Electrophilic Alkylations of Vinylsilanes: A Comparison of α- and β-Silyl Effects

Chemistry - A European Journal, 2013, Volume 20, Issue 4, 1103–1110 published on 16.12.2013
Chemistry - A European Journal
Kinetics of the reactions of benzhydrylium ions (Aryl2CH+) with the vinylsilanes H2C═C(CH3)(SiR3), H2C═C(Ph)(SiR3), and (E)-PhCH═CHSiMe3 have been measured photometrically in dichloromethane solution at 20 °C. All reactions follow second-order kinetics, and the second-order rate constants correlate linearly with the electrophilicity parameters E of the benzhydrylium ions, thus allowing us to include vinylsilanes in the benzhydrylium-based nucleophilicity scale. The vinylsilane H2C═C(CH3)(SiMe3), which is attacked by electrophiles at the CH2 group, reacts one order of magnitude faster than propene, indicating that α-silyl-stabilization of the intermediate carbenium ion is significantly weaker than α-methyl stabilization because H2C═C(CH3)2 is 103 times more reactive than propene. trans-β-(Trimethylsilyl)styrene, which is attacked by electrophiles at the silylated position, is even somewhat less reactive than styrene, showing that the hyperconjugative stabilization of the developing carbocation by the β-silyl effect is not yet effective in the transition state. As a result, replacement of vinylic hydrogen atoms by SiMe3 groups affect the nucleophilic reactivities of the corresponding C═C bonds only slightly, and vinylsilanes are significantly less nucleophilic than structurally related allylsilanes. Die Kinetik der Reaktionen von Benzhydrylium-Ionen (Aryl2CH+) mit den Vinylsilanen H2C═C(CH3)(SiR3), H2C═C(Ph)(SiR3) und (E)-PhCH═CHSiMe3 wurde in Dichlormethan bei 20 °C photometrisch bestimmt. Alle Reaktionen verlaufen nach einer Kinetik 2. Ordnung, und die Geschwindigkeitskonstanten 2. Ordnung korrelieren linear mit der Elektrophilie E der Benzhydrylium-Ionen, wodurch es möglich wird, Vinylsilane in die auf Reaktivitäten gegenüber Benzhydrylium-Ionen aufgebaute Nucleophilieskala aufzunehmen. Das Vinylsilan H2C═C(CH3)(SiMe3), das von Elektrophilen an der CH2-Gruppe angegriffen wird, reagiert um eine Größenordnung schneller als Propen, was darauf hinweist, dass die Stabilisierung des intermediären Carbokations durch den α-Silyl-Effekt wesentlich schwächer ist als die Stabilisierung durch den α-Methyl-Effekt, da H2C═C(CH3)2 103 mal reaktiver ist als Propen. trans-β-(Trimethylsilyl)styrol, das von Elektrophilen an der silylierten Position angegriffen wird, ist sogar etwas weniger reaktiv als Styrol, was zeigt, dass die hyperkonjugative Stabilisierung des entstehenden carbokationischen Zentrums im Übergangszustand noch nicht wirksam ist. Somit beeinflusst der Austausch eines vinylischen Wasserstoffs durch eine SiMe3-Gruppe die nucleophile Reaktivität der betrachteten C═C Doppelbindung nur marginal, und Vinylsilane sind beträchtlich weniger nucleophil als strukturell verwandte Allylsilane.
LMUexcellent
TU München