Moleculus
有機化学リファレンス

Enamine Formation

エナミン生成

エナミン生成:シクロヘキサノン + ピロリジン(第二級アミン)→ 1-(シクロヘキセン-1-イル)ピロリジン(エナミン)+ H2O。第二級アミンの窒素がケトンのカルボニル炭素へ求核付加してカルビノールアミンになり、酸触媒で脱水してイミニウムイオンを経由し、α炭素の脱プロトンで C=C–N をもつエナミンに落ち着く。第二級アミンは窒素上にHが残らず中性イミン(C=N)を作れないため、代わりに隣のα炭素が脱プロトンしてエナミンになる。

全体式

出発物から生成物へ

+
基本形 General Form

反応の基本形

R₂C=O(α-H あり)+ R'₂NH → C=C–NR'₂(エナミン)+ H₂O

第二級アミン・酸触媒・脱水カルボニルへの求核付加–脱水(エナミン化)

第二級アミンがカルボニルに付加・脱水し、窒素にHが残らないため隣のα炭素が脱プロトンしてエナミン(C=C–N)になる反応である。

機構 Mechanism

反応機構(段ごと)

巻矢印はA=攻撃 / B=脱離・π形成 / C=プロトン移動。本文の (A)(B)(C) は図中の同色の矢印を指します。

Step1

アミンの付加(双性イオン:アルコキシド+アンモニウム)

試薬・条件ピロリジン

Step2

プロトン移動(中性カルビノールアミン)

試薬・条件H2O(プロトンの受け渡し)

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この段のあと
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双性イオンのアルコキシドアルコールのO–Hが外れ、酸素上に負電荷を持った陰イオン。強い求核剤・塩基である。O1⁻が水のプロトンH31を奪い(C)、O30–H31の電子がO30へ戻り(B)、同時に生じた水(塩基)の孤立電子対結合に使われず、原子の上に対で残っている非共有の電子対。求核剤として攻める手になる。がアンモニウムN8⁺上のプロトンH9を引き抜き(C)、N8–H9の電子が窒素N8へ戻って中性になる(B)。水を介したプロトンの受け渡しで、電荷の無い中性カルビノールアミン(HO–C–N<)になる。

Step3

OHのプロトン化(脱離基化)

試薬・条件H3O⁺(酸触媒)

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この段のあと
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カルビノールアミンのOH酸素O1が酸からプロトンH41を受け取る(C)、玉突きでO40–H41の電子がO40へ戻る(B)。–OHが–OH2⁺(良い脱離基結合の電子対を持ったまま分子から抜けていく原子や原子団。抜けたあと安定なほど良い脱離基となる。=水)に変わり、脱水の準備が整う。

Step4

水の脱離(イミニウムイオン生成)

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この段のあと
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窒素N8の孤立電子対結合に使われず、原子の上に対で残っている非共有の電子対。求核剤として攻める手になる。がN8–C2の間に二重結合を作りに行き(A)、玉突きでC2–O1⁺の結合電子がO1へ降りて水が脱離する(B, 脱離矢印)。C2=N8⁺ のイミニウムイオンになる。窒素が隣接炭素の正電荷を電子対で安定化できるので、良い脱離基結合の電子対を持ったまま分子から抜けていく原子や原子団。抜けたあと安定なほど良い脱離基となる。化した水を押し出せる。

Step5

α脱プロトン(エナミン完成)

試薬・条件H2O(塩基)

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生成物(完成)
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イミニウム C2=N8⁺ のα炭素カルボニルの隣(α位)の炭素についた水素。塩基で外れやすく酸性を示す。C7上のプロトンH14を水が引き抜き(C)、C7–H14の結合電子がC2=C7の新しい二重結合を作りに行き(B)、玉突きでC2=N8⁺のπ電子が窒素N8へ降りて中性のN(C–N単結合)になる(B)。これでエナミンC2=C7=1-(シクロヘキセン-1-イル)ピロリジンが完成し、触媒反応を速めるが、自身は反応の前後で消費されず再生される物質。の酸が再生される。窒素の孤立電子対結合に使われず、原子の上に対で残っている非共有の電子対。求核剤として攻める手になる。がこのC=Cへ非局在化1つの構造式では描き切れない電子の広がりを、複数の極限構造で表す考え方。して安定。

Q.なぜα炭素C7のHが抜けてエナミンになるのか

A.ピロリジンは第二級アミンでイミニウムの窒素にHが無く、C=N中性イミンを作れない。代わりに隣のα炭素C7のHが抜けてC2=C7のエナミンになる(窒素の孤立電子対がこのC=Cへ非局在化して安定)。

考察

なぜこう進むのか

原理
第二級アミンとケトンは『アミンがカルボニル炭素と酸素が二重結合したC=O構造。炭素が電子不足で、求核剤に攻められる。炭素へ付加してカルビノールアミン→酸で脱水してイミニウム→α炭素カルボニルの隣(α位)の炭素についた水素。塩基で外れやすく酸性を示す。脱プロトン分子が水素イオン(H⁺)を塩基に引き抜かれて手放す操作。プロトン化の逆である。でエナミン(C=C–N)』へ進む。第二級アミンはイミニウムの窒素にHが残らずC=N中性イミンを作れないので、隣のα炭素のHが抜けてエナミンになる(第一級アミンなら窒素にHが残ってC=N中性イミンで止まるのと対照的)。
選択性
Q.なぜイミンでなくエナミンになるのか
A.ピロリジンは第二級アミンなので、イミニウム(C2=N⁺)の窒素にはもうHが無く、C=N中性イミンを作れない。代わりにα炭素(C7)のプロトンが抜けてC2=C7のエナミンになる。窒素の孤立電子対結合に使われず、原子の上に対で残っている非共有の電子対。求核剤として攻める手になる。がこのC=Cへ非局在化1つの構造式では描き切れない電子の広がりを、複数の極限構造で表す考え方。して安定化するのが駆動力。
駆動力
求核的なアミン窒素がδ⁺のカルボニル炭素を攻め、酸が脱水を駆動し、α脱プロトンで中性の共役二重結合と単結合が交互に並び、π電子がひと続きに広がった状態。エナミン(N孤立電子対がC=Cへ非局在化)に落ち着く。水の脱離と共役安定化が駆動力。エナミンは求核的なα炭素を持つ(このα炭素の求核性が Stork エナミンアルキル化で使われる)。
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矢印⇄結合変化の整合整合 — fail=0 / check=0(全5段)
電荷保存保存 — 全段で電荷保存
中間体の鎖の連続連続 — 中間体の鎖が連続
生成物への到達(内部整合)到達 — 看板の生成物が機構中で実際に生成
生成物の分子式C10H17N
PubChem 照合未照合 — キャッシュに結果なし
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