03 - (2004) (1125802), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Для того, чтобы свести к минимуму долю продуктов С,С-диалкилирования, в качестве алкилирующего агента целесообразно применять алкилтозилаты и другие алкилсульфонаты вместо алкилбромидов и алкилиодидов. Производные малонового эфира гидролизуются при кипячении с концентрированной соляной кислотой при 110-120 С с одновременным декарбоксилированием проме:кугочно образующихся замешенных малоновой кислоты.
Ниже приведены некоторые наиболее типичные примеры получения карбоновых кислот с помощью малонового эфира. Если две вводимые алкильные группы сильно различаются по объему, рекомендуется вводить первой меньшую группу — первичную: 1) С2Н50Ха; С2Н50Н СН,(СООС,Н5), СН,(СН2),СН(СООС2Н5)г ' " 2) СНЗ(СН2)5вг 80'С (90-95%) на~ > снНсно,ооон ° со,: (75%) 1) С2Н50Ха; С2Н50Н; СН2(СООС2Н5)2 (СН5)2СН С(СООС2Н5)2 Н5вг 2) (СН ) СН! С2 5 (сноон-снсоон. НС1 (кони) 115 С (55%) Современная модификация этого классического синтеза заключается в том, что гидролиз диэфиров малоновых кислот осуществляется при нагревании в водном растворе ДМСО в присутствии хлористого натрия. Применение в качестве алкилирующих агентов одного моля дигалогенидов открывает путь к получению циклических соединений в результате внугримолекулярного алкилирования во второй стадии реакции.
Эти реакции имеют особое значение для получения циклобуганкарбоновой и циклопропанкарбоновой кислот: СООС2Н5 н кон; сн сн он-н о (42 — 44%) Наилучшие результаты для получения циклопропанкарбоновой кислоты достигаются при использовании межфазного катализа с переносом реагентов из водной в органическую фазу с помощью хлорида триэтилбензиламмония или Х(С4но)4'Вг при взаимодействии одного моля малонового эфира и одного моля 1,2-дибромэтана: 1) 50%-и водный араон-СН2С12, С4Н5СН21ч+(СН2СН2)2С! 3 2 СООН 120'С вЂ” СООН+ СО, (70 — 72%) 119 1) 50%-й водный 1ЧаОН вЂ” СНго!2,.
СбН5СН2Х (СН2СН1)3С! ХССН2(СООС2Н5)2+ В СН2СН2Вс СХ 120'С вЂ” — С)Ч+ СО, СООН (86%) (77%) Алкилирование аниона малонового эфира эфирами а-галогенуксусной кислоты приводит после кислотного гидролиза к образованию янтарной кислоты: СН2(СООС2нзЪ + С)СН2СООС2нз 1 С н.гх и Сн(СООС2нз~ С'Н50Н СН2СООС2Н5 нос |о'с снСоон ° со, + сн,сн,он СН,СООН 62% Соответственно из натриймалонового эфира и эфиров гс-галогенкарбоновых кислот получают и другие дикарбоновые кислоты: СН СООС Н 1) н,оха; С2н,он СН(СООС2Н,)2 4 В(~2) соос н5 (СН2)пСООС2Н5 На; 1О'С СН1СООН 1 ' + СО, + СН,СН,ОН (сн,)„соон Другой, более доступный метод получения дикарбоновых кислот состоит в конденсации двух молей натриймалонового эфира и одного моля дигалогеналкана.
Так, из бромистого мети- лена и натриймалонового эфира получают глутаровую кислоту, из 1,2-дибромэтана — адипиновую, из 1,3-дибромпропана— пимелиновую и т.д. Его применение ограничено лишь доступностью необходимых гг, гс-дигалогеналканов: сн,в; + юсн<соас,н,>— С2н~о)ча С Н ОН НС1; 115'С вЂ” (сн,сн,ссНснсн,сн~соссн,сн,Н 120 Зависимость С- и 0-алкилирования щелочных енолятов ацетоуксусного эфира от природы уходящей группы алкилирующего агента, природы растворителя и противоиона была проанализирована в предыдущем разделе этой главы. В практическом отношении наиболее важны реакции кислотного и основного гидролиза продуктов С-алкилирования ацетоуксусного эфира.
При действии водно-спиртового или водного раствора НС! происходит гидролиз сложноэфирной группы с последующим декарбоксилированием 1,3-кетокислоты с образованием кетонов: 0 0 Н 11 11 2 ЧнО ( О СН вЂ” С-СН-С вЂ” ОС Н з 1 Н2О Г 4 Г К СНЗ ~НО О а — С=СНК + СО2 Н5С-С вЂ” СН2К + СО2 ~ Н2С К аналогичному результату приводит гидролиз производных ацетоуксусного эфира при обработке разбавленным холодным водным раствором гидроксида натрия.
Обе эти реакции известны под названием «кетонного расщепления» 1,3-кетоэфиров. Они применяются в органическом синтезе для получения кетонов со строго определенным положением карбонильной группы в условиях, исключающих изомеризацию углеродного скелета: 1) (СН5)5СОК; эфир 1 (СН2)5СН5 (82%) 1) араон; Н2о в О 2) Н50+; 20'С ~ сн,ссн,сн,сн,сн,сн, (65%) ОХа; С Н ОН ! СН2СООС2Н5 СН ССН СН СООН НО (50%) 121 О О О с' г(С Н2)ЗС НЗ Ос Н, Н~ь~нн;сзн4У СООС 2) СН3(СН!),В О Д..(сн,),снз 88Н НВ; 'С (60%) н,о Синтетические возможности использования ацетоуксусного эфира для получения кетонов или гомологов ацетоуксусного эфира расширились после того, как было установлено, что он легко образует дианион при действии таких сильных оснований, как бис-(трнметилсилил)амид лития или натрия, диизопропиламид лития, гидрид натрия.
Дианион ацетоуксусного эфира алкилируется при действии одного эквивалента КХ исключительно по более основному и нуклеофильному у-углеродному атому по отношению к сложноэфирной группе: е .(л. 0 О '0 т- !! а- 2Е!Х(8!М )2 ! О ! СНВССНСООСН ' ВВ . С.В,С ТГФ„0-д)'С (2 СН2 ~~ / Осзнз СН ЛИННИОН О+ .Ы. О ив, О О но 8 — ! О ~! — '- кснзсснзсоосзнз с О,с КСН н У ОС2Н сн О 0 8 !) 2ХНН 8 СНВССНСООС,Н8 СН,СН,СН,ССН,СНОС,Н, 2) С2НЗВС (84%) Другая и более интересная возможность использования этого дианиона в синтезе заключается в последовательном диалкилировании под действием различных алкилнрующих агентов: 122 0 0 гв! 1 !! 1! — !~ К СНзсСНСОсзН5 ЧТФ ~! Кетонное расщепление полученного !х,у-диалкилированного производного водной НС1 приводит к кетонам несимметрично- го строения: О 0 0 !! !! нс(, !! К СНзсСНСОСзНз — ! К СНзсСНзК н,о Алкилирование дианиона ацетоуксусного эфира дигалогенидами приводит к образовани!о циклических 1,3-кетоэфиров: О+ .ь!.
О О 0 О ц ц нн(с,н О з ~ ннсн,н сн,ссн,сос,н, с о О 2 н2 СН вЂ” СН .~ С=О ! 2 СН-СООС!Нз ~'Вг СООС Н (75%) В этих же реакциях можно использовать дианионы 1,3-дикетонов: О 0 О О !! !! ! лчн)чн СНзсСНзсСНз з) с н СНзссНзссНгсНгсаНз (69%) газ е 1.! О О ~' О ОО С. О,С. 1.! СН ~~ / ОсзНз СН е .ь!. О О ~' О тгф С О,С К СН2 ~~Й ОС2Н5 С-Алкилирование щелочных енолятов ацетоуксусного эфира легко осуществляется под действием первичных алкилбромидов и алкилйодидов.
Для вторичных алкилгалогенидов замещение всегда сопровождается элиминированием, а третичную алкильную группу этим методом вообще не удается ввести. В подобных случаях предпочтительным становится алкилирование не енолята, а самого енола под действием карбокатионов или родственных им соединений. Так, например, и-лзрея5-бугилацетоуксусный эфир получается при взаимодействии ацетоуксусного эфира с комплексом зареза-бутилбромида с борфторидом серебра: О РА сн,но, !! СН1Ч~НСООсзнз + (Снз)зсВг.АяВР4 СнзсСНСООсзнз С(СНз)з (~'Н) В качестве алкилирующего агента удобно использовать комплекс трехфтористого бора со вторичными или третичными спиртами: 9 Э СнзС1НСООсзнз + (Снз)зсн-О-ВРз — 4 СНЗССНСООСзнз ~! ! ! :ОН Н СН(СНзъ (6'За) 17.5.
КОНДЕНСАЦИИ С УЧАСТИЕМ ЕНОЛОВ И ЕНОЛЯТ-ИОНОВ 17.5.1. АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ Енолят-ионы подобно другим карбанионам (Ксмс; СХ ) способны обратимо присоединяться к карбонильной группе альдегидов и кетонов. Эта реакция является общей для всех альдегидов, имеющих по крайней мере один атом водорода при а-угле- родном атоме: Ь-О В Р ! ОО кснз н + К Н=-С = КСН,— С-СН-С Н ! ! Н Н К ОН НОН =-~(- КСН,— С-СН-С + Он'Э Ф о~0 Н К ОН 1 +, СН3 — С-СН2-С (50%); Н 'Н СН3С~ + СН3С~ Ф Ф ХаОН Н н нон 0 — 10'С 5 час 0 0 ~О ХаОН 1 +~ СНСНС + СНСНС СН3СН2 С СН С З > 2 ., НОН З 0-5'С Н СНз 5 час (55-60%) В более жестких условиях альдоли подвергаются дегидратации с образованием и, Д-ненасыщенных альдегидов, что делает весь процесс в целом необратимым: ФО О СНз(СН2)2СН2С + Снз(СН2~СН2С., Н Н ХаОН НОН 0 — 5'С ОН р 1 ф — ~ Снз(СН2),СН2 — С-СН-С. ! 1 Н Н (СН2~СНз ХаОН НОН 100'С 3 час ,0 — -е Снз(СН2~СН2 — С=С-С..
(86%) ! ! Н н (сн Ьснз Механизм альдольной конденсации, катализируемой основанием, включает три стадии: 12$ Продукт присоединения енолят-иона к альдегиду представляет собой Д-гидроксиальдегид (З-гидроксиальдегид), получивший тривиальное название альдоль (где аль — альдегид, ол — спирт).
Поэтому сама реакция получила название альдольной конденсации, или альдольного ирисоединения. В классических условиях енолят-ион, принимающий участие в альдольной конденсации, генерируется из карбонильного соединения при отшеплении протона с помощью гидроксид-иона в водной или водно-спиртовой среде при 0-5 С. Так, например, пропаналь при обработке водным раствором гидроксида натрия при 0 — 5'С в течение 5 часов образует 3-гидрокси-2-метилпентаналь с выходом 55 — 60%, а уксусный альдегид дает альдоль с выходом 50%: .О О быстРо 1)КСН,С~ + ОН вЂ” КСН=С + Нз Н ОО ф Кснт — С вЂ” СН-С ! ! Н К .О О Г О медленно 2) КСН=С, + Н Н СН,К ОО О ОН ! О быстро ! ф з) КСН2 — С вЂ” СН-С + НОН ~ л Кснз — С-СН-С + ! ! Н! 'Н Н К Н + ОНо ОО ! О,О ОН Кснт — С вЂ” С-С + НОН; ! Н К Н ОН О ! е КСН,— С-СН-С ! Н К ~ОН О КСН,— С-С-С' ! ! Н К Н Ф О О Кснз — С=С-С + ОН ! ! Н К Альдольная конденсация катализируется не только основанием, но также и кислотами.
В кислой среде, как и следовало ожидать, определяющей скорость стадией процесса является присоединение енола к карбонильной группе: 126 В первой стадии образуется енолят-ион. Равновесная концентрация енолят-иона очень мала и редко превышает 1 — 3%, поскольку рХ, альдегида примерно равно 17-18, а рК, воды равно 15„7. Присоединение енолят-иона к карбонильной группе неионизированной молекулы альдегида во второй стадии определяет скорость всего процесса. Дегидратация альдоля в а, !)-ненасыщенный альдегид также катализируется основанием и протекает с промежуточным образованием енолят-иона альдоля: О С' Н ОЗЧа О+ ~~~-Π—- (38%) С,Н,ОН; се Внугримолекулярная циклизация дикетонов представляет собой важный и оригинальный метод синтеза циклических соединений. (96%) )ЧаСО3 Нзо; 20'С О 0 СН КОН; 20'С сн,с(сн,тесн,— '~ ~т — С-Сн,<взад> 3243Но~газ ~о СбнзС Н СНЭСН С с н сн ~с (68%~.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
