Georg Wittig, 1897

- 1987

niemiecki chemik,

Nagroda Nobla

1979

Georg Wittig, Ulrich
Schöllkopf
Über Triphenyl-phosphin-
methylene
als olefinbildende
Reagenzien.
Berichte der Deutschen
Chem. Ges. 87 (9), 1318–
1330, 1954.

2

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

1. YLIDY – struktura i otrzymywanie

1. YLIDY – struktura i otrzymywanie

Dygresja – jaka jest hybrydyzacja

atomu azotu w amoniaku?

YLIDY

- związki posiadające

na sąsiadujących

atomach ładunek dodatni oraz z ujemny

, przy

czym atom z ładunkiem dodatnim posiada
oktet elektronowy

+CH

3

Br

N

CH

3

H

3

C

H

3

C

CH

3

N

CH

3

H

3

C

H

3

C

Br

Ph Li

N

CH

3

H

3

C

H

3

C

CH

2

H

Br

S

N

2





bardzo mocna

zasada

N

CH

3

H

3

C

H

3

C

CH

2

halogenek metylu

lub 1

o

alkilu

- Ph-H, - LiBr

Ylid azotowy

karboanion stabilizowany wyłącznie indukcyjnie

niezwykle reaktywny!

X

Y

JAK OTRZYMUJE SIĘ
YLIDY?
a) Ylidy azotowe

3

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

YLIDY cd. – ylidy fosforowe

YLIDY cd. – ylidy fosforowe

Dygresja – jaka jest hybrydyzacja atomu

fosforu w fosfanie (fosfinie, fosforowodorze)?

+CH

3

Br

P

Ph

Ph

CH

3

Ph

P

Ph

Ph

Ph

Br

Ph Li

P

Ph

Ph

CH

2

H

Ph

Br

S

N

2





bardzo mocna

zasada

P

Ph

Ph

CH

2

Ph

halogenek metylu

lub 1

o

alkilu

- Ph-H, - LiBr

Ylid fosforanowy

karboanion stabilizowany indukcyjnie i rezonansowo

reaktywny

P

Ph

Ph

CH

2

Ph

sól fosfoniowa

(bromek trifenylo-

metylofosfoniowy)

trifenylometylenofosforan

trifenylofosfina

Dlaczego w ylidach
fosforanowych możliwa jest
stabilizacja rezonansowa,
a w ylidach azotowych nie?

b) Ylidy fosforowe

4

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

YLIDY cd. – ylidy siarkowe

YLIDY cd. – ylidy siarkowe

c) Ylidy siarkowe

+CH

3

I

S

CH

3

CH

3

O

I

S

N

2

bardzo mocna

zasada

halogenek metylu

lub 1

o

alkilu

Ylid sulfoksoniowy

trwalszy i mniej reaktywny niż sulfoniowy

(dlaczego???)

sól sulfoksoniowa

NaH

-H

2

-NaI

S

CH

3

CH

3

O

CH

3

S

CH

3

CH

3

O

CH

2

S

CH

3

CH

3

O

CH

2

+CH

3

Br

S

CH

3

CH

3

Br

S

N

2

bardzo mocna

zasada

halogenek metylu

lub 1

o

alkilu

Ylid sulfoniowy

bardzo reaktywny!

sól sulfoniowa

S

CH

3

CH

3

CH

3

S

CH

3

CH

3

CH

2

S

CH

3

CH

3

CH

2

5

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

YLIDY – cd. - ylidy
stabilizowane

YLIDY – cd. - ylidy
stabilizowane

PPh

3

Ten ylid też jest niezwykle trwały – dlaczego?

+

CH

2

Br

EtOOC

P

Ph

Ph

CH

2

Ph

COOEt

P

Ph

Ph

Ph

Br

S

N

2

Ph

3

P

CH C

O

OEt

halogenek alkilu

z grupą EWG

- H

2

O, - NaBr

- CO

2

tzw. ylid fosforanowy STABILIZOWANY

dodatkowa stabilizacja rezonansowo w wyniku sprzężenia z grupą EWG

mało reaktywny

trifenylofosfina

(lub inna grupa elektronoakceptorowa,

tzw. EWG: np. -COR, -CN)

NaHCO

3

słaba zasada

Ph

3

P

CH C

O

OEt

Ph

3

P

CH C

O

OEt

6

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

2. Reakcje ylidów fosforowych - ogólny schemat reakcji Wittiga:

2. Reakcje ylidów fosforowych - ogólny schemat reakcji Wittiga:

CH

PPh

3

G

+

R

1

C

R

2

O

C

C

PPh

3

O

R

1

G

H

R

2

C

C

G

H

R

1

R

2

P

O

Ph

Ph

Ph

+

tlenek

trifenylofosfiny

(czasem trudno go

oddzielić od alkenu)

YLID

- optymalnie: aldehyd

- ketony nie reagują ani ze stabilizowanymi ylidami,

ani z ylidami otrzymywanymi z halogenków alkilu

- związki karbonylowe mogą być sprzężone z C=C,

mogą zawierać podstawniki np.:

estrowe, OR, OH, NR

2,

NO

2

OKSAFOSFETAN

- wiazanie podwójne w ściśle z

definiowanej pozycji

- alken nie może być tetrapodstawiony

(dlaczego?)

CH

2

X

G

+ PPh

3

CH

2

PPh

3

G

X

zasada

CH

PPh

3

G

halogenek alkilu - optymalnie 1

o

(dla 2

o

- zwykle niskie wydajności)

G = H, alkil, aryl, EWG: -COR, CN itp.

YLID

sól fosfoniowa

„siła napędowa” rozpadu:

tworzenie trwałego wiązania P=O

(529 kJ/mol w Ph

3

P=O)

„siła napędowa” rozpadu:

tworzenie trwałego wiązania P=O

(529 kJ/mol w Ph

3

P=O)

7

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

3. Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu

3. Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu

PROBLEM 1:
W wyniku reakcji Wittiga z udziałem niestabilizowanych ylidów powstają
zwykle alkeny o konfiguracji (Z) – dlaczego?

A) Wyjaśnienie w oparciu o (

BŁĘDNY!

) mechanizm klasyczny:

O

R

H

PPh

3

H

R'

O

R

H

PPh

3

H

R'

PPh

3

H

R'

O

H

R

BETAINA

(w rzeczywistości nie tworzy się)

PPh

3

H

R'

O

H

R

- Ph

3

P=O

H

H

R'

R

Z-alken

8

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu – cd.

Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu – cd.

B) Wyjaśnienie w oparciu o współcześnie akceptowany mechanizm
Wittiga jako addycji uzgodnionej [2 + 2] z udziałem orbtali d-LUMO

Który ze stanów
przejściowych
jest najtrwalszy?

W stanie przejściowym cząsteczki układają się tak, że wiązania podwójne są
względem siebie pod kątem prostym

C

PPh

3

R'

H

C

O

R

H

C

PPh

3

R'

H

C

O

R

H

C

PPh

3

R'

H

C

O

R

H

C

PPh

3

R'

H

C

O

R

H

C

PPh

3

R'

H

C

O

R

H

O

PPh

3

R'

H

R

H

R

R'

H

H

- Ph

3

P=O

nieodwracalnie!

9

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

PROBLEM 1:
W wyniku reakcji Wittiga z udziałem STABILIZOWANYCH ylidów powstają
zwykle alkeny o konfiguracji (E) – dlaczego?

Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu – cd.

Mechanizm reakcji Wittiga i stereochemia procesu – cd.

C

PPh

3

EWG

H

C

O

R

H

O

PPh

3

EWG

H

R

H

R

EWG

H

H

- Ph

3

P=O

odwracalnie!

wolniej niż

odtworzenie

substratów

C

PPh

3

EWG

H

C

O

R

H

O

PPh

3

H

EWG

R

H

R

H

H

EWG

- P h

3

P=O

syzbciej niż

odtworzenie

substratów

DOMINUJ E

10

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

4. Modyfikacje reakcji Wittiga
– reakcja

Hornera-Wadswortha-Emmonsa

OEt

P

EtO

OEt

+

G CH

2

X

OEt

P

EtO

CH

2

O

G

?

reakcja

Arbuzowa

alkilofosfonian dietylu

- optymalnie 1

o

- G = H, alkil, aryl,

EWG: -COR, CN itp.

mocna zasada

(np. Ph-Li)

OEt

P

EtO

CH

O

G

OEt

P

EtO

CH

O

G

YLID FOSFONIANOWY

- bardziej reaktywny niż

ylid fosoforanowy (Wittiga)

- gdy G = EWG może reagować

z aldehydami i ketonami

reakcja

HORNERA

C

C

G

H

R

1

R

2

P

O

O

-

OEt

EtO

+

sól diestru kwasu fosforowego

(łatwo oddzielić od alkenu)

aldehyd lub keton

+

R

1

C

R

2

O

alken

o konfiguracji (E)

(UWAGA : zad. 2F!]

11

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

5. Reakcje ylidów siarkowych

5. Reakcje ylidów siarkowych

S

CH

3

CH

3

CH

2

O

P

Ph

Ph

CH

2

Ph

P

O

Ph PhPh

- O=PPh

3

O

CH

2

S(CH

3

)

2

- S(CH

3

)

2

O

Dlaczego???
(dwie przyczyny…)

12

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

Reakcje ylidów siarkowych – cd.

Reakcje ylidów siarkowych – cd.

- Porównanie reaktywności ylidów suloniowych i sulfoksoniowych
– aspekt stereochemiczny:

O

OH

+H

2

C=S(CH

3

)

2

+H

2

C=SO(CH

3

)

2

O

OH

O

OH

13

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

ZADANIA:
1) Zaproponuj optymalną metodę syntezy poniższych związków
z wykorzystaniem reakcji Wittiga. Jeśli nie jest to możliwe, zaproponuj
metodę alternatywną metodę, w której tworzy się wiązanie węgiel-węgiel

C

A

B

D

14

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

ZAD. 1. cd.

E

O



-jonon

COOEt

F

G

15

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

2) Podaj wzory produktów poniższych reakcji. W reakcji A
pamiętaj o stereochemii procesu!

O

H

3

C

CH

3

H

H

+ PPh

3

A)

O

Ph

H

H

H

+ Ph

3

P-CH-COOEt

B)

+ Ph

3

P-CH-O-CH

3

C)

O

H

3

O

+

16

J. Wilamowski 2011 - Reakcja
Wittiga

3) Jakich produktów można oczekiwać w reakcji karwonu
z podanymi ylidami?

O

H

2

C=S(CH

3

)

2

H

2

C=PPh

3