Hornerova–Wadsworthova–Emmonsova reakce je reakce v organické chemii, při které reagují fosfonátové karboanionty s aldehydy nebo ketony, přičemž vznikají (stereoselektivně) hlavně E-alkeny.
střed|400px|Hornerova–Wadsworthova–Emmonsova reakce
náhled|400px|střed|Během Hornerovy–Wadsworthovy–Emmonsovy reakce dochází k deprotonaci.
V roce 1958 popsal německý chemik Leopold Horner pozměněnou Wittigovu reakci, při níž využíval karboanionty stabilizované fosfonátovými skupinami.Leopold Horner; Hoffmann, H. M. R.; Wippel, H. G. Ber. 1958, 91, 61–63.Horner, L.; Hoffmann, H. M. R.; Wippel, H. G.; Klahre, G. Ber. 1959, 92, 2499–2505. Následně William S. Wadsworth a William D. Emmons sestavili definici tohoto typu reakce.Wadsworth, W. S., Jr.; Emmons, W. D. Journal of the American Chemical Society 1961, 83, 1733. ()Wadsworth, W. S., Jr.; Emmons, W. D. Organic Syntheses, Coll. Vol. 5, p.547 (1973); Vol. 45, p.44 (1965). (Article)
V porovnání s ylidy fosfonia, použitými při Wittigově reakci, jsou karboanionty stabilizované fosfonátovými skupinami silnějšími nukleofily, ovšem slabšími zásadami. Tyto karboanionty mohou být alkylovány. Na rozdíl od reakce s ylidy fosfonia lze dialkylfosfoniovou sůl vznikající jako vedlejší produkt snadněji odstranit kapalinovou extrakcí s použitím vody.
Bylo vydáno několik prací zabývajících se touto reakcí.Wadsworth, W. S., Jr. Org. React. 1977, 25, 73–253. (Review)Boutagy, J.; Thomas, R. Chemical Reviews 1974, 74, 87–99. (Review, )Kelly, S. E. Compr. Org. Synth. 1991, 1, 729–817. (Review)B. E. Maryanoff; Reitz, A. B. Chem. Rev. 1989, 89, 863–927. (Review, )Bisceglia, J. A., Orelli, L. R. Current Organic Chemistry 2012, 16, 2206–2230 (Review)Bisceglia, J. A., Orelli, L. R. Current Organic Chemistry 2015, 19, 744–775 (Review)
Mechanismus Hornerova–Wadsworthova–Emmonsova reakce začíná deprotonací fosfonátu za vzniku fosfonátového karboaniontu 1. Nukleofilní adicí fosfonátu na aldehyd 2 nebo keton vznikne meziprodukt 3a nebo 3b; tento krok určuje rychlost reakce.Larsen, R. O.; Aksnes, G. Phosphorus Sulfur 1983, 15, 218–219. Pokud je skupinou R2 vodíkový atom, tak se meziprodukty 3a a 4a, případně 3b a 4b mohou přeměňovat jeden v druhý.Lefèbvre, G.; Seyden-Penne, J. ChemComm 1970, 1308–09. Nakonec eliminací 4a a 4b vznikne E-alken 5 a Z-alken 6. Vedlejším produktem je dialkylfosfát.
střed|650px|Mechanismus Hornerovy-Wadsworthovy-Emmonsovy reakce
Poměr množství izomerních alkenů 5 a 6 záleží na stereochemii počáteční adice karboaniontu a na schopnosti meziproduktů vytvořit chemickou rovnováhu.
K poslednímu kroku, kterým je eliminační reakce, je nutné, aby se na pozici alfa nacházela skupina, která odtahuje elektrony. Pokud by nebyla přítomna, tak by konečnými produkty byly α-hydroxyfosfonáty 3a a 3b,Corey, E. J.; Kwiatkowski, G. T. Journal of the American Chemical Society 1966, 88, 5654–56. () které ovšem lze na alkeny reakcí s diisopropylkarbodiimidem.Reichwein, J. F.; Pagenkopf, B. L. Journal of the American Chemical Society 2003, 125, 1821–24. ()
Stereoselektivita Při Hornerově–Wadsworthově–Emmonsova reakci vznikají přednostně (ve větším množství) E-alkeny. Obecně platí, že čím lepší je rovnováha mezi meziprodukty, tím výraznější je E-alkenů mezi produkty.
Disubstituované alkeny Byla provedena systematická studie reakcí methyl-2-(dimethylfosfono)acetátu s různými aldehydy.Thompson, S. K.; Heathcock, C. H. The Journal of Organic Chemistry 1990, 55, 3386–88. () Ukázalo se, že by bylo možné pozměnit stereochemii produktů, aniž by se změnila struktura fosfonátu. E-stereoselektivita je výraznější za následujících podmínek:
Sterické efekty vyvolávané aldehydem jsou výraznější, reakční teplota je vyšší (v tomto případě 23 °C oproti −78 °C) nebo jako rozpouštědlo se místo tetrahydrofuranu (THF) použije dimethoxyethan (DHE).
E-stereoselektivita je také ovlivňována druhem použité soli, klesá v řadě Li > Na > K.
Trisubstituované alkeny Sterické jevy vytvářené fosfonátem a skupinami odtahujícími elektrony mají velký význam při reakcích α-rozvětvených fosfonátů s alifatickými aldehydy.Nagaoka, H.; Kishi, Y. Tetrahedron 1981, 37, 3873–3888.
střed|500px|Příklad Hornerovy–Wadsworthovy–Emmonsovy reakce při použití rozvětvených fosfonátů
R1 R2 Poměr množství alkenů( E : Z ) Methyl Methyl 5 : 95 Methyl Ethyl 10 : 90 Ethyl Ethyl 40 : 60 Isopropyl Ethyl 90 : 10 Isopropyl Isopropyl 95 : 5
Aromatické aldehydy poskytují téíměř výhradně E-produkty. Pokud je třeba z těchto aldehydů získat Z-alkeny, je nutné provést Stillovu–Gennariovu modifikaci (popsanou níže).
Obměny
Substráty citlivé na zásady Jelikož mnoho substrátů s hydridem sodným, tak bylo vyvinuto několik variant Hornerovy–Wadsworthovy–Emmonsovy reakce probíhající za mírnějších podmínek; například za použití chloridu lithného a 1,8-diazabicyklo(5.4.0)undec-7-enu (DBU).Blanchette, M. A.; Choy, W.; Davis, J. T.; Essenfeld, A. P.; Masamune, S.; Roush, W. R.; Sakai, T. Tetrahedron Letters 1984, 25, 2183–2186. Další možností je použití lithných či hořečnatých halogenidů s triethylaminem;.Rathke, M. W.; Nowak, M. J. Org. Chem. 1985, 50, 2624–2626. () lze přitom použít i další zásady, jako jsou Paterson, I.; Yeung, K.-S.; Smaill, J. B. Synlett 1993, 774.Simoni, D.; Rossi, M.; Rondanin, R.; Mazzali, A.; Baruchello, R.; Malagutti, C.; Roberti, M.; Invidiata, F. P. Organic Letters 2000, 2, 3765–3768.Blasdel, L. K.; Myers, A. G. Org. Letters 2005, 7, 4281–4283.
Stillova–Gennariova modifikace W. Clark Still a C. Gennari objevili variantu Hornerovy–Wadsworthovy–Emmonsovy reakce, při které vznikají Z-alkeny s vysokou stereoselektivitou.Still, W. C.; Gennari, C. Tetrahedron Letters 1983, 24, 4405–4408. Za použití fosfonátů se skupinami odtahujícími elektrony (trifluoroethylPatois, C.; Savignac, P.; About-Jaudet, E.; Collignon, N. Organic Syntheses, Coll. Vol. 9, p.88 (1998); Vol. 73, p.152 (1996). ( )) a značně disociačních podmínek (hexamethyldisilazid draselný a 18-crown-6 v tetrahydrofuranu) vznikají téměř výhradně Z-alkeny.
střed|400px|Stillova–Gennariova modifikace Hornerovy–Wadsworthovy–Emmonsovy reakce
Bylo zjištěno, že použití fosfonátů s nízkou elektronovou hustotou urychluje eliminaci oxafosfetanových meziproduktů.Ando, K. J. Org. Chem. 1997, 62, 1934–1939. ()
Reference
Externí odkazy
Kategorie:Reakce vytvářející vazbu uhlík-uhlík Kategorie:Párovací reakce Kategorie:Jmenné reakce