Thermodynamic Enolate Formation
熱力学的エノラートの生成:2-メチルシクロヘキサノン + NaOEt(EtOH溶媒・0〜室温・加熱/平衡条件)→ 置換の多い側(C1=C2)のエノラート。弱めの塩基で脱プロトン/再プロトンが可逆に起こり、より安定な多置換エノラートが優先する。同じ基質を LDA・−78℃で処理する速度論的エノラート(置換の少ない側)と対になる。
ケトン(α-H)+ 弱めの塩基 ⇌ 熱力学的エノラート(置換の多い側)
脱プロトンが可逆な条件で、より安定な多置換エノラートが優先して得られる反応である。
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。
試薬・条件NaOEt(EtOⁿ⁻・弱めの塩基・平衡条件)
メチルの付いた多置換側の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。C3上の水素H7は、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。C1に隣接して酸性(pKa≈20)。エトキシドO10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H7を引き抜き(C)、C3–H7の結合電子がC1–C3の間に二重結合C1=C3を作りに行き(B)、玉突きでC1=O2のπ電子が酸素O2へ降りてO⁻になる(B)。負電荷がO2までを非局在化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。できることがα水素の酸性の理由。生じるのはメチル置換を含む多置換C=C(C1=C3)をもつ熱力学的エノラートカルボニルの隣(α位)の水素が外れてでき、炭素と酸素に負電荷が広がった陰イオン。で、O⁻とα炭素に負電荷が乗る。
Q.なぜ2つのα炭素のうちメチルの付いた C3 側を抜くのか(C6 側でなく)
A.弱めの塩基NaOEtが平衡(可逆)条件で働くから、どちらのα水素が抜けても再プロトン化分子が水素イオン(H⁺、プロトン)を1つ受け取る操作。酸性条件でよく起こる。してやり直せ、系は最安定のエノラートに落ち着く。C3側を抜くと生じるC1=C3二重結合はメチルとリング炭素で置換が多い(多置換アルケン)ぶん安定なので、こちらが優先する。C6側を抜くと置換の少ない二重結合になり不利。二重結合は置換基が多いほど安定というSaytzeff的な安定性序列が効く。
同じ中間体・対になる選択性・連続する変換など、位置の近い反応です。反応マップで全体の中での位置も見られます。
原子の保存・電子の流れ・生成物への到達を機械で検証しています。妥当な経路は複数ありえます。
| 矢印⇄結合変化の整合 | 整合 — fail=0 / check=0(全1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 | C7H11O- |
| PubChem 照合 | 緑・完全一致(CID 101379347) 2-methylcyclohexen-1-olate |