Реакция Фаворского

Реакция Фаворского — метод синтеза 1-замещенных пропаргиловых спиртов присоединением терминальных алкинов к карбонильной группе. Открыта А. Фаворским в 1905 г. при изучении взаимодействия фенилацетилена с кетонами в присутствии гидроксида калия^{[1] [2]}.

Реакция Фаворского используется как метод синтеза ацетиленовых спиртов и α,β-ненасыщенных альдегидов и кетонов (через перегруппировка Мейера-Шустера):

Механизм реакции

Реакция идет по механизму нуклеофильного присоединения к карбонильной группе образующегося in situ при депротонировании терминального алкина ацетиленид-аниона:

R¹R²C=O + ^-C≡С-R $\to$ R¹R²C(O^-)-C≡С-R

R = H, Alk, Ar, OEt

Реакцию обычно проводят в с суспензиями гидроксида калия или амида натрия апротонном растворителе (эфир, бензол, диметилформамид и т.п.) при температурах от -70 до +40 °C, при использовании легкокипящих соединений или ацетилена - под давлением 0,4-0,9 МПа. В некоторых модификациях вместо ацетилена используется карбид (ацетиленид) кальция в присутствии гидроксида калия.

Выходы составляют 40-60%.

В реакцию вступают кетоны и некоторые альдегиды, в качестве алкинового компонента используются как замещенные терминальные алкины (в том числе и гетерозамещенные - например, этоксиацетилен^[3] ), так и ацетилен. В последнем случае вследствие депротонирования образующихся 1,1-замещенных пропаргиловых спиртов и их взаимодействия с карбонильным соединением могут образовываться и бис-аддукты - ацетиленовые 1,4-диолы:

R¹R²C=O + ^-C≡СH $\to$ R¹R²C(O^-)-C≡СH

R¹R²C(O^-)-C≡СH + B^- $\to$ R¹R²C(O^-)-C≡С^- + BH

R¹R²C(O^-)-C≡С^- + R¹R²C=O $\to$ R¹R²C(O^-)-C≡С(O^-)R¹R²

В случае алифатических альдегидов протекание реакции осложняется альдольной конденсацией под действием оснований, однако использование в качестве сорастворителя гидроксида калия гексаметилфосфотриамида позволяет синтезировать 1-монозамещенные пропаргиловын спирты с выходами до 70%^[4].

Другой модификацией реакции Фаворского, позволяющей провести энантиоселективное присоединение алкинов к альдегидам, является использование в качестве катализатора трифлата цинка в присутствии (+)-N-метилэфедрина и триметиламина во влажном толуоле, выходы в этом случае достигают 96% при энантиоселективности 89-99%^[5]

Реакция Фаворского обратима, в основных условиях замещенные пропаргиловые спирты могут расщепляться на терминальный алкин и карбонильное соединение (ретрореакция Фаворского)^[6].

Синтетическое применение

Третичные и вторичные ацетиленовые спирты, получающиеся в реакции Фаворского, в условиях кислотного катализа перегруппировываются в α,β-ненасыщенные кетоны и альдегиды (перегруппировка Мейера-Шустера):

Ретрореакция Фаворского используется в синтезе алкинов, в частности, при введении ацетиленовой группы в реакции Соногаширы, когда в качестве алкинового компонента используется коммерчески доступный 1,1-диметилпропаргиловый спирт, после чего от образовавшегося 3-замещенного диметилпропаргилового спирта отщепляется ацетон с образованием целевого алкина^[7]:

R-X + HC≡С-C(CH₃)₂OH $\to$ R-C≡С-C(CH₃)₂OH

R-C≡С-C(CH₃)₂OH $\to$ R-C≡СH + (CH₃)₂C=O

Промышленное применение

Реакция Фаворского лежит в основе одного из используемых в промышленности метода синтеза изопрена - сырья для получения синтетических каучуков. Сам метод синтеза изопрена из ацетилена и ацетона был предложен еще самим Фаворским. В этом методе ацетилен конденсируется с ацетоном с образованием 1,1-диметилпропаргилового спирта с его последующим гидрированием до диметилвинилкарбинола, который далее дегидратируется в изопрен:

(CH₃)₂C=O + HC≡СH $\to$ HC≡С-C(CH₃)₂OH

HC≡С-C(CH₃)₂OH + [H] $\to$ H₂C=СH-C(CH₃)₂OH

H₂C=СH-C(CH₃)₂OH $\to$ HC=С(CH₃)-CH=CH₂

В промышленности используется процесс Snamprogetti/Enichem, в котором конденсация ацетона и ацетилена проводится в жидком аммиаке при 10-40°C под давлением 20-25 атм с едким кали в качестве катализатора^[8].

См. также

1. ↑ Favorsky, A.E. (1905). «Action of potassium hydroxide on mixtures of ketones and phenylacetylene». Zhurnal Russkago Fiziko-Khimicheskago Obshchestva 37: 643–645.
2. ↑ Favorsky, A.E. (1907). «Action de la potasse caustique sur les mélanges des cétones avec le phénylacétylène». Bulletin de la Société Chimique de France 2: 1087–1088.
3. ↑ Heilbron, Ian; E. R. H. Jones, M. Julia, B. C. L. Weedon (1949). «390. Studies in the polyene series. Part XXIX. Ethoxyacetylenic carbinols and their conversion into α,β-unsaturated aldehydes and acids». Journal of the Chemical Society (Resumed): 1823. DOI:10.1039/jr9490001823. ISSN 0368-1769. Проверено 2012-08-17.
4. ↑ И.А. Фаворская, З.А. Шевченко, И.М. Кошкина. ЖОХ. 1967, 3, 2075.
5. ↑ Boyall, Dean; Doug E. Frantz, Erick M. Carreira (2002). «Efficient Enantioselective Additions of Terminal Alkynes and Aldehydes under Operationally Convenient Conditions». Organic Letters 4 (15): 2605-2606. DOI:10.1021/ol026282k. ISSN 1523-7060.
6. ↑ Diederich François Metal-catalyzed Cross-coupling Reactions. — John Wiley & Sons. — P. 226-227. — ISBN 9783527612208
7. ↑ Li Jie Jack Palladium in Heterocyclic Chemistry: A Guide for the Synthetic Chemist. — Elsevier. — P. 211. — ISBN 9780080437040
8. ↑ Weissermel Klaus Industrial Organic Chemistry. — John Wiley & Sons. — P. 117. — ISBN 9783527614592