Перегруппировка Вольфа (перегруппировка Вольфа-Шрётера) — реакция в органической химии, в которой α-диазокарбонильное соединение превращается в кетен потерей азота, сопровождающейся 1,2-перегруппировкой. В перегруппировке Вольфа кетен является интермедиатом, который может далее подвергаться нуклеофильной атаке со слабокислыми нуклеофилами (такими как вода, спирты, амины), образуя производные карбоновых кислот или продукт [2+2]-циклоприсоединения, содержащий четырёхчленный цикл. Механизм перегруппировки Вольфа был предметом обсуждения с момента его первого использования, но ни один из предложенных механизмов не описывает реакцию полностьюGill, G. B. (1991) «The Wolff Rearrangement.» in Trost, B. M. Flemming, I. (eds.) Comp. Org. Synth. Oxford: Pergamon. 3:887. . ISBN 978-0-08-052349-1. Реакция открыта Людвигом Вольфом в 1902 году. Перегруппировка Вольфа имеет широкое применение в органическом синтезе благодаря доступности α-диазакарбонильных соединений, разнообразию реакций с участием кетенового интермедиата и стереохимическому удержанию мигрирующей группы. Тем не менее, перегруппировка Вольфа имеет ограничения из-за высокой реакционной способности α-диазокарбонильных соединений, которые могут претерпевать различные конкурирующие реакции.

Перегруппировка Вольфа может быть инициирована термолизом, фотолизом или катализом переходным металлом. В последнем случае реакция чувствительна к выбору металла (обычно используется оксид серебра или соединения Ag(I)). Перегруппировка Вольфа имеет широкое применение в органическом синтезе, главным образом для получения производных карбоновых кислот. Реакция Арндта-Айстера частный случай перегруппировки Вольфа. Другое частное использование — уменьшение цикла. Если α-диазокарбонильное соединение имеет циклическое строение, то перегруппировка Вольфа приводит к сокращению цикла. Реакция хорошо идёт при создании циклических деформированных систем, когда другие реакции не подходят.

История В 1902 году Людвиг Вольф обнаружил, что при обработке диазоацетофенона водой в присутствии оксида серебра образуется фенилуксусная кислота, а при обработке аммиаком вместо воды образуется фенилацетамид. Через несколько лет эту реакцию независимо наблюдал Шрётер. Поэтому реакция иногда называется перегруппировкой Вольфа-Шрётера. Первоначально реакция не имела широкого применения до тех пор, пока в 1930-х не был обнаружен лёгкий способ синтезирования диазакетонов.

Механизм Механизм перегруппировки Вольфа был предметом обсуждения с момента его первого использования, но ни один из предложенных механизмов не описывает реакцию полностью. Тем не менее, две стадии механизма могут быть согласованы. Во-первых, α-диазокарбонильные соединения находятся в равновесии S-(Z) и S-(Е) конформеров, распределение которых может влиять на механизм реакции. Как правило, при фотолизе соединения в S-(Z) конформации реагируют ступенчато за счет торсионного угла в 150°-180° между покидающей и мигрирующей группами, в то время как соединения, в S-(Е) конформации реагируют через промежуточный карбен или не реагируют. Во-вторых, независимо от механизма реакции, перегруппировка дает промежуточный кетен, который может быть захвачен слабокислым нуклеофилом, таким как спирт или амин, с получением соответствующего сложного эфира или амида, или олефином с получением [2+2]-циклоприсоединения аддукта. Сильные кислоты не дают перегруппировки Вольфа, а протонируют α-углерод и дают продукты реакции по механизму SN2.

Стереохимия α-диазокетонов Понимание стереохимии α-диазокетонов имеет важное значение для понимания механизма перегруппировки Вольфа. α-диазокарбонильные соединения, как правило, локально плоские, с большими вращательными барьерами (55-65 кДж / моль) из-за C=C связи между карбонильной группой и α-углеродом, что показанном в крайней правой резонансной структуре. Такой большой барьер замедляет молекулярные повороты достаточно, чтобы привести к равновесию между двумя S-(Z) и S-(E) конформерами. Как видно в крайней правой резонаторной структуре, в S-(Z) конформации между кислородом с частичным отрицательным зарядом и диазагруппой с частичным положительным зарядом возникает дополнительное Кулоновское взаимодействие. В этом случае, если R1 является большим радикалом, а R2 водородом, то S-(Z) конформер предпочтителен. Если R1 и R2 достаточно большие, предпочтителен S-(Е) конформер, так как сила их отталкивания больше силы Кулоновского взаимодействия. Малые и средние циклические субстраты ограничены в S-(Z) конформации.

Согласованный механизм Когда α-диазокетон находится в S-(Z) конформации, уходящая группа (N2) и мигрирующая (R1) находятся под углом в 150°-180°, что приводит к реакции по согласованному механизму, в котором одновременно с отщеплением азота происходит 1,2-алкильный сдвиг. Существует доказательство того, что этот механизм имеет место при термолизе и фотолизе, когда сильно преобладает S-(Z) конформер.

Исследования химической поляризации ядер показывают, что фотохимическая перегруппировка диазоацетона, существующий преимущественно в S-(Z) конформере происходит по согласованному механизму. Соотношения продуктов от прямого и триплет-чувствительного фотолиза были использованы для доказательства того, что перегруппировка S-(Z) конформеров идёт по согласованному механизму, а S-(E) конформеров по ступенчатому.

См. также Диазосоединения Кетены

Ссылки

Вольф Категория:Перегруппировки в органической химии