Как объяснить механизм?

форум для специалистов в области органической химии
organic chemistry issues discussion for professional scientists
kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Пн сен 13, 2021 1:19 pm

Здравствуйте, коллеги!
Помогите, пожалуйста, разобраться,
почему в верхней реакции образуется аминокислота аланин (1),
а в нижней реакции аминокислота глицин (2) практически не возникает.
И можно ли что-то сделать, чтобы в нижней реакции образовывался продукт (2),
а не альтернативный метилтио-пропиламин?
Заранее спасибо!
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

maks
Сообщения: 14926
Зарегистрирован: Вс апр 19, 2009 3:32 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение maks » Пн сен 13, 2021 2:28 pm

а что альтернативный метилтио-пропиламин образовывается в реакции ? в каких условиях ?, вообщето , это просто декарбокциляция формально
а в верхней схеме он не засечен ?
он химик, он ботаник-князь Федор , мой племянник

Аватара пользователя
Phobos
Сообщения: 6568
Зарегистрирован: Чт авг 12, 2004 9:24 am

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение Phobos » Пн сен 13, 2021 2:50 pm

Интуитивно можно предположить, что в нижней реакции все начитается с образованием имина с двойной связью C=N, а в верхней - енамина MeS-CH2-C=C-N. В первом случае получаем декабоксиляцию, во втором - уход диметилсульфида.
Wodka trinkt man pur und kalt, das macht hundert Jahre alt!

kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Пн сен 13, 2021 10:39 pm

maks писал(а):
Пн сен 13, 2021 2:28 pm
а что альтернативный метилтио-пропиламин образовывается в реакции ? в каких условиях ?, вообщето , это просто декарбокциляция формально
а в верхней схеме он не засечен ?
Условия безобидные - вода, температура около 100, все же декарбокциляция.
Нет, в верхней схеме метилтио-пропиламин не образуется практически, селективита на аланин больше 90 %.
Вот поэтому и интересно, почему в нижней схеме это не работает. Одним словом, нужен глицин (2), а его кот наплакал. И вот непонятно, можно ли на это как-то повлиять, сильной кислотой, например.

Аватара пользователя
ChemNavigator
Сообщения: 2083
Зарегистрирован: Пт янв 28, 2005 3:02 am

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение ChemNavigator » Пн сен 13, 2021 10:44 pm

kika писал(а):
Пн сен 13, 2021 1:19 pm
почему в верхней реакции образуется аминокислота аланин (1)
Аланин образуется из пировиноградной кислоты в результат переаминирования альфа-карбонила;
сначала образуется имин >C=N-CH<, который изомеризуется в >CH-N=C<, который гидролизуется до аланина (>CH-NH2) и соотв. кетокислоты (или продукта её декарбоксилирования).
kika писал(а):
Пн сен 13, 2021 1:19 pm
а в нижней реакции аминокислота глицин (2) практически не возникает.
Значит, в нижней реакции имин не изомеризуется, т.е. исходный имин (>C=N-CH<) по каким-то причинам оказывается устойчивее изомера (>CH-N=C<). Но образование имина способствует декарбоксилированию, поэтому после обратного гидролиза образуются обратно глиоксалевая кислота и метилтио-пропиламин (т.е. декарбоксилированный метионин).
kika писал(а):
Пн сен 13, 2021 1:19 pm
И можно ли что-то сделать, чтобы в нижней реакции образовывался продукт (2), а не альтернативный метилтио-пропиламин?
По картинке неясно, к чему относится цифра 2, - к глицину или метилтио-пропиламину? И что образуется в верхней реакции? Кетокислота MeS-CH2CH2-CO-COOH или что-то другое?

kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Пн сен 13, 2021 10:47 pm

Phobos писал(а):
Пн сен 13, 2021 2:50 pm
Интуитивно можно предположить, что в нижней реакции все начитается с образованием имина с двойной связью C=N, а в верхней - енамина MeS-CH2-C=C-N. В первом случае получаем декабоксиляцию, во втором - уход диметилсульфида.
Спасибо большое, Phobos!
А ведь разница между кето-кислотами всего лишь в метильной гпуппе, а как кардинально изменен механизм.

kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Пн сен 13, 2021 11:00 pm

ChemNavigator писал(а):
Пн сен 13, 2021 10:44 pm
По картинке неясно, к чему относится цифра 2, - к глицину или метилтио-пропиламину? И что образуется в верхней реакции? Кетокислота MeS-CH2CH2-CO-COOH или что-то другое?
Огромнейшее спасибо за об'яснения, ChemNavigator!
Извиняюсь за неясность с схеме,
(2) - это глицин, который бы хотелось получить.
В верхней реакции, кроме главного аланина возникает метиональ.

5-methoxy
Сообщения: 480
Зарегистрирован: Пт окт 17, 2008 2:28 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение 5-methoxy » Вт сен 14, 2021 12:18 am

Возможно дело в том, что финальная стадия распада имина протекает по различным механизмам. В случае глиоксалевой кислоты по внутримолекулярному механизму, а в случае пировиноградной - по межмолекулярному.
untitled.jpg
Теоретически, добавление комплексообразующих металлов могло бы уменьшить долю внутримолеуклярного продукта (главное потом избавиться от металлов).
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Ср сен 15, 2021 11:49 am

Ух, ты!!! 👍
Огромное спасибо, 5-methoxy!
Так замечательно Вы об'яснили!
Спасибо и за об'яснение, как сделать попытку изменить селективность в реакции с глиоксаловой кислотой!

Но вот меня еще мучает такой факт.
Это скорость реакции.
Влияет ли и на это механизм?
Реакция с глиоксаловой намного быстрее, чем с пировиноградной, т.е. при всех равных условиях конверсия метионина в первом случае близка к 90%, а с пировиноградной еле-еле 10% достигает. И есть ли тут путь что-то улучшить в низкой конверсии?
Заранее спасибо!

5-methoxy
Сообщения: 480
Зарегистрирован: Пт окт 17, 2008 2:28 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение 5-methoxy » Чт сен 16, 2021 9:39 am

Мне кажется, дело в том, что в альдегидная группа глиоксалевой кислоты намного активнее кетонной группы в пировиноградной кислоте, поэтому присоединение (скорее всего это лимитирующая стадия) идет быстрее. Можно попробовать еще повысить температуру, чтобы реакция шла быстрее. Хотя нагревание воды выше 100 С вызовет некоторые трудности.

kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Чт сен 16, 2021 1:37 pm

Огромное спасибо, 5-methoxy!
Да, Вы правы, с температурой есть определенные ограничения.
Остается концентрация: будь увеличить количество пировиноградной
или уменьшить количество воды, как среды, т.е. законцентрировать смесь.
Наверное, лучше начать с увеличением пировоиноградной, например, раза в два, как Вы думаете?
Спасибо!

Аватара пользователя
Phobos
Сообщения: 6568
Зарегистрирован: Чт авг 12, 2004 9:24 am

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение Phobos » Чт сен 16, 2021 2:11 pm

А можно увидеть референс на первую реакцию? СФ почему-то ее не находит.
Wodka trinkt man pur und kalt, das macht hundert Jahre alt!

Аватара пользователя
ChemNavigator
Сообщения: 2083
Зарегистрирован: Пт янв 28, 2005 3:02 am

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение ChemNavigator » Чт сен 16, 2021 3:10 pm

5-methoxy писал(а):
Вт сен 14, 2021 12:18 am
Возможно дело в том, что финальная стадия распада имина протекает по различным механизмам.

...альдегидная группа глиоксалевой кислоты намного активнее кетонной группы в пировиноградной кислоте
Тут есть 2 замечания. В вашей схеме фрагмент глиоксалевой кислоты тоже декарбоксилируется до CH2O, а наблюдается ли формальдегид в реальном эксперименте или нет - пока что неясно (надо провести анализ).
И второе - например, в нингидрине карбонильная группа ещё активнее чем в глиоксалевой кислоте, тем не менее нингидрин вполне вызывает окислительное дезаминирование аминокислот (с декарбоксилированием): R-CH(NH2)-COOH => R-CHO + CO2
Нормальный механизм должен объяснять все эти явления.

kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Чт сен 16, 2021 6:17 pm

А вот и нет!
С нингидрином альдегид не образуется.

kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Чт сен 16, 2021 6:28 pm

ChemNavigator писал(а):
Чт сен 16, 2021 3:10 pm
Нормальный механизм должен объяснять все эти явления.
Ох, не хочется поднимать, но, как аргумент, придется.
Вот никакой механизм не может об'яснить, что на рисунке внизу.
В четырех образцах обнаружен гексан и NMR это подтвердило. Образцы стояли 2 месяца на свету.
Все сдались это об'яснить.

Поэтому, когда 5-methoxy так доходчиво об'яснил механизм реакций вверху, я ему очень благодарна, а какие-то там ньюансы мне умом уже и так не осилить. :)
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Чт сен 16, 2021 6:32 pm

Phobos писал(а):
Чт сен 16, 2021 2:11 pm
А можно увидеть референс на первую реакцию? СФ почему-то ее не находит.
А что это может означать, что СФ ее не находит?
Референс, боюсь, не найду. Мой поиск начинался с гугления и в какой-то статье перечислялись несколько кето-кислот, которые способны расшеплять метионин...

Аватара пользователя
ChemNavigator
Сообщения: 2083
Зарегистрирован: Пт янв 28, 2005 3:02 am

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение ChemNavigator » Чт сен 16, 2021 6:32 pm

kika писал(а):
Чт сен 16, 2021 6:17 pm
А вот и нет!
С нингидрином альдегид не образуется.
См. картинку, например здесь - https://en.wikipedia.org/wiki/Ninhydrin :
Изображение
Альдегид показан во 2-м ряду справа

kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Чт сен 16, 2021 8:51 pm

ChemNavigator писал(а):
Чт сен 16, 2021 6:32 pm
Альдегид показан во 2-м ряду справа
Показан-то показан, но с метионином это не работало - на GC его не было, а с пировиноградной - был.

kika
Сообщения: 7031
Зарегистрирован: Ср окт 04, 2006 1:59 pm

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение kika » Пт сен 17, 2021 9:07 am

Коллеги, у меня вот еще один пример из жизни.
Как вы думаете, какой механизм в первой реакции (взята из статьи)?
И что могло случиться, что при замене бензола на толуол все развалилось? :?
Заранее спасибо!
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Аватара пользователя
Phobos
Сообщения: 6568
Зарегистрирован: Чт авг 12, 2004 9:24 am

Re: Как объяснить механизм?

Сообщение Phobos » Пт сен 17, 2021 12:41 pm

Я знаю, что вот такие реагенты, включающие в состав четырехвалентную серу, или смесь двух- и четырехвалентной, дают самые неожиданные реакции. Емнип, они могут как-то вносить гидроксил на гомоаллильные метилы, типа CH3-C=C-CO-R, как бы окисляя их. Я не удивлюсь, если по механизму идет временное окисление толуольного метила, а потом сульфид забирает кислород обратно. Pummerer и прочие перегруппировки
Wodka trinkt man pur und kalt, das macht hundert Jahre alt!

Ответить

Вернуться в «органическая химия / organic chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot] и 20 гостей