Кинетика и термодинамика на реакции с енолати

Видяхме как се получават енолати от кетони. А какво се случва, ако започнем с несиметричен кетон? Ето тук има един несиметричен кетон. Отдясно има метилова група. Отляво имаме карбонил, после СН2 и накрая алкилова група R. Това е различно. Ако разгледаме алфа-въглеродите... един алфа-въглерод се намира до карбонилна група. Тук имаме такъв отляво. Това е алфа-въглерод. Тук отдясно също има алфа-въглерод. Когато разгледаме алфа-протоните – при този алфа-въглерод отдясно виждаме три алфа-протони. При алфа-въглеродът отляво има два алфа-протони. Въпросът е кой от тези алфа-протони ще взаимодейства с основата? Отговорът зависи от вида на основата, която използваме, и от условията на реакцията. Ако използваме основа като LDA, литиев диизопропиламид, разглеждахме я в предишното видео, това е много силна основа, в която същевременно има голямо стерично напрежение. Имаме тези големи изопропилови групи, което означава, че LDA ще иска да се приближи до кетона от най-малко засенчената страна. Тук отляво имаме алкилова група, която е много по-обемиста от водорода. Това може да попречи на приближаването от лявата страна. Много по-вероятно е да се приближи от дясната страна, следователно ще отнеме алфа-протон от алфа-въглерода отдясно. Да кажем, че тази несподелена електронна двойка тук отнеме този протон, при което тези електрони се преместват тук и образуват двойна връзка, като изтласкват тези електрони при кислорода. Сега можем да напишем енолатния анион, който ще се получи. Имаме нашия кислород тук горе с три несподелени електронни двойки и отрицателен заряд –1; двойна връзка тук отдясно и после пак имаме два водорода, свързани с този въглерод. Това е нашият енолатен анион. Да проследим тези електрони. Този електрон тук в цикламено се премества и образува двойната връзка. После тези електрони ето тук се преместват при кислорода и се образува енолатът. Тъй като имаме литий, ако искаш, можеш да го запишеш тук. Li+, ето така. Това е енолатният анион, който ще получим. Наричаме го кинетичен енолат. Ще го запиша ето тук. Това е кинетичен енолат. Нарича се кинетичен енолат, защото се формира най-бързо. Спомни си кинетика и скорост. Това е този, който ще се получи най-бързо, защото използвахме LDA за основа и поради избора на нашата основа, както и заради вероятността. При алфа-въглеродът отдясно имаме три алфа-протони, по-голям шанс за взаимодействие, отколкото при тези два протона тук отляво. Кинетичният енолат е този, който се формира най-бързо. Сега да видим получаването на друг вид енолат. Сега да разгледаме депротонирането на алфа-въглерода тук отляво. Този алфа-въглерод тук има два алфа-протона. Нека сега да използваме различна основа. Ще използваме натриев хидрид, значи NA+ Н–, но може да е и калиев хидрид. Те са източници на хидридни аниони, които знаем, че действат като основа. Хидридният анион може да вземе този протон, като остави тези електрони тук, което изтласква тези електрони към кислорода. Сега ще запиша различен енолат. Можем да покажем, че двойната връзка сега е между тези два въглерода. После при този кислород тук горе е отрицателният заряд –1. После тук имаме метилова група. Тук остана един водород. Получихме различен енолат. Пак да проследим някои електрони. Електроните в цикламено се преместиха ето тук, за да образуват двойна връзка, а електроните в синьо се преместват при кислорода. Това е различен енолат, който се нарича термодинамичен енолат. Ще го запиша. Термодинамичен енолат. Хайде да анализираме тези енолати, които се получиха, по отношение на стабилността им. Първо трябва да разгледаме заместването при двойната връзка. Връщам се при кинетичния енолат, търся двойната връзка и гледам колко заместена е тя. Имаме два водорода от тази страна. Тя всъщност не е така заместена, както при термодинамичния енолат. Ако разгледаме двойната връзка при термодинамичния енолат, тук имаме само един водород и имаме R група. Имаме също и тази алкилова група. Това е по-стабилният енолат, който се получава, защото знаем, че по-заместената двойна връзка е по-стабилна. Термодинамичният енолат е по-стабилният енолат. Той е по-заместен. Кинетичният енолат не е така стабилен, но той се образува по-бързо. Отново, можеш да контролираш кой от тези енолати ще се получи чрез вида на основата, която използваш. Сега да разгледаме един пример, в който имаме кетон. Тук ще прибавим две различни основи към нашия кетон. Това е кетонът. Първо да прибавим натриев хидрид. Знаем, че натриевият хидрид поставя нашия кетон под термодинамичен контрол. Когато определим алфа-въглеродите... хайде да го направим. Алфа-въглеродите са тези, които са до карбонилната група. Ето това отдясно ще бъде алфа-въглерод. После и това ще бъде алфа-въглерод ето тук отляво. Сега да определим броя на алфа-протоните. При алфа-въглерода отдясно имаме само един. При алфа-въглерода отляво имаме два алфа-протона. Ако разглеждаме термодинамичен контрол, знаем, че ще се получи по-стабилният енолат, термодинамичният енолат. Знаем, че хидридът ще вземе протон отдясно, като тези електрони остават тук, те изтласкват тези електрони при кислорода. Сега да запишем получения енолат. Тези електрони ще бъдат изтласкани ето тук, а после този кислород тук горе ще има три несподелени електронни двойки. Отрицателен заряд –1. Метиловата група пак е тук, СН3. Тези електрони в цикламено се преместват тук и образуват двойната връзка. Това е термодинамичният енолат. Той е по-заместеният. Поради тази метилова група тук тази двойна връзка е по-заместена, отколкото при енолата, който ще се образува от другата страна. Това е термодинамичният енолат. А какво ще стане, ако използваме нещо като LDA и направим температурата много ниска? Например –78 градуса по Целзий. Тогава ще бъде отнет протон от най-малко стерично засенчената страна, която знаем, че е лявата страна. Тук отдясно имаме тази метилова група. LDA ще се приближи към лявата страна. Ще го напиша. Имаме LDA. Имаме отрицателен заряд –1 при азота. Можем да покажем несподелена електронна двойка, която взима този протон от най-малко стерично засенчената страна. Тези електрони идват тук, тези електрони отиват при кислорода. Сега ще напиша получения продукт. Имаме нашия пръстен. Имаме метилова група ето тук. Имаме двойната връзка ето тук. После имаме кислород с три несподелени електронни двойки и отрицателен заряд –1. И пак можем да запишем тук нашия литий. Това е енолатният анион, който ще се получи. Тези електрони сега ще направя в синьо. Тези електрони се преместват, за да формират двойна връзка. Това е кинетичният енолат. Пак имаме кинетичен и термодинамичен. Кинетичният енолат не е така заместен, защото тук имаме водород. Той не е така заместен, не е толкова стабилен, но се получава при ниски температури и силна стерично засенчена основа като LDA. Ще получим този енолат, когато използваме тази основа и тези условия на реакцията. При малко по-висока температура и основа, която не е стерично засенчена, например натриев хидрид, ще получим по-стабилния енолат, термодинамичния енолат. Можеш да контролираш кой енолат ще се получи, в зависимост от вида на основата, която използваш, както и условията на реакцията.