Grignard Addition to an Ester (Tertiary Alcohol)
エステルへのGrignard2当量付加:安息香酸メチル+EtMgBr(2当量)→(H2O)→ 3-フェニルペンタン-3-オール(第三級アルコール)
R–CO–OR'' + 2 R'MgX → R–C(OH)R'₂(第三級アルコール)
エステルにGrignard 試薬が2当量付加し、ケトンを経て同じ置換基を2つもつ第三級アルコールを与える反応である。
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EtMgBr(1当量目)
Grignardのエチル等価体C20(硬い炭素求核剤電子が余っていて、電子の足りない相手(求電子剤)へ電子対を差し出して結合をつくる化学種。)が安息香酸メチルの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C7を攻撃して新しいC7–C20結合を作る(A)。玉突きでC7=O8のπ電子が酸素O8へ降りて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。(O⁻)になる(B)。C7がsp3の四面体中間体カルボニルに求核剤が付き、炭素がsp3の四面体形になった中間体。になる。Mg²⁺・Br⁻は対イオン。
Q.なぜカルボニル炭素(1,2位)を攻めるのか
A.Grignardは硬い(電荷制御の)炭素求核剤で、部分正電荷が最も大きい硬い求電子点=カルボニル炭素を直接攻める。ギルマン試薬(軟らかい)がエノンのβ炭素を攻める1,4付加と対照的。
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。のO8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C7=O8の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。πを再生し(B)、玉突きでC7–O9結合の電子がO9へ降りてメトキシド⁻が脱離する(B, 脱離矢印)。四面体中間体カルボニルに求核剤が付き、炭素がsp3の四面体形になった中間体。が崩れてケトン(プロピオフェノン Ph–CO–Et)になる。エステル特有の『付加–脱離でケトンへ』の段。
試薬・条件EtMgBr(2当量目)
2当量目のGrignardのエチル等価体C30が、より反応性の高いケトンの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C7を攻撃して新しいC7–C30結合を作る(A)。玉突きでC7=O8のπ電子が酸素O8へ降りて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。(O⁻)になる(B)。C7はエチル2つとフェニルを持つ第三級アルコキシド(Mg塩)になる。
試薬・条件H3O⁺
後処理の酸で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。O8⁻がプロトンH41を受け取り(C)、O40–H41の結合電子がO40へ戻って水になる(B)。中性の第三級アルコール=3-フェニルペンタン-3-オール(Ph–C(OH)(CH2CH3)2)が完成する。
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4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 | C11H16O |
| PubChem 照合 | 未照合 — キャッシュに結果なし |