Kinetický a termodynamický enolát

Už jsme si ukázali, jak připravit enoláty z ketonů. Co se stane, když nebudeme začínat se symetrickým ketonem? Tady máme keton, který není symetrický. Pokud se podíváme napravo, je tu methylová skupina. Nalevo od karbonylu je CH₂ skupina a R - alkylový zbytek. Jsou rozdílné. Podíváme se na alfa uhlíky. Alfa uhlík je vedle karbonylu. Na levé straně je tohle alfa uhlík. Na pravé straně je alfa uhlík tento. Když se podíváme na alfa protony na tomto alfa uhlíku napravo, máme tu tři alfa protony. Na alfa uhlíku nalevo jsou dva alfa protony. Otázkou je, který z těchto protonů si vezme báze? Odpověď se nachází v typu báze, kterou použijeme, a reakčních podmínkách. Můžeme použít bázi jako je LDA, diisopropylamid lithný, o tom jsme mluvili v předchozím videu. Jde o velmi silnou, ale také velmi stericky bráněnou bázi. Máme tu objemné isopropylové skupiny, takže LDA se přiblíží ke ketonu ze stericky méně bráněné strany. Na levé straně je alkylová skupina, která je mnohem objemnější než vodík. To by mohlo rušit, pokud by se LDA přiblížil z levé strany. Je pravděpodobnější, že se přiblíží z pravé strany, tím pádem si vezme vezme jeden z alfa uhlíků na alfa uhlíku napravo. Řekněme, že tento volný elektronový pár si vezme proton, elektrony se posunou sem a vytvoří dvojnou vazbu. Tyhle elektrony přeskočí na kyslík. Nakreslíme si výsledný enolátový anion. Máme tu kyslík se třemi volnými elektronovými páry a záporným nábojem −1. Dvojná vazba je napravo a na tomto uhlíku jsou stále připojeny dva vodíky. Tohle je náš enolátový anion. Podívejme se na tyto elektrony. Růžové elektrony se přesunuly sem a vytvořily dvojnou vazbu. Potom můžeme říct, že se tyhle elektrony přesunuly na kyslík, a vznikl náš enolát. Lithium je tu, takže ho můžeme napsat sem. Li⁺ Tohle je enolátový anion, který dostaneme. Říkáme tomu kinetický enolát. Napíšu to sem. Tohle je kinetický enolát. Říká se mu kinetický enolát, protože se vytvoří nejrychleji. Mluvíme o kinetice a rychlosti. Tenhle se vytvoří nejrychleji, protože jsme použili jako bázi LDA. Celé to je díky volbě báze a díky pravděpodobnosti. Na alfa uhlíku napravo jsou tři alfa vodíky, větší šance, že si vezme jeden z nich spíš než jeden ze dvou nalevo. Kinetický enolát je ten, který se vytvoří nejrychleji. Podívejme na jiný typ enolátu. Zkusíme tentokrát deprotonovat uhlík nalevo. Bude to tento alfa uhlík se dvěma alfa protony. Použijeme tentokrát jinou bázi. Použijeme hydrid sodný, Na⁺H⁻, nebo bychom mohli použít hydrid draselný. Tohle jsou zdroje hydridových aniontů, které mohou fungovat jako báze. Hydridové anionty si mohou vzít tento proton, elektrony zůstávají tady a tyhle elektrony se přesunou na kyslík. Nakreslíme si ještě odlišný enolát. Dvojná vazba je teď mezi těmito dvěma uhlíky. Kyslík máme tady nahoře s formálním nábojem −1. Potom tu máme methylovou skupinu. Nechali jsme tu jeden vodík. Máme jiný enolát. Ještě jednou se podíváme na elektrony. Růžové elektrony se přesunuly sem a vytvořily dvojnou vazbu. Modré elektrony se přesunuly na kyslík. Tohle je jiný typ enolátu a nazýváme ho termodynamický enolát. Napíšu to. Termodynamický enolát. Podívejme se na naše dva enoláty z hlediska stability. Musíme se podívat na substituci na dvojné vazbě. Vrátíme se zpět ke kinetickému enolátu. Podíváme se na dvojnou vazbu a zamyslíme se, jak je substituovaná. Na této straně máme dva vodíky. To není tak substituované jako termodynamický enolát. Pokud se podíváme na dvojnou vazbu termodynamického enolátu, je tu jen jeden vodík a pak tu máme R skupinu. Také je tu tahle alkylová skupina, pokud se nad tím zamyslíme. Tento enolát je stabilnější. Víme, že čím více substituovaná je dvojná vazba, tím je stabilnější. Termodynamický enolát je ten stabilnější, protože je substituovanější. Kinetický enolát není tak stabilní, ale vzniká rychleji. Můžeme mít pod kontrolou, který z enolátů vznikne. Závisí to na bázi, kterou použijeme. Podívejme se na příklad s ketonem. Ke ketonu přidáme dvě rozdílné báze. Tohle je výchozí keton. Nejdříve přidáme hydrid sodný. Víme, že hydrid sodný reaguje s ketonem za vzniku termodynamického produktu. Určíme si alfa uhlíky. Alfa uhlíky jsou ty vedle karbonylu. Tady máme alfa uhlík napravo a tady máme alfa uhlík nalevo. Podívejme se, kolik tu máme alfa protonů. Na alfa uhlíku napravo je to jen jeden. Na alfa uhlíku nalevo jsou tři alfa protony. Víme, že reakce je termodynamická. Vznikne proto stabilnější z enolátů, termodynamický enolát. Hydrid si vezme proton napravo a nechá tam tyhle elektrony. Tyhle elektrony přeskočí na kyslík. Nakreslíme si tenhle enolát. Odsuneme elektrony sem a potom tu máme kyslík se třemi volnými elektronovými páry. Má formální náboj −1. Tady je pořád methylová skupina, CH₃. Růžové elektrony se přesouvají sem a vytvářejí dvojnou vazbu. Tohle je termodynamický enolát. Je substituovanější. Protože je tu methylová skupina, je tato dvojná vazba substituovanější, než kdybychom vytvořili enolát na opačné straně. Máme termodynamický enolát. Pokud použijeme něco jako LDA a hodně snížíme teplotu, až na −78 °C, vezme si proton ze stericky méně bráněné strany. To je naše levá strana. Tady na pravé straně máme methylovou skupinu. Nakreslíme si to. Máme tu LDA. Formální záporný náboj na dusíku je −1. Ukážeme si, jak volný elektronový pár bere tento proton, ten nejméně stericky bráněný. Tyto elektrony se přesunou sem a tyhle přeskočí na kyslík. Ukážeme si produkt tohoto přesunu. Tady máme cyklus. Tady je methylová skupina a tady máme dvojnou vazbu. Kyslík má tři volné elektronové páry a formální náboj −1. A zase sem můžeme nakreslit lithium. Tohle je ten enolátový anion. Podívejme se na elektrony. Tentokrát je vyznačíme modře. Tyhle elektrony se přesunuly sem a vytvořily dvojnou vazbu. Tohle je kinetický enolát. Opět je tu kinetický versus termodynamický. Kinetický enolát není tak substituovaný, protože tu máme vodík. Není tak susbstituovaný, není tak stabilní, ale je preferován za nízkých teplot a se stericky bráněnými bázemi. Připravíme tenhle enolát za použití báze a reakčních podmínek. Za mírně zvýšené teploty a použití stericky nebráněné báze, hydridu sodného, vznikne stabilnější enolát, termodynamický enolát. Podle typu báze a reakčních podmínek máme pod kontrolou, který enolát vznikne.