Intramolecular aldol condensation

Pojďme se podívat, jak lze provést
intramolekulární aldolovou kondenzaci.

Zde vlevo máme 2,4-hexadion, ke kterému
přidáme hydroxid sodný a zahřejeme to.

Tímto vznikne tento produkt vpravo.

Dojde ke vzniku kruhu.

Pojďme označit atomy uhlíků v tomto dionu.

Je symetrický, takže můžeme
začít z libovolné strany.

Tohle bude uhlík číslo
jedna, dva, tři, čtyři, pět a šest.

Je to 2,5-hexadion a přidáním hydroxidu
sodného dojde k deprotonaci alfa-uhlíku.

Potřebujeme najít alfa-uhlíky.

Tento uhlík je vedle karbonylu,
takže může být alfa-uhlíkem.

Uhlík číslo tři je také alfa-uhlík
a tento uhlík je také alfa-uhlíkem,

ale jelikož je molekula symetrická,
tak tento uhlík nemusí nás zajímat.

Můžeme se plně soustředit na
alfa-uhlíky číslo jedna a tři.

Nejdřív se podíváme na deprotonaci
uhlíku číslo jedna.

Hydroxid sodný odtrhne tento alfa-vodík
a ponechá elektronový pár na tomto uhlíku.

Zde máme tento dion
nakreslený v jiné konformací.

Označíme si atomy uhlíků.

Tohle bude uhlík jedna, dva,
tři, čtyři, pět a šest.

Tohle číslování nám pomůže
při kreslení vznikajícího produktu.

Pokud provádíme deprotonaci
na tomto prvním uhlíku,

pak tyto elektrony zůstanou na uhlíku
číslo jedna a vytvoří karbanion.

Tyto purpurové elektrony
zůstanou na prvním uhlíku,

který získá formální náboj minus jedna.

V tomto mechanismu bude
karbanion působit jako nukleofil

a bude atakovat tuto karbonylovou skupinu.

Víme, že v karbonylové skupině
je částečně záporný atom kyslíku

a částečně kladný atom uhlíku,
který je proto elektrofilní.

Nukleofil bude atakovat elektrofil.

Tyto elektrony atakují karbonylový uhlík a
přesouvají tyto elektrony na atom kyslíku.

Nakreslíme výsledek tohoto kroku.

Dojde ke vzniku kruhu, takže
si sem nakreslíme pětičlenný kruh.

Zde máme karbonylovou skupinu
a dojde ke vzniku alkoxidu.

Můžeme uvažovat o protonaci aldolů,
takže sem nakreslíme aldol.

Dále zde máme methylovou skupinu.

Podíváme se na pohyb
některých elektronů.

Purpurové elektrony se přemístily
sem a vytvořily vazbu.

Očíslujeme atomy uhlíků.

Tohle bude uhlík jedna,
dva, tři, čtyři, pět a šest.

Používáme stejný způsob číslováni,
jako pro strukturu vlevo.

Umožní nám to lépe sledovat průběh reakce.

Tohle je aldol,

tohle je alfa-uhlíkem, který
můžeme deprotonovat.

Nakreslíme tento alfa-vodík.

Dále přijde hydroxid fungující
jako báze a odtrhne tento alfa-vodík.

Hydroxid přijímá tento proton.

Tyto elektrony přechází sem
a vytváří tuto dvojnou vazbu,

hydroxid se stává
odstupující skupinou.

Nakreslíme si produkt.

Máme tu kruh.

Zde máme karbonylovou skupinu,
dvojnou vazbu,

a zde máme methylovou skupinu.

Takto vypadá produkt.

Podíváme se na jednotlivé elektrony.

Zde došlo ke vzniku
nové vazby uhlík-uhlík,

ale pokud zde odebereme proton,

pak se modré elektrony můžou přemístit
sem a vytvořit dvojnou vazbu.

Tohle je hlavním produktem reakce.

Uvažovali jsme deprotonaci
tohoto prvního alfa-uhlíku.

Podíváme se, co se stane, pokud
budeme deprotonovat uhlík číslo tři.

Provedeme to zde na novém místě.

Začínáme se stejnou konformací,
kterou jsme měli předtím.

Jedna, dva, tři, čtyři, pět, šest.

Tentokrát deprotonujeme uhlík číslo tři,
proto dojde ke vzniku karbaniontu.

Ukážeme volný elektronový
pár na uhlíku číslo tři,

který proto bude mít
formální náboj minus jedna.

Tohle bude nukleofilem,
který bude atakovat elektrofilní uhlík.

Proto budou tyto elektrony
vytlačeny na atom kyslíku.

Nakreslíme výsledek tohoto kroku.

Tentokrát nám vznikl tříčlenný kruh.

Nejdřív dokreslíme zbytek molekuly
a pak se podíváme, jak to vzniklo.

Zde máme methylovou skupinu,
dále máme atom kyslíku.

Tohle je alkoxid, který
můžeme naprotonovat,

aby došlo ke vzniku aldolu
jako reakčního meziproduktu.

Pojďme očíslovat tyto atomy uhlíků,

přestože to nebude
úplně správné číslování.

Pomůže nám to však sledovat každý uhlík.

Uhlíky očíslujeme červenou barvou.

Jedna, dva, tři, čtyři, pět,

zde je šestý uhlík, pokud
používáme stejné číslování,

jaké jsme používali zde vlevo,
aby to bylo konzistentní.

Tyto purpurové elektrony vytváří vazbu
mezi uhlíkem číslo tři a uhlíkem pět.

Víme, že uhlík tři je alfa-uhlíkem,
který má svůj alfa-vodík.

Může tedy přijít molekula hydroxidu,
která bude fungovat jako báze.

Tento hydroxid odtrhne proton,
ponechá tyto elektrony na atomu uhlíku

a odstoupí ve formě hydroxidu.

Proto druhým možným produktem
je tento tříčlenný kruh.

Dále zde máme methylovou skupinu
a zde máme keton.

Už jsme pomocí purpurových elektronů
vytvořili vazbu uhlík-uhlík.

Pokud odtrhneme tento proton,

tyto modré elektrony se můžou
přemístit sem a vytvořit dvojnou vazbu.

Ukázalo se, že je skutečně možné
vytvořit takto malý kruh.

Ale nedojde k jeho vzniku
ve velkém výtěžku,

protože malé kruhy mají
vysoké úhlové pnutí.

Takže tento produkt
nebude dobře izolovatelný.

Hlavním produktem je tato látka,

která má menší úhlové pnutí
v pětičlenném kruhu.

Dojde ke vzniku malého
množství tříčlenného kruhu,

ale hlavním produktem
bude pětičlenný kruh.

Uděláme ještě jednu
intramolekulární aldolovou kondenzaci,

která bude velmi podobná
předchozímu příkladu.

Vypadá to trochu komplikovaněji,
ale použijeme stejný postup.

Musíme najít alfa-uhlíky, které
budou vedle karbonylové skupiny.

Očíslujeme všechny uhlíky.

První uhlík, druhý, třetí,
čtvrtý, pátý a šestý.

Takže víme, že první
uhlík je alfa-uhlíkem.

Dále třetí uhlík je alfa-uhlíkem.

To samé pro čtvrtý a šestý uhlík.

Tohle jsou všechny možné alfa-uhlíky.

Alfa-uhlíky číslo tři a čtyři poskytnou
kruh s příliš velkým úhlovým pnutím.

Tento případ nebudeme uvažovat.

Takže musí dojít k deprotonaci
buď prvního nebo šestého uhlíku.

Podíváme se na báze.

Používáme zde hydroxid draselný.

Používáme stericky nebráněnou slabší bázi,

takže dojde ke vzniku
termodynamického enolátu,

který je stabilnější, protože má
více substituovanou dvojnou vazbu.

Druhy enolátů jsme probírali
v předchozích videích.

Tato deprotonace,
kterou jsme teď naznačili,

vede ke vzniku kinetického enolátu, který
vzniká rychleji, ale je méně stabilní.

Deprotonace šestého uhlíku vede právě
ke vzniku termodynamického enolátu.

Má více substituovanou dvojnou
vazbu, a proto je stabilnější.

Ale na tomto alfa-uhlíku jsou dva protony.

Báze odtrhne jeden z těchto protonů,

proto se tyto elektrony přemístí sem
a tyto elektrony přejdou na atom kyslíku.

Nakreslíme to samé jenom
na jiné konformaci této látky.

Stejným způsobem,
jak jsme to dělali předtím.

Označíme si jeden z těchto
kyselých vodíků na alfa-uhlíku.

Přijde molekula hydroxidu,
která bude působit jako báze.

Hydroxidový anion.

Náboj minus jedna
si převezme tento proton,

ponechá tyto elektrony zde
a vytlačí tyto elektrony na kyslík.

Tentokrát nakreslíme oxoanion.

Nejdřív nakreslíme vzniklý produkt

a pak se podíváme na pohyb
jednotlivých elektronů.

Zde je karbonylová skupina,
dochází ke vzniku oxoaniontu,

takže nakreslíme náboj minus
jedna na atomu kyslíku.

Zde je dvojná vazba.

A teď dokreslíme ostatní uhlíky.

Došlo ke vzniku termodynamického enolátu.

Podíváme se na dvojnou vazbu a zjistíme,

že tento enolát je stabilnější, jelikož
má více substituovanou dvojnou vazbu.

Pojďme se podívat na jednotlivé elektrony.

Označíme tyto elektrony modrou barvou.

Tyto elektrony přechází sem,

a dále tyto pí-elektrony se přesunou
na atom kyslíku, a vznikne tím oxoanion.

Znovu si připomeneme,
že vzniká termodynamický enolát,

protože reakce je řízena termodynamicky
kvůli použití hydroxidu jako báze.

Vzniklý oxoanion bude dále
fungovat jako nukleofil.

Karbonylová skupina je polarizovaná.

Částečné záporný a částečně kladný náboj.

Takže tyto červené elektrony
se přemístí sem.

Teď se znovu vrátíme k těmto
modrým pí-elektronům.

Probíhá atak na karbonylové skupině,
tyhle elektrony se přesouvají na kyslík.

Nakreslíme výsledek
tohoto nukleofilního ataku.

Dojde ke vzniku pětičlenného kruhu.

Nakreslíme tento pětičlenný kruh.

Zde máme karbonylovou skupinu.

Zde budeme mít tento substituent.

Dojde ke vzniku alkoxidu, který následně
můžeme naprotonovat a získat aldol

a dále zde máme methylovou skupinu.

Podíváme se na pohyb
jednotlivých elektronů.

Oxoanion funguje jako nukleofil,

takže tyto pí elektrony budou
vytvářet tuto novou vazbu.

Je to velmi podobné tomu, jak jsme
to dělali v předchozí reakci

s tím rozdílem, že teď v roli
nukleofilu máme oxoanion.

Tyto elektrony se přemístí sem,
a znovu získáme karbonylovou skupinu.

Podíváme se ještě
na jednotlivé atomy uhlíků.

Tento uhlík je tímto uhlíkem.

Přiřadíme i ostatní uhlíky.

Tento uhlík je tímto uhlíkem.

Tento uhlík je tento uhlík.

Tato struktura už začíná
být docela matoucí.

Vrátíme se k tomuto alfa-uhlíku.

Na tomto alfa-uhlíku je kyselý vodík.

Nakreslíme tento vodík.

Molekula hydroxidu může
odtrhnout tento kyselý vodík.

Nakreslíme to.

Formální náboj minus
jedna přijímá tento vodík,

tyto elektrony se přemísťují sem.

Nakreslíme vzniklé produkty.

Máme pětičlenný kruh.

Zde máme karbonylovou skupinu,
zde je dvojná vazba.

Stereochemie tohoto
substituentu zůstává zachovaná.

Dále tu máme
methylovou skupinu.

Už jsme vytvořili novou vazbu uhlík-uhlík.

Označíme tyto elektrony purpurovou barvou.

Tyto elektrony se přemístí sem a vytvoří
pí-vazbu v produktu.

Tento produkt se nazývá cis-jasmon

a je původcem příjemné vůně
jasmínových květů.

Takže je to velmi hezká
intramolekulární kondenzace

poskytující produkt, který se hodně
používá v parfémovém průmyslu.