תרגול 11 אלפא לקרבוניל

יצירת אימינים ואנאמינים

• אמין ראשוני + קטון/אלדהיד ← אימין ($\ce{C=N}$)
• אמין שניוני + קטון/אלדהיד ← אנאמין ($\ce{C=C-N}$)
• אמוניה ($\ce{NH3}$) ספציפית ← אימין עם $\ce{H}$ על החנקן
• כלל זיהוי: הפחמן בקשר כפול לחנקן = היה פעם קרבונילי
• חיזור עם $\ce{H2/Pd}$: אימין ← אמין שניוני, אנאמין ← אמין שלישוני
• פירוק חזרה: $\ce{H2O/H+}$ ← חזרה לקרבוניל + אמין

הלוגנציה בעמדה אלפא

• תנאים חומציים ($\ce{Br2/CH3COOH}$): נכנס הלוגן אחד בלבד
  • הברום עושה משיכה אינדוקטיבית ← קשה לעשות פרוטונציה נוספת
• תנאים בסיסיים ($\ce{Br2/OH-}$): נכנסים הלוגנים ככמות המימנים על פחמני אלפא
  • כל הלוגן שנכנס מייצב את האנולאט ← קל יותר לקטוף פרוטון נוסף
• המימן האלדהידי אינו מימן חומצי - לא נחשב מימן אלפא
• מנגנון חומצי: דרך אינול / מנגנון בסיסי: דרך אנולאט

אלקילציה עם אנולאט

• בסיס חזק ($\ce{NaH}$, $\ce{NaOH}$) + קטון ← אנולאט (נוקלאופיל)
• אנולאט + אלקיל הליד ← תגובת $\ce{SN2}$
• חובה: אלקיל הליד ראשוני או $\ce{CH3X}$ (שניוני יעשה $\ce{E2}$)
• הפחמן האלקטרופילי: איפה שיושב ההלוגן

תגובת אלדול

עקרונות מנחים

• קטון/אלדהיד + $\ce{OH-}$ + חימום ← תגובת אלדול
• “אם אין עוד נוקלאופילים/אלקטרופילים” ← המולקולה תוקפת את עצמה
• תמיד למספר פחמנים - “אחרת עושים סלט עם התוצרים”
• אלדהיד יותר אלקטרופילי מקטון ← בתערובת הוא האלקטרופיל (הקרבוניל שתוקפים)

מנגנון ותוצרים

• שלב 1: אנולאט תוקף קרבוניל ← β-הידרוקסי קרבוניל
  • פרוטונציה של $\ce{O-}$ ← $\ce{OH}$
• שלב 2 (רק עם חימום): דהידרציה ← $\ce{C=C}$ בעמדה α,β
  • “המימן ו-$\ce{OH}$ יוצאים החוצה”
  • הקשר הכפול תמיד בין פחמן α (עם $\ce{H}$) לפחמן β (עם $\ce{OH}$)
• בלי חימום: נעצרים בתוצר אלדול (עם $\ce{OH}$)

תגובה תוך-מולקולרית

• “רק טבעות של 5 או 6” - אחרות לא יציבות
• ספירת אטומים לבחירת צד: “1,2,3,4,5,6,7 - לא יציב”
• “התגובות האלה הרבה יותר מהירות” - המולקולה כבר באזור

רטרו-אלדול (שאלות הפוכות)

• מחפשים קשר כפול α,β לקרבוניל - “זה השתתף באלדול”
• שוברים את הקשר $\ce{C-C}$ בעמדה β
• צד עם קרבוניל = היה אנולאט (נוקלאופיל)
• צד שני = הופך לקרבוניל (היה אלקטרופיל)

תגובת קלייזן

• אסטר + בסיס אתוקסיד ($\ce{EtO-}$) ← β-קטואסטר
• “הבסיס דומה לקבוצת $\ce{OR}$ של האסטר” - מונע ערבוב תוצרים
• ההבדל המרכזי מאלדול: קבוצת $\ce{OR}$ עוזבת ← נשאר קרבוניל (לא $\ce{OH}$)
• האלקטרונים: עולים למעלה ← חוזרים למטה ← מעיפים $\ce{OR-}$
• התוצר תמיד: קטון בעמדה β לאסטר

רטרו-קלייזן

• מחפשים: דיקטון עם אסטר בצד אחד
• “האסטר שתוקפים אותו הופך לקטון”
• הקשר שנשבר: בין פחמן α לפחמן הקרבונילי

דקרבוקסילציה

• תנאי הכרחי: $\ce{COOH}$ + קרבוניל בעמדה β + “הרבה חום”
• מה יוצא: $\ce{CO2}$ - רק פחמן החומצה הקרבוקסילית
• מנגנון: מצב מעבר טבעתי של 6 אטומים
• התוצר: מאבדים את $\ce{COOH}$, נשארים עם המולקולה

טיפים מהמרצה

סדר עבודה

1. “תמיד למספר פחמנים” - במיוחד באלדול וקלייזן
2. “מציירים קודם מי שתקף” ← יוצאים קשר ← מחברים מי שנתקף
3. זיהוי קבוצות פונקציונליות ← קובע איזו תגובה

זיהוי מהיר

• “המתיל והקטון בהפרש של פחמן אחד” = סימן לאלדול
• קטון עם אסטר באותה מולקולה = קלייזן תוך-מולקולרי
• בנזלדהיד ($\ce{PhCHO}$): “אין עליו מימני אלפא” - תמיד אלקטרופיל

מלכודות נפוצות

• “אלקיל הליד שניוני + בסיס חזק = בעיקר $\ce{E2}$” (לא $\ce{SN2}$)
• $\ce{PCC}$ על כוהל ראשוני: עוצר באלדהיד (לא ממשיך לחומצה)
• טבעת ארומטית: “קשה מאוד לשבור אותה - לא משתתפת”

רטרוסינתזה

• “תמיד להשוות תוצר לחומר התחלתי” - לזהות תוספת/הורדה של פחמנים
• סגירת טבעת? חשוב על אלדול/קלייזן תוך-מולקולרי
• פתיחת טבעת? אוזונוליזה על קשר כפול

האנולאט נוצר אצל מי שיש לו מימני אלפא.

האנולאט תוקף את הקרבוניל. האנולאט = הפחמן הטעון שלילית שמחתחבר לאלקטרופיל (הקרבוניל השני).

בדרך כלל, להבנתי, אלדהיד הוא האלקטרופיל, כי הוא יותר אלקטרופילי מקטון. אלקטרופיל = הקרבוניל שתוקפים.