Reakcja Perkowa

Reakcja Perkowa – reakcja substytucji, w której fosforyn trialkilowy reaguje z α-halogenoketonem, tworząc nienasycony fosforan i halogenek alkilu^[1]^[2]. Została opisana w 1952 r. przez niemieckiego chemika Wernera Perkowa (1915–1994) i współpr.^[3]^[2]^[4]^[5]

Reakcja Perkowa może być niepożądaną reakcją uboczną podczas otrzymywania β-ketofosfonianów w reakcji Michaelisa-Arbuzowa (β-ketofosfoniany wykorzystuje się w reakcji Hornera-Wadswortha-Emmonsa z aldehydami i ketonami do otrzymywania E-alkenów).

Mechanizm reakcji

Pierwszym etapem reakcji Perkowa jest nukleofilowy atak wolnej pary elektronowej atomu fosforu na karbonylowy atom węgla α-halogenoketonu z wytworzeniem nietrwałej betainy. Związek ten ulega przegrupowaniu P−C−O → P−O−C z jednoczesną eliminacją anionu halogenu X⁻, który bierze udział w ostatnim etapie procesu, atakując atom węgla α jednej z grup estrowych, w efekcie czego następuje dealkilacja prowadząca do końcowego triestru kwasu fosforowego i halogenku alkilu^[6].

Siłą napędową reakcji jest utworzenie silnego ugrupowania fosforylowego P=O, którego energia wynosi 137 kcal/mol (573 kJ/mol)^[7].

Zastosowanie

Reakcja Perkowa wykorzystywana jest w syntezie organicznej, m.in. podczas tworzenia nowych wiązań C−C, przegrupowań oraz fosforylacji.

Przykładowe reakcje

Reakcja Perkowa zastosowana została do aktywacji heksachloroacetonu w syntezie pochodnych furanu mających właściwości repelentów^[8]. Reakcja Perkowa zachodzi w pierwszym etapie procesu z wytworzeniem triestru fosforanowego zawierającego ligand pochodzący z heksachloroacetonu. Ester ten ulega transestryfikacji pod wpływem dodanego trifluoroetanolanu sodu, a wydzielony perchlorowany enolan traci anion chlorkowy tworząc zwitterjon będący substratem do ostatniego etapu – cykloaddycji [4+3].

Reakcja Perkowa jest używana w syntezie aktywnych biologicznie pochodnych chinoliny. W zastosowanym substracie rolę grupy odchodzącej pełni ester trifluorooctanowy (zamiast halogenu)^[9].

Arylowe fosforany enolowe powstające z dobrymi wydajnościami (rzędu 90%) w reakcji Perkowa mogą być stosowane jako czynniki fosforylujące, np. do przekształcenia AMP w ADP^[10].

Przypisy

↑ W.W. Perkow W.W., K.K. Ullerich K.K., Fr.F. Meyer Fr.F., Neue Phosphorsäureester mit pupillenverengender Wirkung, „Die Naturwissenschaften”, 39 (15), 1952, s. 353–353, DOI: 10.1007/BF00589945 (niem.).
↑ ^a ^b WernerW. Perkow WernerW., Umsetzungen mit Alkylphosphiten. I. Mitteil.: Umlagerungen bei der Reaktion mit Chloral und Bromal, „Chemische Berichte”, 87 (5), 1954, s. 755–758, DOI: 10.1002/cber.19540870521 (niem.).
↑ W.W. Perkow W.W., K.K. Ullerich K.K., Fr.F. Meyer Fr.F., Neue Phosphorsäureester mit pupillenverengender Wirkung, „Naturwissenschaften”, 39 (15), 1952, s. 353–353, DOI: 10.1007/BF00589945 (niem.).
↑ Frieder W.F.W. Lichtenthaler Frieder W.F.W., The Chemistry and Properties of Enol Phosphates., „Chemical Reviews”, 61 (6), 1961, s. 607–649, DOI: 10.1021/cr60214a004 (ang.).
↑ AlexanderA. Senning AlexanderA., Elsevier's Dictionary of Chemoetymology. The Whys and Whences of Chemical Nomenclature and Terminology, Elsevier, 2006, s. 301, ISBN 978-0-08-048881-3 [dostęp 2020-07-17] (ang.).
↑ Irving J.I.J. Borowitz Irving J.I.J. i inni, Organophosphorus chemistry. XVII. Kinetics and mechanism of the Perkow reaction, „Journal of the American Chemical Society”, 94 (5), 1972, s. 1623–1628, DOI: 10.1021/ja00760a032 (ang.).
↑ A.A. Zwierzak A.A., Zwięzły kurs chemii organicznej, t. 2, Łódź: Politechnika Łódzka, 2007, s. 282 .
↑ BaldurB. Föhlisch BaldurB., StefanS. Reiner StefanS., Hexachloroacetone as a Precursor for a Tetrachloro-substituted Oxyallyl Intermediate: [4+3] Cycloaddition to Cyclic 1,3-Dienes, „Molecules”, 9 (1), 2004, s. 1–10, DOI: 10.3390/90100001, PMID: 18007406, PMCID: PMC6147576 (ang.).
↑ OldřichO. Paleta OldřichO. i inni, New modification of the Perkow reaction: halocarboxylate anions as leaving groups in 3-acyloxyquinoline-2,4(1H,3H)-dione compounds, „Beilstein Journal of Organic Chemistry”, 1, 2005, DOI: 10.1186/1860-5397-1-17, PMID: 16551375, PMCID: PMC1399465 (ang.).
↑ TomohisaT. Moriguchi TomohisaT. i inni, Synthesis and Stability of 1-Phenylethenyl Phosphate Derivatives and their Phosphoryl Transfer Activity, „Letters in Organic Chemistry”, 1 (2), 2004, s. 140–144, DOI: 10.2174/1570178043488482 (ang.).

[Perkow52-1] W.W. Perkow W.W., K.K. Ullerich K.K., Fr.F. Meyer Fr.F., Neue Phosphorsäureester mit pupillenverengender Wirkung, „Die Naturwissenschaften”, 39 (15), 1952, s. 353–353, DOI: 10.1007/BF00589945 (niem.).

[Perkow54-2] WernerW. Perkow WernerW., Umsetzungen mit Alkylphosphiten. I. Mitteil.: Umlagerungen bei der Reaktion mit Chloral und Bromal, „Chemische Berichte”, 87 (5), 1954, s. 755–758, DOI: 10.1002/cber.19540870521 (niem.).

[Perkow-3] W.W. Perkow W.W., K.K. Ullerich K.K., Fr.F. Meyer Fr.F., Neue Phosphorsäureester mit pupillenverengender Wirkung, „Naturwissenschaften”, 39 (15), 1952, s. 353–353, DOI: 10.1007/BF00589945 (niem.).

[Lichtenthaler-4] Frieder W.F.W. Lichtenthaler Frieder W.F.W., The Chemistry and Properties of Enol Phosphates., „Chemical Reviews”, 61 (6), 1961, s. 607–649, DOI: 10.1021/cr60214a004 (ang.).

[Senning-5] AlexanderA. Senning AlexanderA., Elsevier's Dictionary of Chemoetymology. The Whys and Whences of Chemical Nomenclature and Terminology, Elsevier, 2006, s. 301, ISBN 978-0-08-048881-3 [dostęp 2020-07-17] (ang.).

[Borowitz1972-6] Irving J.I.J. Borowitz Irving J.I.J. i inni, Organophosphorus chemistry. XVII. Kinetics and mechanism of the Perkow reaction, „Journal of the American Chemical Society”, 94 (5), 1972, s. 1623–1628, DOI: 10.1021/ja00760a032 (ang.).

[Zwierzak-7] A.A. Zwierzak A.A., Zwięzły kurs chemii organicznej, t. 2, Łódź: Politechnika Łódzka, 2007, s. 282 .

[Föhlisch-8] BaldurB. Föhlisch BaldurB., StefanS. Reiner StefanS., Hexachloroacetone as a Precursor for a Tetrachloro-substituted Oxyallyl Intermediate: [4+3] Cycloaddition to Cyclic 1,3-Dienes, „Molecules”, 9 (1), 2004, s. 1–10, DOI: 10.3390/90100001, PMID: 18007406, PMCID: PMC6147576 (ang.).

[Paleta-9] OldřichO. Paleta OldřichO. i inni, New modification of the Perkow reaction: halocarboxylate anions as leaving groups in 3-acyloxyquinoline-2,4(1H,3H)-dione compounds, „Beilstein Journal of Organic Chemistry”, 1, 2005, DOI: 10.1186/1860-5397-1-17, PMID: 16551375, PMCID: PMC1399465 (ang.).

[Moriguchi-10] TomohisaT. Moriguchi TomohisaT. i inni, Synthesis and Stability of 1-Phenylethenyl Phosphate Derivatives and their Phosphoryl Transfer Activity, „Letters in Organic Chemistry”, 1 (2), 2004, s. 140–144, DOI: 10.2174/1570178043488482 (ang.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]