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15.16
[Reactions of Carbonyl Compounds: Outline]
Important!
H+
C
C
H
H
O
H
O
B:
H+
ケト−エノール
互変異性
ケト形
Nu:
C
H
O
Keto-Enol
Tautomerism
Keto Form
C
C
C
C
C
C
O
C
acidic
C
H
C
Enol Form
O
O
エノール形
H
E
[Case 1]
−H+
E
C
C
C
C
O
O
E
C
C
E
O
Enolate Anion
エノラートアニオン
[Case 2]
H
B:
[Case 2']
Multiple Reaction Site
15-1
１５．カルボニルへの求核付加と置換
15.1. 概要
Nu:
W
C δ+
C
H
(i)
E+
Nu:−
(ii)
Nu:−
E+
Nu W
H
O δ−
E
(H+)
(1) 安定
C
C
E
O
Adductはどうなるか？
= 最終生成物（求核付加反応 Nucleophilic Addition）
(2) 脱離：−OE (−OH)の脱離に続いて........
Nu W
C
Nu
-OE−
C
H
H
E
O
C+
C
W
(a) Nu−による攻撃（付加−置換反応 Addition-Substitution）
Nu
Nu
C
Nu:−
C+
H
C
C
H
W
W
Nu
(b) α水素がH+として脱離（付加−脱離反応 Addition-Elimination）
Nu
C
Nu
-H+
C+
C
C
W
W
H
(3) W- の脱離（カルボン酸誘導体の付加−脱離反応）
(i) 中性または塩基性
Nu
Nu W
C
H
C
O
C
H
H
Nu
-W−
-H+
C
W
C
C
H
O
O
(ii) 酸性
H+
Nu
Nu
C
H
C
OH
WH
-WH
C
H
Nu
-H+
C+
O
H
C
H
C
O
15-2
15.2. 求核付加反応 Nucleophilic Addition (Case 1-1)
1) 還元 Reduction（H-との反応）
CH O
Benzaldehyde
+ LiAlH4
CH2 O
Li+
H+/H2O
Al
CH2 O
H
4
Benzyl Alcohol
水素化アルミニウムリチウム
Lithium Alminium Hydride
2) ハロゲン化物イオンやシアン化物イオンの付加
Cl
CH3 C CH3
+
CH3 C CH3
HCl
O
CH3 C CH3
OH
OH
Acetone (Propanone)
2-Chloro-2-propanol
（アセトンクロロヒドリン）
CN
CH3 C CH3
+
H2O
CN
CH3 C CH3
NaCN
O
CH3 C CH3
O-
OH
2-Hydroxy-2-methylpropanenitrile
（アセトンシアノヒドリン）
3) グリニャール反応 Grignard Reactions（V. Grignard：1912年Nobel賞）
Grignard 試薬
RX
+
R: Alkyl, Aryl
CH2
O
+
Carbanion
炭素陰イオン
R− +MgX
Mg
X: Cl, Br, I
H+/H2O
CH3
− +MgI
CH3 CH2
O− +MgI
CH3 CH2 OH
Primary Alcohols
CH3
CH
O
+
CH3
− +MgI
CH3
CH
O− +MgI
H+/H2O
CH3
O
+
CH3− +MgI
CH3
C
CH3
OH
Secondary Alcohols
CH3
C
CH
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
H+/H2O
O− +MgI
CH3
C
OH
CH3
Tertiary Alcohols
15-3
15.3. 付加−置換反応 Addition−Substitution (Case 1-2a)
1) アルコールとの反応
C
R1
R1
H+
R1
R3OH
C
O
R1
R2 C OH
OH
R2
R2
Key Step
R3
R2 C
O+
R3O
H
R1
C
H
O+
H
-H2O
OH
R2
R1
R1
R2
C
C+ OR3
R2 C OR3
OR3
R3OH
O+
-H+
OR3
R1
R3
R2
H
アセタール Acetals
例）
O
CH2 OH
H+
O
CH2 OH
-H2O
O
+
（参考）保護基
カルボニル基は塩基や求核試薬に非常に弱い
平面構造：立体障害小さい
π電子系：反応しやすい
α位の陰イオンを安定化する
変換（保護基導入）
アセタール
・塩基や求核試薬に対して安定
sp3混成：反応しにくい
立体障害大きい
α位陰イオンの安定化ない→塩基に対して安定
・酸性下で加水分解すると元のカルボニル基に戻る カルボニル基以外のところで反応させたいときに、一旦アセタールに変換する
とカルボニル基での反応を防ぐ（カルボニル基を「護る」）ことができる。
「アセタールはカルボニル基の保護基」
15-4
15.4. 付加−脱離反応 Addition−Elimination (Case 1-2b)
1) 窒素化合物との反応 (1) primary Amines RNH2
R1
R3NH
R1
2
R2
C+ OH
R2
R3
R1
R2
C OH
N+H2
N
C
H
R1
C+ N
H
R2
R3
R3
R3NH2
生成物
Alkyl, Aryl
Primary Amines
Imines
OH
Hydroxylamine
Oximes
NH2
Hydrazine
Hydrazones
R3
C
-H2O
O+
NH
R1
R2
H
R3
カルボニル化合物の誘導体 Carbonyl Derivatives
2) 窒素化合物との反応 (2) Secondary Amines R2NH
-H+
H+
C
+
C
C
R2NH
H
O
H
C
C+
C
NR2
NR2
エナミンEnamines
（参考）エナミンの反応
E+
C
C
C
C
NR2
NR2
See Case 2'.
（参考）Wittig 反応 （G. Wittig：1979年Nobel賞）
R2
R1
C
+
O
Ph3P+
CHR3
ホスホニウムイリド
Phosphonium Ylide
R2
R1
R3
C
C
O
PPh3
R1
H
CHR3
C
R2
ホスホニウムイリドの合成
R3CH2
Br
Ph3P
R3CH2
+PPh −Br
3
B−
R3CH
+PPh
3
+ Ph3P O
15-5
15.5. カルボン酸およびその誘導体の反応 [Case 1-3]
R
大きい
L
C
重要！
酸ハロゲン化物
L: Halogens
O
OC(=O)R
酸無水物
OR'
エステル
NR'2
酸アミド
(1) 求核試薬による付加脱離反応
R
L
C
反応性
Nu
R
+
R
Nu−
C
Nu
L
C
O
O
O
(a) カルボニルの反応性大（酸ハロゲン化物）
(b) よい求核試薬
(a) 塩基性下での反応 Reaction under Basic Conditions
OH
R
L
C
OH−
−L
R
O
C
L
OH−
R
C
R
OH
O
O
O
O
C
OH−：求核試薬として働く
(b) 酸ハロゲン化物の反応 Reactions of Acid Halides
R
C
X
B−
+
R'COOH
R
−HL
H2O
O
C
O
O
+
C
R
C
O
R'OH
R
C
酸無水物
Acid Anhydrides
OH
酸
O
+
R'
OR'
エステル Esters
O
+
R'NH2
R
C
O
NHR'
酸アミド
Acid Amides
15-6
(c) Grignard 試薬との反応
R'
R
R
L
C
+
R
R'− +MgX
C
R'
L
C
O
O
O
R'− +MgX
R'
H+/H2O
R
C
OH
R'
(2) 酸触媒による反応：酸触媒加水分解とカルボン酸のエステル化
O
R
OH
H+
C
R
R
C+
L
L: OR, NR2
H
OH
H2O
L
C
OH
O+
R
H
L
R
−HL
OH
HL
L
H
Key Step
O
C
H
C+
L: ORのときの逆反応がエ
O
−H+
R
ステル化
C
OH
OH
（補足）(3) 酸ハロゲン化物の合成法
O
O
R
+
C
R
AX2
+
C
+
AO
HX
X
OH
SO2
POCl3
POBr3
SOCl2
PCl5
PBr5
ハロゲン化水素の発生
平衡を右へ移動
無機酸の酸ハロゲン化物
Oとの親和力大
15.6. 金属水素化物 Metal Hydrides による還元：H−の求核付加
NaBH4
LiAlH4
生成物
o
o
COCl
o
o
COOH
x
o
CH2 OH
COOR
x
C N
R NO2
x
x
o
o
CH2 NH2
o
R NH2
Ar
NO2
x
Δ
C
x
x
C
C
O
CH
OH
ArN
-----
NAr など