условия Sn2 для альфа-окси-галогеналканов

[Регина Дубовицкая]

Здравствуйте!

Пожалуйста, подскажите практические условия для реакции нуклеофильного замещения галогена, а альфа положении к гидроксильной группе ,на алкиламиногруппу!
Конкретнее, интересует оптимальная среда (растворитель) для данного вида реакции и температура / давление!
R-CH2(OH)-СHBr-R' + R''NH -> R-CH2(OH)-CH(NH2R'')R'

[Phobos]

И гидроксил, и хлорид вторичные? Или кто-то сидит на первичном атоме углерода?

[Регина Дубовицкая]

Да, прошу прощения, R, R' и R'' = алкилы или циклоалкилы

[Phobos]

DMF/K2CO3. Добавить при комнатной, затем смотреть, идет ли реакция. Если нет, постепенно повышать температуру. Есть надежда, что из-за стерических помех пойдет именно моноалкиляция, без побочных продуктов. По теории, соседний гидроксил усиливает свойства уходящей группы (облегчая замещение). На практике - вот и проверите:)

[Регина Дубовицкая]

Спасибо, Phobos!
Еще хотелось бы уточнить, простите если вопрос глупый, я не специалистка а только учусь
- вы советуете подщелачивать смесь в диметилформамиде карбонатом калия.
В результате реакции первичного амина и галопроизводного образуется соль вторичного амина. Вот эта соль как я понимаю, менее реакционноспособна чем свободное основание, которое может реагировать с галопроизводным давая побочный продукт. Зачем же использовать карбонат, ведь в присутствии исходного амина pH будет и так щелочным?

[Phobos]

Не образуется селективно соль вторичного амина. Получается в смеси с солью второй молекулы первичного амина. По электронной плотности якобы да, вторичный амин должен быть более сильным основанием, чем первичный. Но из-за стерических факторов и всяких зонтичных эффектов получается, что основность у алкиламинов примерно одинаковая, независимо от степени замещения.
Поэтому и изобрели двухстадийный, но селективный способ алкиляции первичных аминов путем превращения их сперва во вторичные амиды, а потом восстановлением амида до алкила.

[Cherep]

R-CH2(OH)-СHBr-R' + R''NH -> R-CH2(OH)-CH(NH2R'')R'

А что у вас за R и R'

[Регина Дубовицкая]

Cherep, у меня не один конкретный перпарат, а ряд производных общей формулы.
мне нужно перепробовать R и R' = н-бутил, т-бутил, циклогексил и фенил-
, на азоте тоже самое, вместо фенила - метил.
Посоветуете что нибудь?

[chemist]

Такие реакции, как правило, идут через промежуточное образование эпоксида в результате отрыва HBr. Эпоксид реагирует с амином по двум направлениям (по обоим атомам углерода трехчленного цикла), поэтому образуется смесь аминов, к тому же если продукт содержит NH-группу, то могут образоваться "димеры" и пр. Выход - надо защищать ОН-группу хотя бы ацетилированием, а лучше бензилированием.

[StYV]

Уважаемый chemist!
Образование эпоксида из бромгидрина воздействием вторичного амина нереально (даже третичного амина, нужен гидроксид калия и т.д.).
Амин реагирует с эпоксидом строго определенно:
R-CH(O)-CH(2) + R(2)NH = R-CH(OH)-CH(2)-NR(2).
Если у Вас есть ссылки на обратное, с большим интересом познакомился бы с ними - есть в этом некоторая нужда.
С уважением StYV.

[chemist]

Уважаемый chemist!
Образование эпоксида из бромгидрина воздействием вторичного амина нереально (даже третичного амина, нужен гидроксид калия и т.д.).
Амин реагирует с эпоксидом строго определенно:
R-CH(O)-CH(2) + R(2)NH = R-CH(OH)-CH(2)-NR(2).
Если у Вас есть ссылки на обратное, с большим интересом познакомился бы с ними - есть в этом некоторая нужда.
С уважением StYV.

Слабые основания, которые применялись для замыкания этиленгалогенгидринов в эпоксиды:
K2CO3:
LOPP, M.; KANGER, T.; MUERAUS, A.; PEHK, T.; LILLE, Ü.; Tetrahedron: Asymmetry [TASYE3] 1991, 2 (10), 943-944.
BRATILOV, S. B.; KOVALEVA, S. M.; SHCHETININA, T. V.; PETROV, V. V.; POPLAVSKII, V. S.; OSTROVSKII, V. A.; Zh Org Khim [ZORKAE] 1992, 28 (11), 2344-2348.
H G Davies, S S Rahman, S M Roberts, B J Wakefield, J A Winders, J Chem Soc, Perkin Trans 1 [JCPRB4], p. 85, 1987
DBN:
E R Larson, S Danishefsky, J Am Chem Soc [JACSAT], 105 (22), p. 6715, 1983
KOAc:
Smith D G, Smith D J H, Tetrahedron Lett [TELEAY], p. 1249, 1973
GAROFALO, A.; HURSTHOUSE, M. B.; MALIK, K. M. A.; OLIVO, H. F.; ROBERTS, S. M.; SIK, V.; J Chem Soc, Perkin Trans 1 [JCPRB4] 1994 (10), 1311-1321.

Личные наблюдения:
1. Если оксиэтилировать амин этиленхлоргидрином при нагревании, а не при комнатной температуре несколько суток, как описано в методиках, то выход резко снижается - улетает окись этилена.
2. Скорости алкилирования этиленхлоргидрином и этиленброигидрином практически одинаковы.

На Украине есть профессор, которая исследует эту реакция, в. т.ч. стереохимию, напишите те мне в личку, я дам ее координаты.

[StYV]

Уважаемый chemist!
Вы абсолютно правы, когда пишите об использовании карбоната калия, ацетата калия и тому подобных, используемых при получении из галоидгидринов эпоксидов (сам этим пользовался). Но никогда здесь не могут использоваться вторичные и даже третичные амины.
Профессора из Украины, кажется господин Дрюк (если ошибаюсь, то прошу меня извинить) из Днепропетровска знаю по публикациям очень давно. Недавно читал его обзор в Орг. химии. Раньше наши интересы несколько пересекались. Химия эпоксидов чрезвычайно благодатная область.
С уважением StYV.

[chemist]

Уважаемый chemist!
Вы абсолютно правы, когда пишите об использовании карбоната калия, ацетата калия и тому подобных, используемых при получении из галоидгидринов эпоксидов (сам этим пользовался). Но никогда здесь не могут использоваться вторичные и даже третичные амины.
Профессора из Украины, кажется господин Дрюк (если ошибаюсь, то прошу меня извинить) из Днепропетровска знаю по публикациям очень давно. Недавно читал его обзор в Орг. химии. Раньше наши интересы несколько пересекались. Химия эпоксидов чрезвычайно благодатная область.
С уважением StYV.

Образование эпоксида происходит в результате отщепления протона от спиртовой ОН-группы (лимитирующая стадия) и внутримолекулярной атаки образовавшегося О-аниона на углерод, к которому присоединен галоген, при этом он (галоген) замещается на кислород и уходит в среду. И если уж протон от спирта может оторвать такое слабое основание, как Ацетат-анион (рКа=4.79), то тем паче это смогут сделать более оснОвные: и Карбонат-анион (рКа=10.3), и любые алкил-Амины (первичные, вторичные и третичные амины имеют близкие рКа ~10-11). И вообще, Ваше "никогда" в отношении аминов, мягко говоря, несколько некорректно, т.к. упоминаемый мной DBN (1,5-DIAZABICYCLO[4.3.0]NON-5-ENE, CAS[3001-72-7]) и есть не что иное, как третичный амин, правда довольно сильнооснОвный (рКа=13.1).
Мне кажется, что личности раскрывать в форумах не стОит. Я имел в виду другого профессора (женщину), которая занимается именно реакционной способностью эпоксидов, а упомятый Вами профессор в своей книге (1999г.) описал только способы их синтеза и биоактивность, почему-то опустив самое важное для химиков-органиков - их "благодатные" реакции.

[StYV]

Уважаемый chemist!
Вторичные амины реагируют с эпоксидами с образованием аминоспиртов. По поводу третичных аминов - мне не попадались работы по их применению в синтезе эпоксидов из галоидгидринов. Интересно было бы их использовать, тогда во многих случаях исчезнет проблема гомогенности реакционной среды.
С уважением StYV.

[chemist]

Уважаемый chemist!
Вторичные амины реагируют с эпоксидами с образованием аминоспиртов. По поводу третичных аминов - мне не попадались работы по их применению в синтезе эпоксидов из галоидгидринов. Интересно было бы их использовать, тогда во многих случаях исчезнет проблема гомогенности реакционной среды.
С уважением StYV.

Обычные третичные амины сильно нуклеофильны, поэтому присоединяются к эпоксидам (образующимся из хлоргидринов in situ) с образованием производных холина. Чтобы этого избежать и выделить промежуточный эпоксид, берут слабонуклеофильные, но сильноосновные амины, например DBN, о котором я Вам говорил выше.
Можно также уменьшить нуклеофильность гидроксид-аниона, привязав его к полимеру (матричный эффект), для этого используют аниониты типа IRA-400, см.: H Yagi, O Hernandez, D M Jerina, J Am Chem Soc [JACSAT], 97, p. 6881, 1975 или импрегнированный на силикагеле гидроксид (basic SiO2), см. H L Slates, N L Wendler, J Am Chem Soc [JACSAT], 78, p. 3749, 1956.
Интересно, что триазолил-анион образует с бромгидрином как эпоксид (т.е. проявляет себя как основание), так и продукт 2-оксиэтилирования (как нуклеофил), см. Murabayashi A, Makisumi Y, Heterocycles [HTCYAM], 31, p. 537, 1990.
Также надо помнить, что эпоксиды по разному реагирует со свободными аминами и их солями (т.е. в условиях кислотного катализа), т.к. меняется механизм с SN2 до SN1 и активной частицей является уже протонированный эпоксид, находящийся в равновесии с одним из более устойчивых карбкатионов.
Так что, повторюсь, как именно Ваши хлоргидрины будут реагировать с аминами - большой вопрос, но ожидать образования только одного продукта в общем случае не следует.

[StYV]

Уважаемый chemist!
Тема конечно увлекательной получилась. Два первых примера - это все-таки сильные основания. Третий пример более убедителен. Давайте лучше о третичных аминах. К сожалению я не могу пользоваться системой поиска в Бельштейне (электронной, нет доступа), но вот было бы интересно поискать и сколько ссылок при этом получилось. То ли это не реально, то ли совсем не актуально.
Как обычно только практика критерий истины.
С уважением StYV.

[chemist]

Уважаемый chemist!
Тема конечно увлекательной получилась. Два первых примера - это все-таки сильные основания. Третий пример более убедителен. Давайте лучше о третичных аминах. К сожалению я не могу пользоваться системой поиска в Бельштейне (электронной, нет доступа), но вот было бы интересно поискать и сколько ссылок при этом получилось. То ли это не реально, то ли совсем не актуально.
Как обычно только практика критерий истины.
С уважением StYV.

Данные, которые я Вам предоставил, взяты не из БД Бельштейна, а из личной коллекции, у меня туда доступа нет, а вот у Вас в Москве можно найти, к примеру у Хембриджей. Думаю, что это реально (есть же примеры), но не актуально, т.к. вместо эпоксидов получаются производные холина, если брать обычные трет.амины, как я уже говорил.
В общем добавляйте ДБУ или ДБН (минимум 1 моль) и вперед .
Но будут образовываться смеси, ИМХО.

[StYV]

Уважаемый chemist!
Повторяю тема интересная, но на этом с моей стороны дискуссия заканчивается.
Вот так мы и паримся не имея доступа к современным источникам. Даже РЖХим по существу загнулся. Плохо выживать поодиночке. вот этот сайт хоть как-то помогает.
С уважением StYV.

[chemist]

Уважаемый chemist!
Повторяю тема интересная, но на этом с моей стороны дискуссия заканчивается.
Вот так мы и паримся не имея доступа к современным источникам. Даже РЖХим по существу загнулся. Плохо выживать поодиночке. вот этот сайт хоть как-то помогает.
С уважением StYV.

Что-то у Вас настроение какое-то упадническое. Доступ к современной информации часто, как это ни странно, нашего брата только вводит в состояние неполноценности, поскольку многие современные методы кишат очень дорогими реактивами и приборами. Вам надо ехать или чтобы были шашечки нарисованы? Просто тут надо хорошо подумать головой и все встанет на свои места. Не зря японцы своим специалистам на стадии генерации идей запрещают пользоваться научной и патентной литературой - чтоб мозги не забивали известным, а изобретали что-ибудь новое на основе эвристического анализа. Гвоздь в стенку можно забить лазерным молотком с ситемой спутникового наведения и ядерной накачкой, но гораздо проше и удобнее - обычным дедовским молотком . У буржуев есть одна секретная проблема - на одного химика у них куча всякой менеджерской братии, которая, в основном, питается %-ами от затрат химика, т.е. чем больше химик потратит, тем больше они получат. Поэтому те из нас, которые хорошо кумекаут, для них непобедимы и они, бедолажные, часто "тырят" наши идеи, быстренько их патентуя и потом пугают этими бумажками. Двоечники несчастные! Главное - далеко и надолго их посылать по русски и не впадать в уныние (это грех) . Дерзайте и все у Вас получится .

[StYV]

Уважаемый chemist!
Настроение как раз неплохое. Вот сижу сейчас и пью холодненький шампусик - жара в Москве.
По поводу как у нас тырят идеи приведу оччень старый пример. Изобрели наши люди синтез полимеров из цианатов и сдуру опубликовали в западном журнале. А потом решили взять авторское - а им отказ, немцы уже это запатентовали. Вот так.
А в остальном все не так уж и плохо.
Еще раз благодарю Вас за дискуссию.
С уважением StYV.