Карбоновые кислоты 1 МОДУЛЬ 4

1
МОДУЛЬ 4
Карбоновые кислоты
Методы получения
Окисление углеводородов
[O]
CH3 (CH2)nCH3
RiCO2H + RjCO2H
неселективный разрыв углеводородной цепи
O2
Но:
CoAc2/180o/50 атм.
50%
ArCX3
X2
ArCH3
CH3CO2H
hν
t
KMnO4
HO-, t
KMnO4, H+
H3O+
R
ArCO2H
1. O3
2. H2O
X2 = Cl2, Br2
R
R'
RCO2H
R
[O]
RCO2H + R'CO2H
[O] = KMnO4/H+/t, Cr6+/H+/t
Окисление спиртов
[O]
R
OH
RCO2H
[O] = Cr6+/H+, t; Mn7+/H+, t; X2/HO-
2
Из алкилгалогенидов
RMgX
1. CO2
RCO2H
Mg
Li
2. H3O+
RLi
CN
RX
SN2
RCN
H3O+
RCO2H
Окисление альдегидов
[O]
RCHO
RCO2H
[O] = Cr6+/H+, t; Mn7+/H+, t; X2/HO-, O2 (воздух);
Ag+ (реактив Толленса, реакция "серебряного
зеркала"); R'CO3H (реакция Байера-Виллигера)
Реакции диспропорционирования альдегидов
реакция Канницаро (R - не содержит протонов у α-углеродного атома
RCHO
1. HO-
RCH2OH + RCO2H
2. H+
реакция Тищенко
O
RCHO
H3O+
Al(OR')3
R
O
R
RCH2OH + RCO2H
3
Из кетонов
Окисление происходит с разрушением скелета
O
MnO4-, H+
R1H2 C
CH2R2
t
R1CH2CO2H + R1CO2H + R2CH2CO2H + R2CO2H
R'CO3H
O
R1 H2C
O
RCOCH3
CH2R2
X2
HO-
H3O+
RCO2-
R1CH2 CO2H + R2CH2OH
+
CX3H галоформный распад
X = Cl, Br
Перегруппировка Фаворского
O
R
R
H+
O
O
Br2
R
R
HO-
R
R
-H2O
Br
-BrBr
4
O
O-
HO
HO
R
CO2-
CO2H
-
R
R
R
R
R
R
R
Реакция Вильгеродта
S
Ar
N
Ar
O
NH
H3O+
OH
Ar
S
O
Гидролиз производных карбоновых кислот
RCN
H3O+
RCO2Et
RCO2H
RCONH2
CO/Ni(CO)4
Синтез Реппе
R
R
CO2H
CO
CO/Ni(CO)4
R
R
CO2H
CH3OH
3+
o
[Rh ], 180 , 30 атм.
CH3CO2H
99%
OH2
CO
HCO2H
HCO2H
H+
- H2O
O
- H2O
H
+
- H+
CO
-H
OH2
+
OH
HCO2H
H2SO4
H+
- H2O
CO2H
1. CO
2. H2O
- (CH3)CH
Синтез муравьиной кислоты (в промышленности)
NaOH
CO
p, t
HCO2Na
CO2H
H2O
CO
H2SO4
OH
5
+
H3O+
HCO2H
6
Удлинение цепи. Метод Арнта-Айстерта
RCO2H
O-
O
SOCl2
R
H2C
N
N
R
Cl
Cl
O
O
N
N
O
N
N
N
N
R
- H+
N
N
R
R
α-диазокетон
Перегруппировка Вольфа
O
N
N
R
Ag2O
ТГФ/H2O
C
R
кетен
O
H2O
R
CO2H
7
Свойства карбоновых кислот
Тривиальные названия некоторых кислот RCO2H:
R = Н (муравьиная), CH3 (уксусная), C2H5 (пропионовая), C3H7 (масляная),
C4H9 (валериановая), C5H11 (капроновая), C15H31 (пальмитиновая),
C16H33 (маргариновая), C17H35 (стеариновая)
Номенклатурное название кислот – «алкановая» (метановая, этановая, пропановая)
Высокая растворимость в воде, высокая температура кипения
H
O
O
R
R
O
Кислотность
R
±
O
O
O
O
H+
R
OH
H
R
O
O
делокализация заряда
Акцепторные заместители R повышают устойчивость аниона
(и кислотность соответствующей кислоты), доноры - снижают
RCO2H
R
рК
CH3 C6H5 CF3
H
3.75 4.75 4.2 0.2
8
Сила кислоты Х-C6 H2CO2H
2-CO2 H 2-OH 4-NO2 4-CO2 H 3-CO2H 2-CH3 H 3 (4)-CH3 4-OCH3 4-NH2
3.62
3.9
4.49
3.54
4.2 4.3
2.98 3.4
4.92
pK 2.95
X
Отсутствие прямого сопряжения заряженных атомов кислорода
с заместителем в ароматическом кольце
R
R
O
O-
O-
O
"Косвенное" влияние мезомерных заместителей
X
X
донор
CO2-
CO2-
CO2-
CO2O
O2N
акцептор
N
O
9
Влияние орто-заместителя
O
O
O
-H+
O
O
OCH3
H
O
H
O
H
нарушение планарности
(сопряжения)
более устойчивая
ВМВС
Производные карбоновых кислот
Образование солей
PhOH NaOH
O
R
OH
NaHCO3
PhONa
RCO2Na
10
Образование сложных эфиров (реакция этерификации)
RCO2H
R'OH
H+
RCO2R' + H2O
Фишер
R
R
OH
R
OH
R
O
R'
OH
O
R
OH2
± H+
O
R'
O
OH
H2O
R
O
OH
R
O
O
R'
R'
OH
H+
R'
OH
±
OH
R
R'OH
H
±
R
OH
OH
OH
H+
±
O
H+
R'
OH
Все стадии процесса обратимы. Положение равновесия
определяется количеством воды - при проведении
этерификации воду необходимо удалять. В избытке воды
в кислой среде происходит гидролиз эфира по той же самой схеме.
Образование эфиров при взаимодействии карбоновых кислот со спиртами в
условиях щелочного катализа невозможно вследствие того, что первая стадия
процесса – депротонирование карбоксильной группы, а образующийся
карбоксилат-анион является очень слабым электрофилом.
O
O
HO-
R'
R
R
O
R'
- HO-
O
OH
реакция необратима
H
O
H - R'OH
HORCO2H
-H2O
11
RCO2 -
Другие механизмы гидролиза
O
SN1
R'
O
+
R
-
R'CO2-
R
H2O
- H+
ROH
возможно только в случае образования устойчивых катионов аллильного, бензильного, трет-бутильного!
скорость реакции не зависит от рН среды
O
I
SN2
R'
O
LiI
R'CO2-
+ RCH2I
R
DMSO
реакция очень чувствительна к характеру заместителя и позволяет гидролизовать
метиловые эфиры (R =H) в присутствие этиловых (R = CH3)
12
Другие способы получения сложных эфиров
Переэтерификация
в кислой среде
O
R
OR'
H
OH
HO
R"OH
+
R
OH
OR'
OH
R
R
R
+
-H
R
OR"
_ +
+H
R'
OH
OR"
- R'OH
O
R
OR"
OR"
OR'
+
OH
H+
OR"
Все стадии реакции обратимы. Положение равновесия определяется избытком спирта
основный катализ
O
O
R"OH
R
R
OR'
R"OR'O- + R"OH
O
OR'
OR"
R
- R'O
-
OR"
R"O- + R'OH
Положение равновесия определяется избытком спирта
OCOR1
OCOR2
OCOR3
OH
EtOH
+
OH
-
H (EtO )
OH
+
Σ
13
RiCO2Et
1. "биодизель"
2. анализ растительных жиров в виде эфиров
Взаимодействие с диазометаном
RCO2H + H2C
RCO2H
Nu
N
R
- NuH
O-
Nu-
O
-
RCO2- + H3C
N
R
O-
O-
слабый
электрофил
O
R
X
Nu-
OR
Nu
X
R
N
SN2
- N2
RCO2CH3
нет приемлемой уходящей группы кроме
Nu- - карбоновые кислоты и их соли очень
Nu
малореакционноспособны по отношению к
нуклеофилам!
O
- X-
N
если группа Х не способна к депротонированию и является хорошей уходящей,
то реакции с нуклеофилами происходят
Nu легко!
14
Синтез эфиров из хлорангидридов
RCO2H
SOCl2
R
(PCl5, PCl3)
R
R'OH
Cl
O
R
O
O
Cl
OH
+
-H
R'
O
O
R'
Cl
R'
-Cl-
R
O
Cl- - хорошая уходящай группа!
Синтез эфиров из ангидридов
R'
O O
O
R
R'OH
R
O
O
R
R
O
RCO2-
H
- RCO2- H+
RCO2R'
O
- хорошая уходящая группа!
15
Активация карбоксильной группы при этерификации
(конденсация в присутствие дициклогексилкарбодиимида – ДЦК)
H
O
O
R
+
N δ
C
N
RCO2 H
R'
O
N
O
R
O
R'OH
N
H
N
N
H
хорошая уходящая группа
ДЦК
RCO2R'
H
N
H
N
+
(RCO)2O
O
ДЦК
RCO2H
O
R'NH2
ДЦК
R
NHR'
16
Синтез эфиров из солей карбоновых кислот
O
R'X
S N2
RCO2-
R'
R
O
Амиды карбоновых кислот
R'NH2
RCO2 H
RCO2- R'NH3
t
RCONHR' реакция происходит в жестких условиях нет хорошей уходящей группы!
аммонийная
соль
O
R
X
O
R'NH2
-H+
R
NHR'
X
RCONHR'
-X-
если Х - - хорошая уходящая
группа (галогенид-, карбоксилат-,
в некоторой степени
OR), реакция происходит легко
O
N COCl
2
N
N
H
N
RCO2H
N
N
N
N
H
O
N
R'NH2
N
R
N
N
H
RCONHR'
17
Гидролиз нитрилов
в кислой среде
RCN
H3O+
R
C
OH
NH
H2O
-H+
R
NH2
R
OH
R
NH
NH
OH
OH
OH
R
C
RCONH2
C
R
H2O
NH2
-H+
R
OH
OH
H+
R
NH2
OH
NH3
OH
OH
в щелочной среде
δ+
HOR C N
H2O
R
H+
OH
-H+
OH
RCO2H
OH
N
H2O
-HO-
RCONH2
NH
HO-
- NH3
18
O
R
OH
NH2 H
RCN
H2O2
HO
-
H
O
- NH3
-HO-
HORCO2H
H2O
RCO2-
селективный гидролиз нитрилов в амиды
(происходит в более мягких условиях, поскольку
в качестве нуклеофила выступает более сильный,
чем гидроксид-анион - супероксид анион НО2-
RCONH2
Обратная реакция (дегидратация амидов)
SOCl2
RCONH2
RCN
или P2O5
t
Амиды могут быть получены из кетонов (оксимов)
перегруппировкой Курциуса (Бекмана)
O
R
N3NHR
H2 SO4 R
Курциус
O
O
1. NH2 OH
R
2. H+
R
NHR
Бекман
19
Риттер
R
H
RCN
N
R
N
H2SO4
NH
+ H2O
O
- H+
R
Некоторые свойства амидов
O
O
R
R
NH
NH
±
O
H
+
повышенная NH-кислотность
(струтура изоэлектронна карбоксилат-аниону)
O
R
R
NH2
NH2
пониженная основность
O
R'X (SN2)
R'X (SN2)
R'COCl
O
HN
N
O
NaH
R
R
+
R-H
R
R'
R
N
R
R'COCl
O
R
N
O
R'
R
нитрозирование
O
NaNO2
R'
R
N
H3O+
H
20
O
R'
R
N-нитрозоамиды - канцерогены
N
NO
O
O
NaNO2
R
NH2
H2O
R
H3O+
N
-N2,
N
-H+
RCO2H
очень хорошая уходящая группа легко протекающий гидролиз
O
O
R
RMgX
H
N
H
H3O+
N
O
H
R
H
N
RCHO
нет хорошей
уходящей группы
Например:
OCH3
OCH3
OCH3
BuLi
Li
1. HCON(CH3)2
CHO
2. H3O+
OCH3
OCH3
OCH3
21
«Секстетные» перегруппировки
O
X
N
R
N
-
-X
C
O
R
изоцианат
X- - Хорошая уходящая группа
O
R
O
Br2
NH2
HO-
Гофман
Br
R
N
O
RCOCl
N
NaN3
N
R
N
O
HNO2
R
Курциус
O
R
O
1. Ac2O/NEt3
NHOH
2. HO-
R
N
OCOCH3
Лоссен
NHNH2
22
Галогенангидриды
O
R'COCl
F-
RCO2H
RCOCl
- R'CO2H
R
SOCl2, PCl3, PCl5, PBr3
X = Cl, Br
RCOF
X
Ангидриды карбоновых кислот
RCO2Na
RCO2H
RCOCl
SOCl2 (0.5 моль)
O
P2 O5
R
RCO2H не всегда возможно
O
PCl5
R
RCO2Na
O
Другие производные карбоновых кислот
RX
R
CNSN2
RCONH2
NH
SOCl2
HCl
R
C
Cl
имидоилхлорид
N
R'OH/H+
(R'O-)
R
NH
OR'
иминоэфир
NH
R
NH4Cl
R
C
N
NH3
NH2
амидин
NH2OH.HCl
23
NH
H3O+
R
OR'
RCO2R'
NH
NOH
NH2OH
R
R
Cl
NH2
амидоксим
O
O
R
NH
R
NH
O
RCO2Et
N2H4
R
(RCOCl)
NHNH2
RCO2Et
NH2OH
R
ацилгидразид
гидроксамовая
кислота
O
N,N'-диацилгидразид
O
2. R'COCl
1. NaH
RCOCl
N
O
R
NH2OH
R
NH2
O
R'
N,N-диацилгидразид
NHOH
O
NH2
24
Свойства карбоновых кислот и их производных
Пиролиз солей
CO2CO2-
t
Ca2+
O
Электрохимическое окисление (синтез Кольбе)
_
_
+
e
RCO2R R
Реакция Бородина-Хунсдиккера
RCO2Ag
Br2
RBr
Pb(OAc)4
RCO2H
(RCO2)Pb(OAc)3
R
+
R+
Pb(OAc)3
- PbOAc2
- AcO-
- CO2
Например:
O
CO2H
Cl
Pb(OAc)2
Pb(OAc)2
O
LiCl
O
пиридин
25
Восстановление производных карбоновых кислот
RCO2H
RCO2R'
[H]
[H]
[H] = LiAlH4, B2H6, H2/катализатор - в жестких условиях
RCH2OH
NaBH4 - нет
RCH2 OH + R'OH [H] = LiAlH4, Na/EtOH
H2/катализатор - в жестких условиях
NaBH4 - нет
RCONH2 LiAlH4
RCOCl
RCH2NH2
[H]
RCHO
[H] = LiAlH(OR')3, H2 / Pd/BaSO4
1. LiAlH4 (1 экв.)
[H]
RCH2NH2
RCN
RCHO
2. H2O
[H] = LiAlH4, H2/cat, B2H6, NaBH4/Ni
Взаимодействие производных карбоновых кислот с нуклеофильными реагентами
O
-
Nu
?
R
O-
O-
O
Nu-
Nu-
R
- NuH
(X = OH)
O
R
X
26
Nu
R
-X-
Nu
X
Реакция происходит тем легче, чем лучше уходящая группа (вторая стадия - лимитирующая.
Ряд активности производных карбоновых кислот:
галогенангидриды (X = I, Br, Cl) > ангидриды (X = OCOR) > эфиры (X = OR') >>
амиды (X = RNHR') >> кислоты (X = OH, депротонирование!)
Взаимодействие производных карбоновых кислот с металлоорганическими
соединениями
O
R'MgX
RCO2H
RCO2- 1. R'MgX
-R'H
2. H3O+
R
R'
O
1. R'MgX
RCN
2. H3O+
O
R
R
1. R'2CuLi
R'
2. H3O+
R'
RCOCl
RCONH2
1. R'MgX
2. H3O+
R'MgX
-R'H
-
RCONH
O
/Cd2+
R
R'
R'MgX
RCOCl
R'MgX/FeCl3
RCOR'
-78
RCO2R"
-O
R'MgX
«обратный порядок прибавления»
o
O
R'
OR" - R"O
R
27
R
R'MgX
R'
R
R'
O
R'
реакцию практически невозможно остановить на стадии образования кетона более активного, чем сложный эфир, нуклеофила (алкоксигруппа - донор по
мезомерному эффекту, снижающий частичный положительный заряд на атоме
углерода)
HCO2Et
MgCl
- 20o
CHO
«обратный порядок прибавления»
Реакции по α-углеродному атому
Производные карбоновых кислот
OH
O H+
Карбонильные
соединения
O
OH
H+
X
X
нехарактерно, кроме Х = галоген
R
R
O
R
O
O
HO-
B-
+
X -H
R
O
O
X
X
резонансная стабилизация малозначима
(мезомерное влияние гетероатома)
28
Реакция Геля-Фольгарда-Зелинского
RCH2CO2H
Br2
RCHBrCOBr или RCHBrCO2H
P
Br2 + P
PBr3
PBr3
RCH2CO2H
-P(OH)3
HO
HO
Br
Br
Br
O
+
Br
R
-H
Br
RCH2COBr
R
Br
Br
R
RCH2CO2H
RCHBrCO2H
-RCH2COBr
При использовании 1/3 моля красного фосфора продуктом
реакции является галогензамещенный галогенангидрид,
в случае каталитических количеств фосфора – галогензамещённая кислота. Для получения бромангидрида
монобромзамещенной кислоты необходимо 2 моля брома.
Другие способы галогенирования:
RCH2 CO2 H
SO2Cl2
RCHXCO2 H
(Br2/пиридин, Br2/RCOBr, CuBr2)
-Br-
X = Cl, Br
29
Конденсация Кляйзена
Более низкая СН-кислотность сложных эфиров по сравнению с карбонильными
соединениями требует применения более сильного основания - EtO- (NaNH2, NaH, Na)
-
O
O
O
EtO
O
OEt
RCH2CO2Et
EtO
R
R
метиленовая
компонента
O
-EtO-
EtO
EtO
R
R
карбонильная
компонента
O
O
O
O
O
EtOEtO
-EtOH
R
R
EtO
EtO
R
R
R
R
все стадии процесса обратимы, равновесие сдвигается в сторону
образования продукта за счёт солеобразования на последней стадии
30
Перекрестная конденсация
эфир + эфир = β-кетоэфир
O
возможно при отсутствии в молекуле
карбонильной компоненты атомов
водорода у α-углеродного атома в составе R
-
RCO2Et + R'CH2CO2Et
EtO
CO2Et
R
R'
O
ArCO2Et + CH3CO2Et
EtOAr
CO2Et
HCO2Et, (CH3)3CCO2 Et, CF3CO2Et,
(EtO)2CO, (CO2Et)2
Эфир + карбонат = малоновый эфир
O
+ CH3CO2Et
EtO
OEt
NaH
O
EtO
CO2Et
OEt
CO2Et
- EtO-
CO2Et
малоновый
эфир
31
Эфир + формиат = β-альдегидоэфир
R'CH2CO2Et + HCO2Et
CO2Et
NaH
O
R'
б) эфир + кетон = β-дикетон
O
O
R
+ R'CH2CO2Et EtO
O
R'
R
метиленовая карбонильная
компонента
компонента
СН-кислотность кетона заметно выше, чем у сложного эфира (резонансная
стабилизация). Поэтому, применение достаточно сильного основания
позволяет проводить реакцию таким образом, чтобы кетон преимущественно
выступал в качестве метиленовой компоненты.
в) эфир + альдегид
Такую перекрестную конденсацию осуществить, как правило, не удается – альдегид и более
сильная СН-кислота, и значительно более активная карбонильная компонента, чем сложный
эфир. Будет происходить конденсация альдегида самого с собой.
32
а если у альдегида нет протонов у α-углеродного атома?
EtO-
EtOPhCO2Et + PhCH2OH
PhCHO + CH3CO2Et
конденсация
Канницаро
а если сложный эфир сильная СН-кислота?
CO2Et
RCHO
+
CO2Et
NEt3
Кневенагель
CO2Et
CH3CO2Et
R
1. LDA
2. PhCHO
Ph
CO2Et
CO2Et
такая конденсация в принципе возможна, поскольку альдегид не может быть
метиленовой компонентой, а очень сильное основание (и очень слабый нуклеофил!)
может создать большую концентрацию аниона из сложного эфира.
CH2CO2Et + CH3CH2O
CH3CO2Et + CH2CHO
самоконденсация
альдегида
При наличие протона у α -углеродного атома альдегида реакция сильно затрудняется
(осуществима с трудом) вследствие переноса этого протона на анион сложного эфира)
Конденсация Перкина
Ac2O
R
RCHO
AcONa
t
CO2H
R не должен содержать протонов
у α-углеродного атома
O
O
O
O
O
AcONa
R
O
O
OAc
R
CO2
OAc
Ac2O
- AcO-
R
OH
O
O
O
O
R
O
O
E2
R
O
H
O
O
O
O
-
R
O
- AcOH
O
33
O
- AcOH
- AcO-
R
O
-OAc
R = Ph - коричная кислота
Конденсация Дикмана - разновидность конденсации Кляйзена, приводящая к
образованию циклических продуктов
O
OEt
CO2Et
O
EtO
CO2Et
CO2Et
O
OEt
CO2Et
CO2Et
реакция подходит для синтеза 5- и 6-членных циклов
H3 O+
34
межмолекулярная конденсация Дикмана
O
CO2Et
-
EtO2C
OEt
EtO
2
CO2Et
EtO2C
EtO2C
O
OEt
EtO2C
O
OEt
EtO2C
CO2Et
CO2Et
O
EtO2C
O
CO2Et
O
CO2Et
EtO
Реакции дианионов
CO2R
CO2
R
CO2H
O
OEt
O
EtO
EtO2C
NaNH2
(LDA)
R
CO2-
R'X
CO2-
- 78 oC
SN2
R
CO2-
CO2Et
35
Ацилоиновая конденсация
O
CO2Et
n(H2C)
CO2Et
OEt
Na
эфир
O
OEt
n(H2C)
n(H2C)
OEt
OEt
O
O
O
O
Na
n(H2C)
O
-2OEt-
OH
H2O
n(H2C)
O
n(H2C)
ацилоин
реакция пригодна для получения макроциклов
O
36
Дикарбоновые кислоты
Производные угольной кислоты
C
COCl2
CO + Cl2
t
фосген
ROH
O
CCl4 + SO3
RNH2
O
O
O
ROH
RO
RNH2
Cl
OR
карбонат
OR
Cl
NHR
хлорформиат
RHN
NHR
мочевина
ROH
O
RONa
O
CO2
t
NaO
H3O+
OR
ROH
- CO2
Мочевина (карбамид)
O
CO2 + NH3
t
P
H2 N
H2O
(медленно)
NH2
RO
NHR уретан
37
O
CaC2
NH4 CNS
N2
H2NCN
H2N
NH4 CNO
Велер
O
NH
H2O
NH2
NH2
NH3
CO2
S
H2
N
H2N
t
t
H2S
t
H2O
CN2Ca
O
t
H2N
NH2
N
H
NH2
биурет
гуанидин
Свойства мочевины
H2 N
- H+
H2 N
NH
сравнительно высокая
кислотность
N2 + CO2 + H2O
O
O
O
H2O
H2N
NH2
низкая основность и нуклеофильность
O
HNO2
H2 N
NH2
NH3CH3 Cl
NH2
t
-
HO
H2N
O
NHCH3
NH3
- NH3
H2N
N
H
38
O
H2N
O
NaNO2
N
H
H2N
H3O+
N
нитрозометилмочевина - канцероген.
Реакция происходит по этому атому азота
вследствие донорного влияния метильной группы
NO
O
O
HOH2N
OH
H2O
H3C
N
H2N
NO
N
N
_
O
N
O
N
- HOO-
H2N
O-
-
H
OH
- H2O
H2C
N
N
- HO
-
H2C
HON
NO
N
H2C
N
N
диазометан
OH
ArO2S
N
CH2N2
раствор
диазометана в эфире
концентрированный
водный раствор KOH
NNH2
RCO2H
CH2N2
N2
RCO2CH3
39
O
2CH2N2
HgO
N2
RCOCl
- CH3Cl
- N2
ROH
CH2N2
R
ROCH3
BF3
CO2H
H
N
O
N
H
NH2
t
O
N
H
O
O
O
CH2O
NH2
H2N
N
H
O
N
H
N
H
N
O
OH
N
H
N
H
мочевино-формальдегидные смолы
n
N
O
барбитуровая
кислота
парабановая
кислота
H2N
NH
CO2H
H2N
t
O
O
CO2H
O
O
CO2H
n
n
Изоцианаты, изотиоцианаты
Синтез
O
COCl2
ArNH2
Ar N
Cl
t
40
N
C
O
Ar
O
H
OH
ArNH
CH3NH2
COCl2
t
N
C
O
N
H
O
"севин" - гербицид
Бхопальская катастрофа — последствия аварии на химическом заводе Union
Carbide в индийском городе Бхопал (штат Мадхья-Прадеш) ранним утром 3 декабря
1984 года, повлёкшей смерть, по крайней мере, 18 тысяч человек, из них 3 тысячи
человек погибли непосредственно в день трагедии, и 15 тысяч — в последующие
годы. По различным данным, общее количество пострадавших оценивается в
150—600 тысяч человек. Эти цифры дают основание считать бхопальскую
трагедию крупнейшей в мире техногенной катастрофой по числу жертв
CSCl2
ArNH2
N
41
изотиоцианаты
S
Ar
1. NaNO2/H3O+, 0 oC
CS2
2. NaN3
PPh3
ArN3
N
Ar
- N2
t
O
R
C
RNCO
бензол
N3
PPh3
Курциус
Взаимодействие с нуклеофильными реагентами
Nu
C
N
R
N
C
H
Nu-
X
R
C
HN
R
C
N
O
X
X = O, S
X
C
HN
R
OR'
R'OH
N
O
R
Nu
+
Nu
R
HN
X
C
NHR'
R'NH2
R
C
O
H2O
O
HN
R
C
OH
- CO2
RNH2
Промышленно-важные диизоцианаты – мономеры для полимеров (полиуретанов)
OCN
NCO
(H2C)6
NCO
NCO
OH
NCO
+
O
OH
H
N
O
NCO
O
N
H
n
O
OCN
N
O
NCO
N
N
O
NCO
OH
OH
сетчатый полиуретан
42
43
Производные тиоугольной кислоты
S
-
RNH2
С+S
CS2
S
R'X
R
S
HO-
N
H
R'S
S
S
RX
R
-S
N
H
дитиокарбаматы
H+
RONa
R
SN2
O
R
R'S
SN2
O
ксантогенаты
S
R
N
R
R
S
-
S
Cl2
S
R
N
N
R
S
S
R
тиурамдисульфиды (R = Et - "эспераль", "торпеда")
RMgX
1. CS2
2. H2O
S
R
SH
Синтез меркаптанов с использованием тиомочевины
S
S
NH2 SN2
NH
NH3
RX
H2 N
44
RSH +
H2 N
NH2
H3 N
X-
NH2
«Настоящие» дикарбоновые кислоты
CO2H
Щавелевая
CO2H
CO2H
CO2H
CO2H
CO2H
Малоновая
янтарная
CO2H
CO2H
CO2H
CO2H
глутаровая
Адипиновая
Методы синтеза
HCO2Na
CH3CO2H
Cl2
P
ClCH2CO2H
1. NaOH
2. NaCN
t
+
CO2Na
H3O
CO2Na
CN
CO2H
CO2H
+
H3 O
CO2Na
CO2H
CO2H
_
+e
OH
OH
O
EtO-
+ CH3CO2Et
EtO
CO2Et
OEt
RCH2CO2H
CO2H
+
H3O
CO2H
CO2Et
CO2H
1. LDA
R
2. CO2
CO2H
3. H2O
Br
CN
H3O
NaCN
Br
CN
CO2H
O
O
O2
V2O5
O
OH
O
или
n(H2C)
CO2H
+
n(H2C)
H2
Pd/C
O
O
или
n(H2C)
O
[O]
HO2C
CO2H
(CH2)n
45
CO2 -
CO2 Et
_e
+
CO2Et
CO2Et
(CH2)n
N
N
COCl
+
CO2Et
Кольбе
(CH2)2n+2
(CH2)n
46
O
NEt3
CO2Et
(CH2)n
1. H3O+
2. HO
HO2C
HO2C
(CH2 )5
O
(CH2)5
1. N2H4
(CH2)n
(CH2)n 2. HO
3. H+
HO2C
HO2C
-
Свойства дикарбоновых кислот
Кислотность
кислота
рК1
рК2
щавелевая
1.27
4.23
малоновая
2.87
5.70
янтарная
4.16
5.61
глутаровая
4.34
5.27
Причины:
•Индуктивный эффект карбоксильной
группы.
•Внутримолекулярная водородная
связь, стабилизирующая анион.
H
O
O
H
OO
оксалат-анион
O
O
OO
малонат-анион
46
легкость окисление щавелевой кислоты
CO2H
KMnO4
CO2H
CO2Et
CO2Et
CO2 + H2O
диэтилоксалат - сложный эфир, не имеющий атомов водорода у
α -углеродного атома - активная карбонильная компонента
в перекрестных конденсациях Кляйзена
H2O
Дегидратация
O
C
C
C
P2O5
t
O
CO2H
CO2H
H
O
CH3CO2H
OH
O
Декарбоксилирование
HO
~ 100o
-CO2
O
-CO2
CH3CO2H
HO
Синтетические применения малонового (натрмалонового) эфира
CO2H
CO2H
EtOH
H+
CO2Et
CO2Et
EtONa
EtO2C
Na+
EtO2C
устойчивый анион индуктивное влияние двух
акцепторных групп
CO2H
t
R
47
R
CO2H
CO2H
H3O+
CO2Et
CO2Et
CO2Et
RX
R
SN2
CO2Et
1. EtO2. R'X
CO2Et
R
R'
+
H3O
t
CO2Et
R
CO2H
R'
R, R' = алкил
CO2Et
ClCH2CO2Et
EtO2C
CO2Et
CO2Et
+
CO2H
H3O
t
CO2Et
CO2H
Br
CO2Et
0.5 M
CO2Et
Br
CO2Et
Br
0.5 M
Br
EtONa (2 M)
CO2H
H3O+
CO2Et
t
EtO2C
CO2H
CO2Et
CO2Et
CO2Et
H3 O+
t
CO2H
49
Нуклеофильное присоединение к акцептороно-замещенному алкену (Михаэль)
+
X
CO2Et EtO- (cat)
CO2Et EtOH
X = CO2Et, COR, NO2, C
EtOH
CO2Et
X
CO2Et
CO2Et
CO2Et
EtO-
t
X
X
H3O+
CO2H
N
Например:
CO2Et
EtO2C
+
O
EtO2C
CO2Et EtO- (cat)
H3O+
CO2Et
CO2Et EtOH
O
CO2Et
CO2Et
CO2H
O
CO2H
CO2Et
CO2Et
I2
EtO2C
CO2Et
EtO2C
CO2Et
CO2Et
+
H3O
t
CO2H
CO2H
t
50
CO2Et
R
I2
CO2Et
EtO2C
CO2Et
R
R
EtO2C
CO2Et
Янтарная кислота
CO2H
R
CO2H
H3O+
t
O
O
CO2H
P2O5
t
R
CO2H
O
P2O5
t
CO2H
CO2H
O
O
O
O
CO2H P O
2 5
t
CO2H
n(H2C)
O
(CH2)nO
Некоторые свойства ангидридов дикарбоновых кислот
O
O
RO
RO-
O
CO2-
O
CO2CH3
O
O
моноэфир
дикислоты
CH3OH
H+
CO2CH3
CO2CH3
O
NBr
NH3
Br2/HO-
NH
0 oC
O
NBS
Br2/HO-
CONH2
O
a - гидролиз
b - расщепление Гофмана
t a
CO2-
b
CONH2
NH2
Применение конденсации Дикмана в синтезе
O
EtO-
CO2Et
CO2Et
CO2 H
NH3
O
t
O
CO2 -
CO2Et
51
O
O
O
O
CO2Et H3O+
RX/EtO-
R
SN2
β-кетоэфир
HO-
t
CO2-
-O
2C
R
t
R
52
реакция конденсации обратима!
O
EtO
R
O
EtOCO2Et
R
CO2Et
t
CO2Et
CO2Et
CO2Et
CO2Et
R
R
более
устойчивый анион
R
R
R
OEt
-EtO
1. EtO-
-
O
O
CO2Et
O
CO2Et
H3O+
t
O
2.R'X
EtO2C
R
R'
R'
HOt
R'
R
CO2H
CO2H
O
53
R
O
CO2 Et
O
EtO2C
EtO2C
EtO-
1. EtOCO2Et
CO2 Et
H3O+
t
O
R
R
2. RX
O
O
CO2Et
CO2H
CO2H
O2
Co2+
CO2H
2+
Co
фталевые
кислоты
толуиловые
кислоты
Br
CO2H
CONEt2
1. Mg / эфир
2. CO2
3. H3O+
HOt
R
Ароматические кислоты
O2
R
ДЭТА
CO2H
CO2H
54
O
CO2H
O2
H3O+
O
V2O5
CO2H
фталевая кислота:
диэтилфталат (репеллент)
O
CO2H
CO2H
KOH/400o
CO2H
1.
2. H3O+
HO2C
терефталевая кислота
O
HO2C
H2O2
CaO
t
AcOH
CO2H
дифеновая
кислота
флуоренон
55
CO2H
графит
HO2C
HNO3
CO2H
HO2C
CO2H
t
HO2C
CO2H
CO2H
CO2H
меллитовая
кислота
графит
пиромеллитовая
кислота
Свойства
O
CO2H
CH3O-
O
NH3
O
NaOBr
NH
t
CO2H
t
NH2
CO2CH3
O
O
фталимид
антраниловая кислота
HO
Ph
56
O
O
OH
PhH
PhOH
CO2H
O
ZnCl2
AlCl3
O
O
O
Zn
HO-
O
O
фенолфталеин
фталид
Ph
Ph
COCl
PhH
COCl
O
AlCl3
O
HO2C
H2N
O
CO2H
HO
NH2
O
OH
O
O
O
HN
NH
кевлар
n
n
O
лавсан
Галоидкарбоновые кислоты
МОДУЛЬ 5 (Часть 1)
Синтез – галоидировние карбоновых кислот:
Br2/P (Гель-Фольгардт-Зелинский)
Br2/пиридин
Br2/RCOBr
Br2/hν
NBS
SO2Cl2
SOCl2/hν
Br
[Br2]
R
CO2H
Cl
R
CO2H
OH HNO3
57
ClCH2CO2H
H2SO4 Cl
Cl
t
Cl
F-/HF
(CH3CO)2O
_e
+
CF3COF
H2O
CF3CO2H
OH
Cl2
OH
HO-
HNO3
Cl3 C
OH
Cl3CCO2H
58
Производные ϖ-галоидкарбоновых кислот
O
COCl
SOCl2
O
HBr
ZnCl2
Cl
CO2Et
EtOH
Br
β-Галоидкарбоновые кислоты
CO2H
HX
H+
CO2H
CO2H
H+
CO2H
X = Cl, Br
X
X-
оба катиона
неустойчивы!
OH
OH
OH
OH
Свойства α-галоидкарбоновых кислот
Повышение кислотности по мере накопления атомов галогена у α-углеродного
атома. Ка CF3CO2H 5.9.10-1 (в 10000 раз более сильная кислота, чем уксусная!)
59
Использование реакций нуклеофильного замещения
CN
CN
Br
CH2N2
CNR
HO-
R
CO2H
NH3
H2O
α-гидроксикислоты
H
Ag+ Br
H3O+
R
CO2H
CO2H
O
(S)-бромпропионат
- AgBr
LiAlH4
NH2
CO2H
R
α-аминокислоты
O-
CO2CH3
циануксусный эфир
NH2
OH
R
R
CO2H
H
SN2
CO2H
R
γ-аминоспирты
малоновые
кислоты
O
- H+
O SN2
H2O
OH
O-
H
HO
O
(R)-лактат
60
Реакция Дарзана
O
O-
O
ClCH2CO2Et
CO2Et - Cl
NaNH2 (EtO-)
CO2Et
Cl
Реакция Реформатского
O
OClCH2CO2Et
OH
CO2Et
Zn
H2O
CO2Et
Br
HBr
-
CO2 H EtO
CO2 H
Br
CO2 H
активный электрофил в реакции присоединения
CO2 Et по Михаэлю!
61
Гидроксикислоты
HO
HO
HO2C
CO2H
CO2H
гликолевая
(свекла, виноград)
HO
CO2H
CO2H
яблочная
(клюква)
OH
HO
молочная
(брожение)
HO
HO2C
CO2H
винная
(виноградная)
CO2H
HO
CO2H
CO2H
лимонная
(махорка)
CO2H
(CHOH)n
Ph
миндальная
CO2H
(CHOH)n
CH2OH
CO2H
гликоновые
кислоты
гликаровые
(сахарные)
кислоты
62
Методы получения
α-гидроксикислоты
OH
Br
R
CO2H H2O
Штреккер
HCN
RCHO
R
N2+
H2O
HOCO2H
OH
R
CN
R
CO2H
R
OH
O2
CO2H
β-гидроксикислоты
OH
OH
CHO
R
Ag2O
CO2H
R
R
альдоль
R
CO2H
CO2 H R = Ph - миндальная кислота
OH
Cat
H3O+
OH
H3O+
циангидрин
OH
NH2
NaNO2
R
63
HO
CO2H
LiAlH4
H3O+
HO
RCO3H
O
CO2H
CO2H
CO2H
H3O+
OH
HO
CO2H
O
OClCH2CO2Et
OH
CO2Et
Zn
H2O
CO2Et
Реформатский
γ-гидроксикислоты
Cl
1. Mg/эфир
O
CO2H
O
2. CO2
CN-
γ-бутиролактон
H3O
NaBH4
CN
O
O
O
H3O
t
+
OH
CO2H
ω−гидроксикислоты
64
O
O
RCO3H
O
(CH2)n
(CH2)n
Реакция Байера-Виллигера
Cl
O
t
(CH2)n+3
HO2C
лактон
1. HCN
Cl
HO
H3O+
1. KCN
2. H3O+
Cl
Cl
HO
CO2H
HO2C
2. H3O+
CO2H
HO
CO2H
лимонная кислота
O
G
CO2H
NaBH4
OH
G
(LiAlH4)
CO2H
G = (CH2)n, где n = 0,1,2...
CHO
OH
(CHOH)4
CH2OH
углевода
CO2 H
молочнокислое брожение
65
OH
HO
OH
1. B2H6
(CH2)n
2.
H3O+
RCO3H
H2O2/HO-
HO2C
(CH2)n
HO2C
смесь
региоизомеров
O
(CH2)n
HO2C
(CH2)n
HO2C
LiAlH4
OH
(CH2)n
HO2C
смесь
региоизомеров
Свойства гидроксикислот
H
H
O
O
OH
- H+
O
O
O
Повышенная кислотность в результате образования
внутримолекулярной водородной связи,
стабилизирующей анион
66
свойства спиртов + свойства кислот
OH
OH
1. Na2CO3
EtOH
2. CH3I
CO2CH3
CO2H H+
SOCl2
NaH
RCOCl
Cl
OH
CO2Et
CH3I
OCH3
OCOR
COCl
+
H3O
CO2CH3
CO2H
O
CrO3
CO2H
пиридин
OH
HI
CO2H
LiAlH4
t
CO2H
t
OH
OH
OCH3
CO2H
67
Реакция декарбонилирования
OH
R
OH
+
OH
H
t
CO2H
OH2
R
-H2O
R
- CO
O
O
OH
OH
R
R
RCHO
+
-H
Термические процессы
α-гидроксикислоты
OH
R
R
O
O
O
O
R лактид
t
CO2H
β-гидроксикислоты
R
t
O
O
R
CO2H
OH
t
R
CO2H
68
γ,δ-гидроксикислоты
HO
HO
O
(CH2)3 CO2H
(CH2)n CO2H
O
t
O
t
O
HO
(CH2)4 CO2H
O
t
O
(CH2)n
O
n>4
n
Ароматические гидроксикислоты
Синтез
Кольбе-Шмидт
ONa
OH
CO2
OH
>
t,p
CO2H
салициловая кислота
OH
CO2К
OH
OH
CO2
230o
HO2C
KO2C
NaO2 C
OH
CO2
280o
CO2Na
69
OH
OK
OH
CO2
t > 125o
>
KO2C
OH
OH
NH4HCO3
OH
HO
H2O, 100o
ONa
CO2H
OH
CO2Na
CO2
120o
OH
OH
CO2K
CO2
240o
CO2K
CO2K
70
OM
CO2/260
OM
o
OH
CO2/200o
M = Na
M=K
CO2Na
KO2C
CO2/240o
CO2/260o
CO2M
M = Na
M=K
OH
KO2C
CO2K
400
CO2K
o
KO2C
Другие методы
HO
OH
PhONa
CCl4
HO-, Cu+
+
CO2Na
CO2Na
PhONa
CCl4
-
71
HO
OH
+
+
HO , Cu
CO2Na
CO2Na
25%
35%
OH
OH
OH
PhCO2Cu(OH)
t
I2
CO2H
CO2H
пиридин
CO2H
CO2H
HNO3
H2SO4
PhCO2H
SO3
H2SO4
SO3H
O2N
Fe
HO- t
H3O+
CO2H
CO2H
1. NaNO2 / H3O+
NH2
2. H3O+, t
OH
COCH3
OH
72
OH
[O]
CO2 H
t
[O] = CuO/NaOH; MnO2/KOH; KClO3
Свойства
Повышенная кислотность салициловой кислоты
Свойства кислот + свойства фенолов
CO2H
CO2H
OCOCH3
(CH3CO)2 O
CO2CH3
OH
OH
CH3OH
H+
ацетилсалициловая кислота
(аспирин)
PhOH
SOCl2
CO2CH3
CO2Ph
OH
салол
1. HO2. CH3I
OCH3
CO2H
H3O
+
OCH3
OH
Br
Br
Br2
73
OH
OH
CO2H
O2N
HNO3
Br
NO2
NO2
HO2C
OH
PhN2+
N
Ph
OH
N
OH
OCH3
CO2H
H3CO
H3CO
HO2C
анисовая кислота
OH
OH
ванилиновая кислота
галловая кислота
OCH3
OH
OCH3
OH
HO2C
протокатеховая кислота
OH
HO2C
вератровая кислота
74
Непредельные кислоты и их производные
α,β-Ненасыщенные кислоты
Синтез
O
HCN
HO
CN
HCN
+
H3O
H3O+
t
CO2H
акриловая
кислота
OH KCN
t
Cu+
CN
NH3
O2
Cl
COCl2
Cl
COCl
AlCl3
O
HCN
HO
CN
H3O+
t
метакриловая
CO2H кислота
CH3OH
+
H3O
CO2CH3 метилметакрилат
Br
75
EtOCO2H
t
Br2
CO2H P
CO2H
CO2H
CO2H
t
RCHO +
CO2H
CO2H
R
H+
CO2H
R
NH
[O]
R
CO2H
R
O
R
R
Свойства (нуклеофильное присоединение)
O
O
HO
X
X
O
Nu
Nu-
+
X
Nu
X
1,2-присоединение
+
O
O
O
Nu
X
X
Nu
X
1,4-присоединение
Присоединению по Михаэлю –
76
взаимодействие акцепторно-замещенных алкенов с карбанионами
происходит как 1,4-присоединение!
HCN
CN-
CO2 H
(NaHSO3 )
CO2H
HX
CO2H
CO2H
CN
CO2 H
X
1. R2CuLi
R
CO2Et
2. H2O
R
1. RMgX
R
CO2Et
2. H2O
OH
Реакции с карбанионами
EtO2C
CO2Et
CN
CN
CO2Et
CO2Et
CO2Et
CO2Et
EtO2 C
CO2Et
H3O+
t
CO2H
CO2H
Реакция полимеризация (радикальная или анионная)
CO2CH3
полиметилметакрилат (оргстекло)
n
CO2CH3
n полиакрилонитрил (орлон, нитрон)
CN
CN
n
CO2H
полиакриловая
кислота
n
CONH2
полиакриламид
77
78
β,γ-Ненасыщенные кислоы
Br
1. CN2. H3O+
CO2H
O
H+
O
1. Mg (эфир)
Cl
CO2H
2. CO2
3. H3O+
_ +
+H
CO2-
Легкость декарбоксилирования
H
O
t
O
- CO2
CO2-
+
_ H+
CO2H
79
Природные ненасыщенные карбоновые кислота
стеарин
OCOR
маргарин
H2
OCOR'
Ni
H3O
H2O
HO-
RCO2- + R'CO2 - + R"CO2- +
OH
Na-соли - мыло
OH
OCOR"
олифа (Co, Pb, Mn)
OH
глицериды
эфиры насыщенных и ненасыщенных кислот
кислоты насыщенные
CH3(CH2)14CO2H пальмитиновая
CH3(CH2)15CO2H
маргариновая
CH3(CH2)16CO2H
стеариновая
кислоты ненасыщенные
H3C(H2C)7
(CH2)7CO2H
олеиновая
(CH2)7CO2H
H3C(H2C)7
элаидиновая
CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7CO2H
линолевая
CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7CO2H
линоленовая
80
ClCH2(CH2)nCO2H
PPh3
Ph3PCH2(CH2)nCO2H
LiI/ДМФА
Cl-
OCOR
-
O
P
O
R
n(H2C)
CO2H
преимущественно
цис-изомер
OCOR
OCOR'
O
RCHO
OCOR'
O
NH3
O
кефалины (биологические
мембраны, нервная ткань)
-
O
P
O
N
O
лецитины (биологические мембраны)
81
Олифа натуральная («высыхающие жиры»)
изомеризация
+
Варка
O2
O
O
OH
OH
O
O
полимеризация
("высыхание")
82
Оксокислоты
Синтез
α-Оксокислоты
OH
O
[O]
CO2-
+
_e
CO2H
OH
глиоксиловая
кислота
O
R
CO2-
CN
O
-
Cl
R
H3O
R
CN
t
CO2H
CO2H
виноградная кислота
RCOCH2Br
пировиноградная кислота
ДМСО
RCOCHO
NOH
RCH2CO2Et
1. NaH (LDA)
2. R'ONO
CO2H
O
OH OH
HO2C
O
+
R
CO2Et
[O]
RCOCO2H
O
H3O+
(CH2O/H+)
R
CO2H
83
β-Оксокислоты
Конденсация Кляйзена
AcOEt
O
EtO-
CO2Et
CO2Et
O
O
CO(OEt)2
CO2H
N
N
H
1.ClCO2Et/NEt3
H+
NaH
O
2. H3 O+
γ-Оксокислоты
O
O
CO2Et
1. EtO
H3O+, t
-
CO2Et
2. ClCH2CO2Et
CO2Et
O
H3O+, t фруктоза
(крахмал)
CO2Et
левулиновая
кислота
84
CO2H
N
1.ClCH2CO2Et/NEt3
O
2. H3O+
R
OH
+
O
H3O
O
Cr
R
6+
CO2H
R
H3O+
O
+
BrCH2CO2Et
Na
R
Hg2+
R
CO2H
δ-Оксокислоты
O
CO2H
O
1. EtOCO2Et
CO2Et
2.
CO2Et
CO2Et
H3O+, t
O
CO2H
CO2Et
O
1. EtO-
H3O+, t
CO2Et
CO2 Et
2.
CO2Et
CO2H
CO2Et
O
CO2Et
85
O
O
1. EtO-
CO2Et
2. Cl
CO2Et
O
O
[O]
(CH2)n
N
O
1. RCOCl/NEt3
2. H3O+
HO2C
O
(CH2)n
O
OH
O
O
HOR
t
R
R
-
O2C
86
Свойства оксокислот
α-Оксокислоты
Декарбоксилирование
O
HO
HCN
HO
CN
O
O
CO2-
R
CN
R
CN
- CO2
R
-
RCHO
- CN
R
O
Декарбонилирование
O
OH
R
O
O
+
H
O
OH2
R
O
O
- CO
R
- H2O
R
H2O
RCO2H
- H+
O
Реакции с нуклеофильными реагентами
OH
R
O
NaBH4
NH2OH
CO2H - R'H
CO2H
R
N2H4
NOH
R
1. R'MgX
R'MgX
R
CO2H
O
NNH2
R
CO2H
CO2-
R
OH
CO2H
2. H2O
R'
87
β-Оксокислоты
Значительная енолизация карбонильной группы (значительно в большей степени, чем
для обычных кетонов, но в меньшей степени, чем в случае β-дикарбонильных соединений. Стабилизация енольной формы образованием сопряженной системы и внутримолекулярной водородной связи.
Енолизация сложноэфирной (карбоксильной) группы не происходит вследствие
донорного (по мезомерному эффекту) влияния алкокси- (гидрокси-) группы.
H
H
O
O
O
O
O
O
OEt
OEt
O
O
OEt
менее значимая
резонансная структура
(донорное влияние
алкоксигруппы)
+ H+
- H+
O
O
OEt
O
OEt
O
OEt
Высокая СН-кислотность – результат резонансной стабилизации карбонильной
группой и индуктивным акцепторным влиянием сложноэфирной группы. Более
слабые, чем β-дикетоны СН-кислоты.
88
Применение β-кетоэфиров в синтезе
CH2CO2Et
LDA
RX
RCH2CO2Et
- 78o
CH3CO2Et
осуществить реакцию алкилирвания невозможно вследствие
низкой СН-кислотности сложного эфира
RX
EtO-
O
CO2Et
ацетоуксусный эфир сильная СН-кислота
O
O
EtO-EtOH
CO2Et
CO2Et
RX
SN2
резонансная + индуктивная стабилизация карбаниона
O
O
-
CO2Et
1. EtO
2. R'X
R
кетонное расщепление
CO2Et
R
R'
кетон
O
H
O
O
CO2Et
O
OH
H3 O+
t
O
R
R, R' - алкил, Х - I, Br, Cl
R'
R
R'
R'
R'
-CO2
R
R
кислотное расщепление
CO2Et
HOt
R'
CO2
HO-
R
-
HO
R'
CO2H
-AcOH R
R
R
O
R'
CO2R
R'
Таким образом:
O
кислота
O
O
O
R
89
CO2H
CH3CO2Et
R
R
CO2H
R'
R'
O
O
O
1. EtOCO2Et
2. I2 (O.5 M)
O
+
CO2Et H3O
t
EtO2C
O
HOt
-
O2C
CO2-
90
аналогично
R
O
R
O
CO2Et
O
или O2C
R
R
X'
R
CO2-
X'
O
CO2-
или
X'
-
O2C
X'
O
O
O
O
1. EtOCO2Et
CO2Et
2.
CO2Et
или
X
X = акцептор (реакция Михаэля)
X
X
X'
91
R
O
H3O+
O
H3O+
t
O
CO2Et
CO2Et
t
R
O
CO2Et 1.
R
EtO-
CO2Et
2.RX
HO-
CO2H
t
CO2H
EtO-, t
O
O
CO2Et
CO2Et
EtO2C
EtO2C
O
EtO2C
CO2-
CO2CO2-
92
Генерирование и применение дианионов ацетоуксусного эфира
O
CO2 Et
O
LDA
Li
Li
O
O
RX
(NaH, LiN(SiMe3)2 Li H2C
OEt
R
кинетический
контроль
O
R'X
R
CO2 Et
H3O+
t
R'
OEt
H2O
R
O
O
R
O
LDA
CO2Et
H2C
CO2 Et
R'
O
O
O
O
Br(CH2)3Br
CO2Et
CO2Et
Br
CO2Et
93
Реакции с другими электрофильными реагентами
O
CO2Et
CO2Et
CO2Et
O
CHR
RCHO
NEt3
O
CO2Et
Br2
CO2Et
CO2Et
O
N
N
O
NNHAr
Ar
NO2+
CO2Et
O
CO2Et
O
NOH
NO+
ArN2+
AcOH
O
NO
NO2
Все указанные продукты можно
вводить в "кетонное" или "кислотное"
расщепление
Br
O
OCH3
R
CH2N2
TsN3
O
CO2Et
R
CO2Et
HO-, ТЭБАХ
CH2Cl2-H2O
CO2Et
R
N2
O
CO2Et
O
94
COR
O
RCO2Et
CO2Et
O
RCOCl
CO2Et
R
"мягкий" электрофил (сложный эфир) взаимодействует с "мягким"
нуклеофилом - атомом углерода; "жесткий" (хлорангидрид) - с "жестким"
нуклеофилом - атомом кислорода енолят-аниона
Реакции с нуклеофильными реагентами
Cl
O
CO2Et
RMgX
O
O
R H2O
CO2Et
O
HO
R
R
PCl5
OH
NaBH4
RMgX
R
- RH
O
CO2Et
CO2Et
NH2OH
NOH
N
CO2Et
N2H4
N
NNH2
CO2Et
NH
O
O
O