Но в данном случае всё логично - у вас есть сложный эфир, который не ацилятором от слова совесем, и есть условный карбоксиалкан. Из карбоксилата уходящая группа так себе, но всё-таки не совсем нулевая, т.е. синтетическим эквивалентом карбокатиона лактон может работать. Не очень понял только, про какую гидроксильную группу вы говорите.

[ximi]

Не очень понял только, про какую гидроксильную группу вы говорите.

Не совсем верно выразился ... Типа после раскрытия лактона у нас оксикислота ....с одной стороны карбокси с другой гидрокси.
Карбокси неплохо ацелирует ...и гидрокси так себе .... вот и подумалось.

[Jokermaniak]

Чтобы ГБЛ раскрылся в оксимасляную кислоту, нужно стехиометрическое количество воды. В системе оно вряд ли есть. Да и поробуйте, скажем, масляной кислотой проацилировать бензол)

[pirazol]

Реакция электрофильная. Значит ароматику атакует катион. А катион только карбениевый. Из двух вариантов разрыва сложноэфирной группы карбонильный катион более стабилен, а значит менее реакционноспособен.

как.gif

А потому терминальный метиленовый катион более нуклеофилен и скорость реакции алкилирования больше, чем ацилирования. А ещё значительный вклад вносит циклическая конструкция реагента. Скажем реакция Фриделя-Крафтса с ациклическими сложными эфирами не идёт.
Я так думаю .

[Jokermaniak]

Из двух вариантов разрыва сложноэфирной группы карбонильный катион более стабилен, а значит менее реакционноспособен.как.gif

Карбонильный катион стабильнее метиленового. О как.

[ChemNavigator]

Реакция электрофильная. Значит ароматику атакует катион...

Пара замечаний - во-первых, у Вас лишний метилен (опечатка). Во-вторых, в лактонах наиболее нуклеофильным центром является карбонильный кислород - к нему и будет присоединяться AlCl3. Ну а дальше смотрите сами.

[ChemNavigator]

Есть технология получения 4-фенилмаслянной кислоты алкилированием бензола бутиролактоном в присутствии AlCl3.
Вроде все банально ...
Но непонятно почему при раскрытии цикла лактон присоединяеся не карбоксильной группой а гидроксильной ?

Не исключено, что если вместо бензола взять какое-нибудь активированное кольцо (типа резорцина), и кислотный катализатор, то присоединение пойдёт по карбонилу.

[pirazol]

Коллега ChemNavigator, благодарю за замечания. Действительно набрал в формуле лишнее звено. Да, в реакции хлорида алюминия с гамма-бутиролактоном атакуется карбонильный кислород без сомнения. Но вот образовавшийся комплекс уже как реагент входит во взаимодействие с субстратом именно с разрыва связи эфирный кислород-метилен.

truce1952.pdf

В пользу образования именно алкильного катиона говорит и то, что в случае с дельта-валеролактоном как минорный продукт образуется наряду с 5-фенилвалериановой кислотой и 4-фенилвалериановая кислота(93:7).

zakharkin1987.pdf

Таковая может получиться в результате перегруппировки именно алкильного катиона.
Ну а в избытке хлорида алюминия, уже после образования фенилалкильной связи, как и ожидается, образуется комплекс на карбоксильном конце с дальнейшей циклизацией с образованием тетралона.
А про то, что фактор стабильности реагирующей частицы является определяющей в её реакционноспособности, сомнений не вызывает.

[Jokermaniak]

Так там же уже не сложный эфир выступает ацилятором, а другая частица) Судя по необходимости стехиометрического избытка хлорида алюминия, может там хлорангидрид образуется? Или оксотрихлоралюминат сам достаточно хорошая уходящая группа?

А почему вы считаете, что карбонильный катион стабильнее метиленового? Вроде бы по современным представлениям органической химии должно быть наоборот. Да и sp3 карбокатионы вполне себе наблюдали экспериментально, тогда как карбонильный катион, насколько я знаю, существует пока только на бумаге, и считается, что в том же ФК он как сколько-нибудь отдельная частица не образуется.

По поводу стабильности и реакционноспособности - всё не так однозначно ©. Для начала надо определиться, действительно ли происходит раскрытие лактона ДО атаки бензола, или просто образуется комплекс с AlCl3. Если всё-таки эти частицы образуются, надо определиться, есть ли между ними равновесие. Я вот так сходу не отвечу на этот вопрос. Если нет - то тогда их стабильность вообще не имеет значения, соотношение продуктов определяется соотношением скоростей образования этих частиц (с поправкой на побочки). Если да - то тоже всё непросто. Есть, например, принцип ЖМКО, который не должен был бы работать, если бы реакционная способность частиц определялась их стабильностью. Да и помимо ЖМКО есть немало контрпримеров этому утверждению.

ЗЫ: Вот блин...люди дважды AlCl3 с магния возгоняли перед использованием. А сейчас скажешь кому про возгонку, даже банального ферроцена - в глазах ужас.

[ChemNavigator]

А почему вы считаете, что карбонильный катион стабильнее метиленового?

Потому что алкил-катион нарушает правило октета, а ацил-катион - не нарушает (включается неподелённая пара на соседнем кислороде).

Вроде бы по современным представлениям органической химии должно быть наоборот. Да и sp3 карбокатионы вполне себе наблюдали экспериментально, тогда как карбонильный катион, насколько я знаю, существует пока только на бумаге, и считается, что в том же ФК он как сколько-нибудь отдельная частица не образуется.

См. https://en.wikipedia.org/wiki/Acyl_grou ... and_anions

[Jokermaniak]

Ок.

[SIG]

Я бы зашел с другой стороны - раскрыте лактона AlCI3 дает хлорангидрид 4-хлормасляной кислоты ( пусть формально), тогда включается банальное правило из учебника органической химии, что алкилхлориды являются более активными алкилирующими реагентами, чем ацилхлориды, именно из-за стабильности сооответствующих карбокатионов. Вроде все логично, реакция идет по концевому галогену, а не по ацильной группе.

[Jokermaniak]

Ну, в итоге вы же тоже опираетесь на реакционную способность катионов. Никакого дополнительного смысла это виртуальное образование хлорангидрида хлормасляной кислоты не привносит, далее в рассуждениях вы всё равно "генерируете" из них катионы. Но, повторюсь, стабильность - это не всё. Например, третичный карбокатион стабильнее вторичного, но третичные спирты легко алкилируют бензол с серной кислотой, а вторичные если и вступают в эту реакцию, то с большим скрипом и в совершенно других условиях и катализаторах. Хотя карбокатион с сернягой из них таки образуется - воду они элиминируют по E1 и перегруппировываются.

[SIG]

Я боюсь, что Вы меня не совсем поняли.Я довольно часто вообще не не лезу в механизм, просто из практики известно, что с хлористым алюминием алкилхлориды активнее ацилхлоридов, а последние требуют ещё и стехиометрических количеств AlCL3, поскольку образуют устойчивый комплекс. Далее из той логики, что спирт будет разлагаться такой комплекс с образованием алкилхлорида, я прихожу к выводу, что в условиях наличия только одного моля хлорид алюминия получится только продукт алкилирования, а не ацилирования. Что соответствует экспериментально наблюдаемому факту. Всё. Никаких карбокатионов нам не нужно....

[pirazol]

Так там же уже не сложный эфир выступает ацилятором, а другая частица) Судя по необходимости стехиометрического избытка хлорида алюминия, может там хлорангидрид образуется? Или оксотрихлоралюминат сам достаточно хорошая уходящая группа?

А почему вы считаете, что карбонильный катион стабильнее метиленового? Вроде бы по современным представлениям органической химии должно быть наоборот. Да и sp3 карбокатионы вполне себе наблюдали экспериментально, тогда как карбонильный катион, насколько я знаю, существует пока только на бумаге, и считается, что в том же ФК он как сколько-нибудь отдельная частица не образуется.

По поводу стабильности и реакционноспособности - всё не так однозначно ©. Для начала надо определиться, действительно ли происходит раскрытие лактона ДО атаки бензола, или просто образуется комплекс с AlCl3. Если всё-таки эти частицы образуются, надо определиться, есть ли между ними равновесие. Я вот так сходу не отвечу на этот вопрос. Если нет - то тогда их стабильность вообще не имеет значения, соотношение продуктов определяется соотношением скоростей образования этих частиц (с поправкой на побочки). Если да - то тоже всё непросто. Есть, например, принцип ЖМКО, который не должен был бы работать, если бы реакционная способность частиц определялась их стабильностью. Да и помимо ЖМКО есть немало контрпримеров этому утверждению.

ЗЫ: Вот блин...люди дважды AlCl3 с магния возгоняли перед использованием. А сейчас скажешь кому про возгонку, даже банального ферроцена - в глазах ужас.

Уважаемый коллега Jokermaniak, тут у нас немного разное понимание. Я уточню свое. Реакционноспособнось - это активное взаимодействие(высокая скорость) реагирующей частицы с подходящим субстратом. А Вы, видимо, имели ввиду высокий выход ожидаемого продукта. Частный случай этого, к примеру, разница между нуклеофильностью и основностью.
Ну а самой высокой реакционноспособностью обладают электрон и протон

Уваж. колл. SIG:

Никаких карбокатионов нам не нужно....

но они есть . И, возможно образующийся предварительно через ипсозамещение терминальный алкилхлорид, также затем атакует бензол через катион карбения. То есть в обоих случаях реагентом является один и тот же комплекс.

[iborohim]

Не знаю как лактон, но более хорошие уходящие группы с AlCl3 способны давать алкилхлорид. Например оксазолидинон (-O(CH2)2NH-)CO и метилоксазолидинон с AlCl3 и аренами дают б-фенэтиламины и CO2, вроде реакция идет через б-хлорэтиламин. В лактоне более плохая уходящая группа, чем в случае декарбоксилирования, но видимо AlCl3 ее улучшает, и идет образование 4-хлормасляной кислоты(алюминиевой соли). А она уже реагирует с бензолом, ацилкатион в этих условиях не образуется. Хотя как не образуется, реакция бензола с лактоном и AlCl3 вроде препаративный метод получения 1-тетралона(внутримолекулярно идет по крайней мере). Почему не происходит изомеризация первичного карбокатиона во вторичный, не знаю, видимо потому что во вторичном + слишком близко к координированному с AlCl3 карбонилу(второму плюсу) и получается суперэлектрофильная дестабилизированная частица, а в случае с d-валеролактоном изомеризация частично идет.

[Jokermaniak]

Уважаемый коллега Jokermaniak, тут у нас немного разное понимание. Я уточню свое. Реакционноспособнось - это активное взаимодействие(высокая скорость) реагирующей частицы с подходящим субстратом. А Вы, видимо, имели ввиду высокий выход ожидаемого продукта.

И не то, и не другое. С определением реакционной способности через выходы я абсолютно не согласен. Однако фраза "Реакционноспособнось - это активное взаимодействие(высокая скорость) реагирующей частицы с подходящим субстратом" - это тоже не определение, как минимум потому, что нет четкого и однозначного критерия "подходящести" субстрата. Реакционная способность это свойство пары реагирующих частиц, а не одной. А если точнее, то скорость реакции между ними.

Но реакционная способность не имеет однозначной корреляции ни со стабильностью "реагирующей частицы", ни с выходами продуктов.