Реакции алкилирования

Нуклеофильное замещение у атома углерода приводит в алифатических соединениях к алкилированию нуклеофила. Такие реакции протекают в организме (IN VIVO) и широко используются в синтетических целях (IN VITRO).

Типичные реакции алкилирования (на примере метилирования) в IN VITRO является алкилирующий агент СН₃J, а в IN VIVO часто выступает – S – аденозилметионин (SAM).

Субстрат + СН₃ – Ŝ – СН₂ – СН₂ – СН – СООН

метионин (нуклеофил) реагент NН₂

О О О СН₃ О Ade

^-O – P – O – P – O – P – O – ^-ООC*СH – СН₂ – СН₂ – S – СН₂

O^- O^- O^-NН ОН ОН

Уходящая группа продукт нуклеофильного замещения

Аналогичные превращения возможны в R-ОН, R-NН₂, R-SН.

Однако здесь надо выделить одно чрезвычайно важное обстоятельство. Реакция SN осуществляется, если уходящий анион стабильнее вступающей – ионы стабильны J^-, B₂^-, Cl^- и хорошо уходящие. Спирты, тиолы и амины содержат плохо уходящие ^–ОН, ^-SH, ^-NH₂.

Для получения С₂Н₅Сl (компонент инголяционого наркоза)

С₂^б+Н₅О^б-Н + NаCl^- =

Так как Сl более стабилен ОН^-

В таких случаях используют общий подход – всегда стремиться уходящую группу из плохо уходящей превратить в хорошо уходящую.

В данном случае это возможно в условиях кислотного катализа.

СН₃ – ^б+СН₂ОН + НСl^- СН₃ – СН – ⁺О – Н + Сl

Хорошо уходящий

СН₃ – ^б+СН₂ – ⁺О – Н + Сl^- СН₃ – СН₃ – Сl + Н₂О

В живых организмах хорошо уходящие группы: фосфат, дифосфат и трифосфат – ионы, где отрицательный заряд делокализуется на многих атомах кислорода. Какой атом в сложной системе будет атакован нуклеофилом? В первую очередь тот электрофильный атом углерода, который связан с лучше уходящей группой.

Многие реакции, происходящие в клетках растений и животных, происходит по S_N. Как уже мы написали синтез S-аденозилметионина являющегося донором СН₃ и отвечает за биологические реакции метилирования в биосинтезе антибиотика тетрациклина, витамина В₁₂, метилирования пиридинового атома азота в никотинамиде.

⁺NН₃