Механизм реакции Вильгеродта-Киндлера

[IB]

Уважаемые коллеги, собственно вопрос состоит в том, какой нынче самый вменяемый вариант механизма объясняющего миграцию тиоамида в конец алкильной цепочки.
Тот хрестоматийный механизм, который приводят сейчас в 99% случаев (см. например http://www.organic-chemistry.org/namedr ... ction.shtm) этого не объясняет. Часто приводят механизмы включающие отщепление/присоединение сероводорода (в последний вариант не очень верится, хотя он был относительно популярным лет 50 назад, причём в весьма вульгарной форме)
Кто-то знает что-то лучше, чем "механизм Кармака" (прикреплён), который с механистической точки зрения более менее корректен (хотя четырёхковалентная сера в промежуточном тиирене напрягает - быть то может, но не тут и не так), но уж больно термодинамически (и не только) странен ?

[Vittorio]

Механизм реакции В-К на текущий момент достоверно неизвестен. Как, впрочем, и для многих других превращений с участием элементной серы, типа реакции Гевальда и проч.
Приаттачиваю самый последний обзор по реакции В-К, там есть определнные соображения, какие-то интермедиаты даже выделили. В целом склоняются к механизму Кармака, хотя меня тииреновые интермедиаты тоже напрягают

[гаер*]

Интересная реакция, её можно изучать и изучать. У нас на ацетилполиароматике в сопоставимых количествах получались тиоморфолиды арилкарбоновых кислот, а на моноароматике - вроде только арилуксусных.

[ChemNavigator]

Интересно,а как проходит реакция если алкильная цепочка содержит вместо -CH2- один -CMe2- фрагмент? Он останавливает миграцию тиогрупп в конец цепи или нет? Например, в соединениях типа Ph-CO-CMe3, Ph-CO-CMe2-CH2-CH3, Ph-CO-CH2-CMe3 и т.д.

[IB]

Механизм реакции В-К на текущий момент достоверно неизвестен. Как, впрочем, и для многих других превращений с участием элементной серы, типа реакции Гевальда и проч.

Спасибо, Vittorio. Как бы там ни было, реакция Гевальда менее загадочна, и можно даже предсказать результат, как один из нескольких простейших возможных гетероциклов. С Вильгеродтом всё менее очевидно, хотя вполне сносно, пока речь идёт от трансформации ацетильных производных. Но когда начинается вот это весёлое движение по цепи, причём с неплохими выходами, начиная с кучи разных субстратов (далеко не только кетонов) - это впечатляет.

Приаттачиваю самый последний обзор по реакции В-К

Спасибо. Обзор этот я видел - честно говоря он не очень впечатляет, хотя, наверное, на таком туманном поле не очень легко сделать что-то стройное и привлекательное.

[IB]

Интересная реакция, её можно изучать и изучать.

Любопытно, ж, ведь верно ? Для меня никакого практического интереса нет - но вот реально интересная реакция.

Интересно,а как проходит реакция если алкильная цепочка содержит вместо -CH2- один -CMe2- фрагмент? Он останавливает миграцию тиогрупп в конец цепи или нет?

Любой непротиворечивый механизм должен утверждать, что останавливает. Но реакция такая загадочная, что может и нет . К меня подобный же вопрос был. Кроме того, интересно, что будет с циклическими кетонами (большие циклы), а так же поли-(али)-циклическими причём не просто элементарными, а разного типа, и с разными заместителями (не обязательно, чтобы замыкалось на ароматику), ну и наконец существует ли гетероатом, который мог бы быть "проводником". Неплохая кандидатская могла бы получиться - причём делать стоит именно в странах не первого научного эшелона, но с хорошими синтетическими традициями. Супернавороченной аналитики не требуется, но головоломка элегантная.

[ChemNavigator]

Любой непротиворечивый механизм должен утверждать, что останавливает.

Почему любой - не любой. Например, если предположить что кетогруппа превращается в полисульфидный дитиоацеталь >C(-S_n-SH)2 то она может образовывать концевые радикалы -S_n-S*, - которые могут атаковать концевые метилы и без движения по цепи.

[Vittorio]

Интересно,а как проходит реакция если алкильная цепочка содержит вместо -CH2- один -CMe2- фрагмент? Он останавливает миграцию тиогрупп в конец цепи или нет? Например, в соединениях типа Ph-CO-CMe3, Ph-CO-CMe2-CH2-CH3, Ph-CO-CH2-CMe3 и т.д.

хороший вопрос. Думаю, будут продукты тиолирования по енолизируемой СН2 группе (если она есть), или реакция не пойдет. Впрочем, в старом обзоре Кармака нашел такое:

[Vittorio]

Спасибо, Vittorio. Как бы там ни было, реакция Гевальда менее загадочна, и можно даже предсказать результат, как один из нескольких простейших возможных гетероциклов. С Вильгеродтом всё менее очевидно, хотя вполне сносно, пока речь идёт от трансформации ацетильных производных. Но когда начинается вот это весёлое движение по цепи, причём с неплохими выходами, начиная с кучи разных субстратов (далеко не только кетонов) - это впечатляет.

В реакции Гевальда более предсказуемы продукты, а с механизмом примерно такая же ситуация. Хотя разнообразие продуктов по Гевальду поменьше, там тоже есть свои подводные камни.
Вот Тебе еще один обзор по Вильгеродту. Он еще более атмосферный , чем предыдущий, но там есть много забавных и неожиданных примеров. Забавно, когда один и тот же реагент на почти одинаковых субстратах может работать как восстановитель или как окислитель

[Vittorio]

Почему любой - не любой. Например, если предположить что кетогруппа превращается в полисульфидный дитиоацеталь >C(-S_n-SH)2 то она может образовывать концевые радикалы -S_n-S*, - которые могут атаковать концевые метилы и без движения по цепи.

тогда возникнет вопрос селективности- а почему именно концевые метилы, чем они лучше неконцевых СН2? опять же- первичные радикалы, некомильфо.
PS коллеги, которые занимались механизмом реакции Гевальда, говорили, что механизм там вряд ли чисто ионный, ловили какие-то интермедиаты, которые сигналили в ЭПР.

[Vittorio]

К меня подобный же вопрос был. Кроме того, интересно, что будет с циклическими кетонами (большие циклы), а так же поли-(али)-циклическими причём не просто элементарными, а разного типа, и с разными заместителями (не обязательно, чтобы замыкалось на ароматику),

насчет кандидатской -хорошая мысль. Осталось только найти соискателя-энтузиаста, т.к. химия эта довольно вонючая

[ChemNavigator]

тогда возникнет вопрос селективности- а почему именно концевые метилы, чем они лучше неконцевых СН2? опять же- первичные радикалы, некомильфо.

Тут всё просто. По сравнению с карбонилом, карбоксил и его производные (те же тиоамиды например) более устойчивы к восстановлению. Поэтому образование карбонилов/дитиоацеталей/тиолов - обратимая реакция, а образование тиоамидов из концевых метилов - нет.

[ChemNavigator]

насчет кандидатской -хорошая мысль.

Начать можно вот с чего - есть такой хорошо известный лабораторный способ получения сероводорода, когда парафины сплавляют с серой. Можно для начала провести эту реакцию в контролируемых условиях и в присутствии морфолина и изучить образующиеся продукты.

[Vittorio]

Начать можно вот с чего - есть такой хорошо известный лабораторный способ получения сероводорода, когда парафины сплавляют с серой. Можно для начала провести эту реакцию в контролируемых условиях и в присутствии морфолина и изучить образующиеся продукты.

Делал сероводород этим методом, он получался с примесью меркаптанов и, возможно, сульфидов.. А в колбе оставался черный пек, после чего посудину оставалось только выкинуть. интуиция мне подсказывает, что добавление морфолина не сильно изменит общую картину.

[ChemNavigator]

Для получения сероводорода серы берут гораздо больше, исходя из реакции:
C_nH_2n+2 + (n+1)S => (n+1)H₂S + nC
- Т.е. 1 атом серы на каждые 2 атома водорода.
Для реакции Вильгеродта-Киндлера серы надо в несколько раз меньше. Да и вместо парафина можно взять более короткие углеводороды С10-С16 (декан, додекан, гескадекан и т.п.), а потом посмотреть что образуется - может там концевые метилы и перейдут в итоге в тиоморфолиды.

[Vittorio]

да, это годно. А у вас есть аспирант, которому можно было это поручить?

[ChemNavigator]

Этот вопрос должен вообще-то быть адресован топикстартеру, а не мне.

[IB]

Любой непротиворечивый механизм должен утверждать, что останавливает.

Почему любой - не любой. Например, если предположить что кетогруппа превращается в полисульфидный дитиоацеталь >C(-S_n-SH)2 то она может образовывать концевые радикалы -S_n-S*, - которые могут атаковать концевые метилы и без движения по цепи.

На мой скромный взгляд потобные трактовки - домыслы. При реальной температуре, при которой проходит реакция Вильгеродта-Киндлера (140С или около того). При таких условиях RS* просто не будет реагировать с алканами.

UPD. C активированными метильными или метиленовыми группами уже кое-как могут, но в таком случае никакого направленного "движения" тиоамида бы не было, была бы куча продуктов, как минимум алкенов, которые бы сами были бы активаторами для дальнейших превращений)

[IB]

Для получения сероводорода серы берут гораздо больше, исходя из реакции:
C_nH_2n+2 + (n+1)S => (n+1)H₂S + nC
- Т.е. 1 атом серы на каждые 2 атома водорода.
Для реакции Вильгеродта-Киндлера серы надо в несколько раз меньше. Да и вместо парафина можно взять более короткие углеводороды С10-С16 (декан, додекан, гескадекан и т.п.), а потом посмотреть что образуется - может там концевые метилы и перейдут в итоге в тиоморфолиды.

Опять таки, на мой взгляд такой подход неинтересен. Реакция парафина с серой начинается при температурах куда выше 200 С, когда там идёт куча конкурентных реакций. Реакция Вильгеродта-Киндлера идёт при температуре гораздо ниже 200С, т.е. их оптимальные температурные режимы не пересекаются. Если делать при 250С, то ничего хорошего в контексте реакции Вильгеродта не будет и однозначного выловить там тоже вряд ли получится - будет одна страшная смола. В этой смоле можно будет найти что-то, но вразумительно это будет только для простейших случаев.

[IB]

Этот вопрос должен вообще-то быть адресован топикстартеру, а не мне.

Я тут как бы не причём . Тема интересная, но я же её не патентую. Аспирантов у меня нет - в лучшем случае я сам себе режиссёр.