Ученые ИОХ РАН предложили «обратную» стратегию образования С-О связи

Нуклеофильное замещение при атоме углерода — это фундаментальное органическое превращение. В его хрестоматийной версии нуклеофильный реагент замещает связанный с углеродом атом или хорошо уходящую группу атомов. Нуклеофильное замещение при электрофильном атоме углерода кислородным нуклеофилом является самой широко используемой стратегией для создания связей С-О.

В отличие от этого, нуклеофильное замещение при атоме кислорода встречается гораздо реже, поскольку связи O-X обычно неблагоприятно поляризованы, и богатые электронами атомы кислорода являются плохими мишенями для нуклеофилов. Поэтому «обращенные» подходы, когда углерод-центрированный нуклеофил реагирует с кислородным электрофилом, относительно мало распространены.

Ученые Лаборатории исследования гомолитический реакций и группы теоретичской химии ИОХ РАН совместно с коллегами из Университета штата Флорида (Florida State University) предложили неожиданную альтернативу общепринятым подходам к созданию С-О связей — взаимодействие O-электрофилов, таких как органические пероксиды, с углеродными нуклеофилами. Было обнаружено, что нуклеофильное замещение при атоме кислорода циклических диацилпероксидов электронно-насыщенным атомом углерода енолацетатов с последующим деацилированием приводит к α-ацилоксикетонам с дополнительной карбоксильной группой. Анализ процесса квантово-химическими методами показал, что ключевая стадия протекает как бимолекулярная нуклеофильная реакция замещения (S_N2) при атоме кислорода (S_N2@O). Используемый растворитель CF₃CH₂OH играет двойную роль, помогая на обоих этапах реакционного каскада: он снижает энергию активации S_N2@O за счет образования водородной связи с отдаленным карбонилом и способствует деацилированию промежуточного катионного интермедиата.

Исследование поддержано грантом РНФ 21-13-00205.

Источник:

Vera A. Vil’, Evgenii S. Gorlov, Diana V. Shuingalieva, Artem Yu. Kunitsyn, Nikolai V. Krivoshchapov, Michael G. Medvedev, Igor V. Alabugin, Alexander O. Terent’ev Activation of O-Electrophiles via Structural and Solvent Effects: SN2@O Reaction of Cyclic Diacyl Peroxides with Enol Acetates // J. Org. Chem., 2022, 87, 13980–13989. DOI: 10.1021/acs.joc.2c01634.