Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5...
Post on 23-Jul-2020
20 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Лекция 4Карбоновые кислоты и их производные - 2
Трудись для того чтобы наслаждаться.Ж.-Ж. Руссо
Тетраэдрический механизм взаимодействия нуклеофилов скарбоновыми кислотами и их произвоными. Реакциякарбоксилатов с литийорганическими соединениями.
Галогенангидриды. Получение с помощью галогенидовфосфора, тионилхлорида. Свойства: взаимодействие снуклеофильными реагентами (вода, спирты, аммиак, амины, гидразин, металлоорганические соединения). Ангидриды. Методы получения: дегидратация кислот с помощью Р2О5 ифталевого ангидрида; ацилирование солей карбоновых кислотхлорангидридами. Смешанные ангидриды, факторыопределяющие хемоселективность. Реакции ангидридов кислотс нуклеофилами. Реакция Перкина.Восстановление галогенангидридов до альдегидов поРозенмунду и комплексными гидридами металлов. СинтезАрндта-Эйстерта.Кетены. Получение и свойства.
Реакции производных карбоновых кислот с нуклеофиламипротекают через тетраэдрические интермедиаты
O
Nu
R
Z H
O
Z
R
Nu
O
Nu
R
HZ
+ Nuприсоединение отщепление
+ Z-
HNu+ + HZ
Z=F,Cl,Br,I,OR,NH2,NR2 и др.
O
ZR
тетраэдрический интермедиат
O
ZRтетраэдрический интермедиат
O
NuR
O
NuR
Получение галогенангидридов
COOH
COOHPCl5
COOHPBr3
COCl
COBr + H3PO3
COCl
+ HCl + SO2ДМФА бензол
87%
90-95%
3 3 бензол
90%
+ SOCl2
OS
Cl
O
R
OH
OS
Cl
O
R
O
Cl-
OS
Cl
O
R
OH
Cl
RCOOH + SOCl2 + HCl
RCOCl + HCl + SO2
Превращение карбоновых кислот в хлорангидриды
O
HNO
HN
S
O
Cl
OH
H N(CH3)2
Cl
R O
Cl-
Cl
HNCl-
O
OHR
O
HNO
ClR
Cl
HNCl-
Cl
+ SOCl2
+ HCl
+ SO2
+
+
O
OHR
Ph
H
H
COOH
O
Cl
O
Cl- HCl
Cl-
OC
O P(C6H5)3
OR
O
O
O
ClR
O
Cl
Ph
H
H
COCl
O
ClR
+ (COCl)20-10
+ CO2 + CO + HCl
RCOCl + (C6H5)3PO
+ CO2 + CO+
RCOOH + (C6H5)3P + CCl4
Получение ангидридов
CF3COOHP2O5
CF3SO3HP2O5
O
OF3C
O
CF3
(CF3SO2)2O
CH3COOH
CH3COOH74 %
to + HPO3
%80
to+ HPO3
%72
RCOOH + (CH3CO)2Oto
(RCO)2O + 2
C6H5COOH + (CH3CO)2Oto
(C6H5CO)2O + 2
можно использовать фталевый ангидрид
HO
O
OH
O O C
OCOOH
COOH
CO
O
O
300+ H2O
%95
230+ H2O
100 %
O
O
O
RCOOH
NH
N
O
OR
NH
N
O
O-
R OCOR
NC6H11C
N,N-(RCO)2O + C6H11NHCONHC6H11
дициклогексилкарбодиимид
дициклогексилмочевина
RCOOH + C6H11N
Получение ангидридов с ДЦК
Смешанные ангидриды
O
O
O
OH
O
COCH2CH3
O
O
H OH
O
F3C O
O
CF3
N(CH2CH3)3O
O
H O
O
O
OR
O
OCH2CH3
O
O
CF3
O
O
H3C OH
+ NH(CH2CH3)3Cl
+ +
+55%
RCOOH + Cl CH2Cl2; 0 5- ацилкарбонат
хлоугольнный эфир
C5H5N
O
OHR1
O
ClR2
OO
CH3
O
OR1
O
R2
O
OR1
O
R2
+ C5H5NHCl
+ R2COONa + NaClэфир или бензол
C6H5CH2COCl + C6H5CH2COONaэфир
(C6H5CH2CO)2O + NaCl
87 %
HCOONa + CH3COClэфир + NaCl
64%
эфир или бензол+
O
ClR1
OH
Факторы определяющие реакционную способностьНуклеофугностьПространственная доступностьЭлектрофильность карбонильной группы
O
R ClHOTf
AgOTfO
R OTf
ацилтрифлаты-мощные ацилирующие агенты
O
O
O
HH3C
O
O
CF3
OEt2NH
O
OR
O
OCH2CH3
Et2NH O
NEt2R
NEt2
O
+ RNH2 + CH3COOHRNHCHO
O
ClR
O
XR
R
R
O
R ClH2O
O
OR R
O
O
XR
R
O
OEtH3C
O
OEtClH2C
O
R OH
O
OEtCl2HC
O
XR
O
OR1R
O
NR2R
O
X
O
OEtCl3C
быстро при 20oC
< < <
> >>
< < <
Электрофильность карбонильной группы
OR
Cl+ HOH
диоксанO
Cl
OH2R
OR
OH2
Cl+RCOOH + HCl
Гидролиз галогенангидридов
Алкоголиз галогенангидридов
C6H5N(CH3)2
C5H5N
OCH2(CH3)3
C6H5COOCH2CH2CH3
+ (CH3)3COH + C6H5NH(CH3)2ClЭФИР
68%
+ CH3CH2CH2OHCH3Cl; 20 0C 86%
O
ClH3C
O
H3C
O
ClPh
OH
O
Cl
OH
O
ClO
O
Cl
OCl
Oуходящаягруппа
Cl
уходящаягруппа
+
O
O
B
нестабильный интермедиат
O
O
O O
O
O
OH
OH
AcON
N N
O
Cl N
O
N
O
RO
O
Cl
ROH
-H+
HN
O
O
O
OR
N
ацетатуходящаягруппа
сложный эфир
ангидрид кислоты
спирт
Образование эфиров при нуклеофильном катализе
+
нестабильный тетраэдрическийинтермедиат
H
электрофильность повышена
O
Me ClEtOH
O
Me ClEtO
Cl
EtO-
Cl-
O
Me O Me
O O
Me ORO
Me
OROH
MeCO2-
AcO
O
Me OEt
O
Me OR
основание
Уходящая группа pKaH
Me- 4816
-7
основание
5
O
Cl+ 2 NH3
CHCl3
0-20 °C
O
NH2
O
Cl+ 2 NH(CH3)2
CHCl3
0-20 °C
O
N
O
Cl+ 2 NH2-NH2
CHCl3
0-20 °C
O
NH
NH2
83 %
92 %
88 %
O
R Cl+ R1NH2
O
Cl
R NH2R1 R1NH2O
R NHR1+ R1NH3Cl
Реакция галогенангидридов с аминами
O Cl
NH
NaOHH2O, CH2Cl2
O N
80%
Синтез Шоттена-Баумана
Реакция галогенангидридов с реактивами Гриньяра
OMgX
R
R
R
O
RR1
H3O
OMgX
Cl
R
R
OH
R
R
R
O
ClR1 + R MgX2 1
2 2+ MgXCl
+ R2MgX
1
2
21
2
2
+
эфир
Восстановление хлорангидридов до спиртов
O
ClR
LiAlH4O-
ClRH
RCH2OHH+
O
HR
O
H
HR
LiAlH4
+ Cl
Восстановление хлорангидридов до альдегидов
CH3O
H3COO
Cl
LiAlH4
H3O
O2NO
Cl
O
O2N
LiAlH(Ot-Bu)3 + 3H2
O
H
CH3O
H3COO
H
эфир
1) эфир; -78
2)60%
81%
+ t-BuOH
LiAlH(Ot-Bu)3
H3O
O1) эфир; -78
2)
LiAlH(Ot-Bu)3 C
C
Восстановление хлорангидридов до альдегидов по Розенмунду
+ H2 + HClPd/BaSO4(хинолин,сера)этилацетат или толуол
70%
CH3
CH3
H3CO
Cl+ H2
CH3
CH3
H3CO
H
80%
; хинолин;
толуол;
Pd/BaSO4
110 0 + HCl
ClO
HO
C
Синтез кетенов
O
CH2C O
N(CH2CH3)3; t O
ИЛИ ЭФИРC O
R
R
Br
O
BrИЛИ ЭФИР
ZnC
R
RC O + ZnBr2
700 CH4 +
+ HN(CH2CH3)3ClC6H6
C6H6
O
O
ClR
H
R
CH2C O
CH2C O
CH2C O
H
H
CH2C O + RSHH
C6H6
CH3COOH
CH3COOR
CH3CO
NR2
CH3CO
SR
+ HOH
+ ROH
+ R2NHэфир
CCH2 O
CCH2 O
O
OH
(CH3CO)2O
O
O
O
HH3C
+
+
смешаный ангидрид
Ph2C C OMeMgI
Ph2C CMe
O
MgBr
H
HCl, H2OPh2HC
Me
O
H
O
OHH3C
OO
C O
N(CH2CH3)3O
Cl
ClO
OO
H
H O
Cl
Cl
+
+ CH3CH2OH CH3CH2OH; 0-20
димер кетена
дихлоркетен вступает в реакции [2+2] циклоприсоединения
H2C
C OH2C
O
OEt
O
Синтез Арндта-Эйстерта
Ag2O
N N
N N
-N2
N NH2C
R
H
N N
H2ORCH2COOH
RCOCl + + N2 + CH3Cl0 0ЭФИР
вода-диоксан
ацилкарбенальдокетен
H
H
H
H H
OR
N NH
OR
O
RH C O
Можно использовать смешанные ангидриды
O
OHR
NHAcEtOCOCl
Ag2O
Et3N
O
R
NHAc
N2
H
O
OR
NHAcO
O
Et
R
NHAc
OH
O
N NH2C
вода-диоксан
из хиральных природных альфа-аминокислотможно получать хиральные бета-аминокислоты
H3CNH2
OH
H3O
H3COH
OH
CH3CONH2
CH3COOH
H2O
Кислотность протонированной формы производных карбоновых кислот
Соединение Сопряжённая кислота pKa сопряжённой кислоты
0.0
- 1.7
-6
CH3C N CH3C NH
O
O
OH
O
O
Cl
OH
Cl
-6.5
-9
-10
Важное следствие – этерификация кислот по ФишеруСинтез сложных эфиров
H
H2SO4
O
OR1 R2
CH3OH
EtOH
0 C
O
HOOH
O
O
EtOOEt
O
CH3(CH2)7COOCH3
H2OR COOH + R OH1 2 +
CH3(CH2)7COOH + CH3OH96%
80
95%бензол
Алкилирование карбоксилатов
BrCH2(CH2)9COOK O
Bu4NCl ; NaI;
OK
O
O
OBn
O
EtCOOBu
O
O
EtCOONa + BuClацетонитрил
20 87%
+ BnBrбензол
18-краун-6 95%
100
ДМСО89%
C
C
Метилирование кислот с использованием диазометана
N NH2C + H+ N NH3C
CH2 N N
O COOHO
CH2N2
CH3 COOHO
O COOCH3
CH3 COOCH3
RCOOH +-10...0 °C
эфирRCOOCH3 + N2
0эфир;91%
+ CH2N20эфир;
80%
C
C
COOH
COOHHO
HO(CF3CO)2O
O COO
O
O CH3
CH2Cl2; 20
94%
86%
(COCl)2;N(CH2CH3)3бензол
+
Этерификация через ангидриды
Алкоголиз нитрилов
RC NHCl
RCOOCH2CH3
O
NH2+ Cl- H2O
NH3
эфир
H2O; 20
1) HCl;эфир
50-60%OEt
Ph
O
O
OEt
Ph
O
Ph
ON 2) EtOH
NH2+ Cl-
R
Cl
EtOHNH2
+ Cl-R
EtO
NH2+ Cl-
R
H2N
top related