Georg Wittig, 1897
- 1987
niemiecki chemik,
Nagroda Nobla
1979
Georg Wittig, Ulrich
Schöllkopf
Über Triphenyl-phosphin-
methylene
als olefinbildende
Reagenzien.
Berichte der Deutschen
Chem. Ges. 87 (9), 1318–
1330, 1954.
Georg Wittig, 1897
- 1987
niemiecki chemik,
Nagroda Nobla
1979
Georg Wittig, Ulrich
Schöllkopf
Über Triphenyl-phosphin-
methylene
als olefinbildende
Reagenzien.
Berichte der Deutschen
Chem. Ges. 87 (9), 1318–
1330, 1954.
2
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
1. YLIDY – struktura i otrzymywanie
1. YLIDY – struktura i otrzymywanie
Dygresja – jaka jest hybrydyzacja
atomu azotu w amoniaku?
YLIDY
- związki posiadające
na sąsiadujących
atomach ładunek dodatni oraz z ujemny
, przy
czym atom z ładunkiem dodatnim posiada
oktet elektronowy
+CH
3
Br
N
CH
3
H
3
C
H
3
C
CH
3
N
CH
3
H
3
C
H
3
C
Br
Ph Li
N
CH
3
H
3
C
H
3
C
CH
2
H
Br
S
N
2
bardzo mocna
zasada
N
CH
3
H
3
C
H
3
C
CH
2
halogenek metylu
lub 1
o
alkilu
- Ph-H, - LiBr
Ylid azotowy
karboanion stabilizowany wyłącznie indukcyjnie
niezwykle reaktywny!
X
Y
JAK OTRZYMUJE SIĘ
YLIDY?
a) Ylidy azotowe
3
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
YLIDY cd. – ylidy fosforowe
YLIDY cd. – ylidy fosforowe
Dygresja – jaka jest hybrydyzacja atomu
fosforu w fosfanie (fosfinie, fosforowodorze)?
+CH
3
Br
P
Ph
Ph
CH
3
Ph
P
Ph
Ph
Ph
Br
Ph Li
P
Ph
Ph
CH
2
H
Ph
Br
S
N
2
bardzo mocna
zasada
P
Ph
Ph
CH
2
Ph
halogenek metylu
lub 1
o
alkilu
- Ph-H, - LiBr
Ylid fosforanowy
karboanion stabilizowany indukcyjnie i rezonansowo
reaktywny
P
Ph
Ph
CH
2
Ph
sól fosfoniowa
(bromek trifenylo-
metylofosfoniowy)
trifenylometylenofosforan
trifenylofosfina
Dlaczego w ylidach
fosforanowych możliwa jest
stabilizacja rezonansowa,
a w ylidach azotowych nie?
b) Ylidy fosforowe
4
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
YLIDY cd. – ylidy siarkowe
YLIDY cd. – ylidy siarkowe
c) Ylidy siarkowe
+CH
3
I
S
CH
3
CH
3
O
I
S
N
2
bardzo mocna
zasada
halogenek metylu
lub 1
o
alkilu
Ylid sulfoksoniowy
trwalszy i mniej reaktywny niż sulfoniowy
(dlaczego???)
sól sulfoksoniowa
NaH
-H
2
-NaI
S
CH
3
CH
3
O
CH
3
S
CH
3
CH
3
O
CH
2
S
CH
3
CH
3
O
CH
2
+CH
3
Br
S
CH
3
CH
3
Br
S
N
2
bardzo mocna
zasada
halogenek metylu
lub 1
o
alkilu
Ylid sulfoniowy
bardzo reaktywny!
sól sulfoniowa
S
CH
3
CH
3
CH
3
S
CH
3
CH
3
CH
2
S
CH
3
CH
3
CH
2
5
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
YLIDY – cd. - ylidy
stabilizowane
YLIDY – cd. - ylidy
stabilizowane
PPh
3
Ten ylid też jest niezwykle trwały – dlaczego?
+
CH
2
Br
EtOOC
P
Ph
Ph
CH
2
Ph
COOEt
P
Ph
Ph
Ph
Br
S
N
2
Ph
3
P
CH C
O
OEt
halogenek alkilu
z grupą EWG
- H
2
O, - NaBr
- CO
2
tzw. ylid fosforanowy STABILIZOWANY
dodatkowa stabilizacja rezonansowo w wyniku sprzężenia z grupą EWG
mało reaktywny
trifenylofosfina
(lub inna grupa elektronoakceptorowa,
tzw. EWG: np. -COR, -CN)
NaHCO
3
słaba zasada
Ph
3
P
CH C
O
OEt
Ph
3
P
CH C
O
OEt
6
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
2. Reakcje ylidów fosforowych - ogólny schemat reakcji Wittiga:
2. Reakcje ylidów fosforowych - ogólny schemat reakcji Wittiga:
CH
PPh
3
G
+
R
1
C
R
2
O
C
C
PPh
3
O
R
1
G
H
R
2
C
C
G
H
R
1
R
2
P
O
Ph
Ph
Ph
+
tlenek
trifenylofosfiny
(czasem trudno go
oddzielić od alkenu)
YLID
- optymalnie: aldehyd
- ketony nie reagują ani ze stabilizowanymi ylidami,
ani z ylidami otrzymywanymi z halogenków alkilu
- związki karbonylowe mogą być sprzężone z C=C,
mogą zawierać podstawniki np.:
estrowe, OR, OH, NR
2,
NO
2
OKSAFOSFETAN
- wiazanie podwójne w ściśle z
definiowanej pozycji
- alken nie może być tetrapodstawiony
(dlaczego?)
CH
2
X
G
+ PPh
3
CH
2
PPh
3
G
X
zasada
CH
PPh
3
G
halogenek alkilu - optymalnie 1
o
(dla 2
o
- zwykle niskie wydajności)
G = H, alkil, aryl, EWG: -COR, CN itp.
YLID
sól fosfoniowa
„siła napędowa” rozpadu:
tworzenie trwałego wiązania P=O
(529 kJ/mol w Ph
3
P=O)
„siła napędowa” rozpadu:
tworzenie trwałego wiązania P=O
(529 kJ/mol w Ph
3
P=O)
7
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
3. Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu
3. Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu
PROBLEM 1:
W wyniku reakcji Wittiga z udziałem niestabilizowanych ylidów powstają
zwykle alkeny o konfiguracji (Z) – dlaczego?
A) Wyjaśnienie w oparciu o (
BŁĘDNY!
) mechanizm klasyczny:
O
R
H
PPh
3
H
R'
O
R
H
PPh
3
H
R'
PPh
3
H
R'
O
H
R
BETAINA
(w rzeczywistości nie tworzy się)
PPh
3
H
R'
O
H
R
- Ph
3
P=O
H
H
R'
R
Z-alken
8
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu – cd.
Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu – cd.
B) Wyjaśnienie w oparciu o współcześnie akceptowany mechanizm
Wittiga jako addycji uzgodnionej [2 + 2] z udziałem orbtali d-LUMO
Który ze stanów
przejściowych
jest najtrwalszy?
W stanie przejściowym cząsteczki układają się tak, że wiązania podwójne są
względem siebie pod kątem prostym
C
PPh
3
R'
H
C
O
R
H
C
PPh
3
R'
H
C
O
R
H
C
PPh
3
R'
H
C
O
R
H
C
PPh
3
R'
H
C
O
R
H
C
PPh
3
R'
H
C
O
R
H
O
PPh
3
R'
H
R
H
R
R'
H
H
- Ph
3
P=O
nieodwracalnie!
9
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
PROBLEM 1:
W wyniku reakcji Wittiga z udziałem STABILIZOWANYCH ylidów powstają
zwykle alkeny o konfiguracji (E) – dlaczego?
Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu – cd.
Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu – cd.
C
PPh
3
EWG
H
C
O
R
H
O
PPh
3
EWG
H
R
H
R
EWG
H
H
- Ph
3
P=O
odwracalnie!
wolniej niż
odtworzenie
substratów
C
PPh
3
EWG
H
C
O
R
H
O
PPh
3
H
EWG
R
H
R
H
H
EWG
- P h
3
P=O
syzbciej niż
odtworzenie
substratów
DOMINUJ E
10
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
4. Modyfikacje reakcji Wittiga
– reakcja
Hornera-Wadswortha-Emmonsa
OEt
P
EtO
OEt
+
G CH
2
X
OEt
P
EtO
CH
2
O
G
?
reakcja
Arbuzowa
alkilofosfonian dietylu
- optymalnie 1
o
- G = H, alkil, aryl,
EWG: -COR, CN itp.
mocna zasada
(np. Ph-Li)
OEt
P
EtO
CH
O
G
OEt
P
EtO
CH
O
G
YLID FOSFONIANOWY
- bardziej reaktywny niż
ylid fosoforanowy (Wittiga)
- gdy G = EWG może reagować
z aldehydami i ketonami
reakcja
HORNERA
C
C
G
H
R
1
R
2
P
O
O
-
OEt
EtO
+
sól diestru kwasu fosforowego
(łatwo oddzielić od alkenu)
aldehyd lub keton
+
R
1
C
R
2
O
alken
o konfiguracji (E)
(UWAGA : zad. 2F!]
11
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
5. Reakcje ylidów siarkowych
5. Reakcje ylidów siarkowych
S
CH
3
CH
3
CH
2
O
P
Ph
Ph
CH
2
Ph
P
O
Ph PhPh
- O=PPh
3
O
CH
2
S(CH
3
)
2
- S(CH
3
)
2
O
Dlaczego???
(dwie przyczyny…)
12
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
Reakcje ylidów siarkowych – cd.
Reakcje ylidów siarkowych – cd.
- Porównanie reaktywności ylidów suloniowych i sulfoksoniowych
– aspekt stereochemiczny:
O
OH
+H
2
C=S(CH
3
)
2
+H
2
C=SO(CH
3
)
2
O
OH
O
OH
13
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
ZADANIA:
1) Zaproponuj optymalną metodę syntezy poniższych związków
z wykorzystaniem reakcji Wittiga. Jeśli nie jest to możliwe, zaproponuj
metodę alternatywną metodę, w której tworzy się wiązanie węgiel-węgiel
C
A
B
D
14
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
ZAD. 1. cd.
E
O
-jonon
COOEt
F
G
15
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
2) Podaj wzory produktów poniższych reakcji. W reakcji A
pamiętaj o stereochemii procesu!
O
H
3
C
CH
3
H
H
+ PPh
3
A)
O
Ph
H
H
H
+ Ph
3
P-CH-COOEt
B)
+ Ph
3
P-CH-O-CH
3
C)
O
H
3
O
+
16
J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga
3) Jakich produktów można oczekiwać w reakcji karwonu
z podanymi ylidami?
O
H
2
C=S(CH
3
)
2
H
2
C=PPh
3