03 - (2004) (1125802), страница 20
Текст из файла (страница 20)
11 Н О а1 (80%) о с~ ° снзсооннл~-"- о сн-снсоон . Н 100 С (91%) СН=СНСХ 0 Н пиперидин ° нс-сннсоон~ — - н —— ;— пиридин; 100'С 1 пиперидии; Т)С1о / н "СоосзНз б *л СООС,Н, ' (78%) и о пиперидии; СН,СООН с + снзсоос,н,з Н бензол СООС,Н, — Ф ~~ )— СН=С' (90%) . ~.=У -СООС,Н, СнзсоОН т ~ С)'+ + Снз~с~з беизол'„80'С ~ / СХ с +но. (75%) 143 Асон / ~ ~о+ К вЂ” С вЂ” Н + Н)Ч ) ~~ ~ М=СНК ОАс; !1 О Х / ~ О Х О/ СН + НМ ) СН~ + НгН ); г~ О Х ,Х н2 ~ ) ° сн К-СН-СЙ Н ,г( Х К-СНхС т(Ч'Н К Х + Н(Ч '4~ С=С + Н1Ч ) + Н У ег х а у= соос,н,;си + Нг)Ч / Отличительной особенностью конденсации Кневенагеля по сравнению с альдольной конденсацией является катализ аминами— пиридином, пиперидином или смесью этих аминов.
Амины обладают достаточной основностью для создания равновесной стационарной концентрации аниона при депротонировании малонового, циануксусного, нитроуксусного и ацетоуксусного эфиров с рК, - 10. Однако амины не способны превратить в сопряженный енолят-ион кетоны и альдегиды с рК, 18 — 20. Это важное обстоятельство позволяет свести к минимуму самоконденсацию карбонильных соединений.
Альдегиды вступают в реакцию Кневенагеля с самыми различными соединениями с активной метиленовой группой. Кетоны менее активны и легко реагируют с СНг(Сг1)г и СХСНгСООСНгСНп но лля взаимодействия с мало- новым и ацетоуксусным эфиром требуется катализ Т1С4. Оптимальными условиями конденсации Кневенагеля следует считать использование в качестве катализатора ацетата пиперидиния вместо свободного основания. Точный механизм этой реакции неизвестен, но предполагают, что в буферных средах (ацетат пиперидиния) реакционноспособной частицей оказывается иминиевая соль, образуюшаяся из карбонильного соединения и вторичного амина при катализе сопряженной киснотой.
Иминиевая соль затем взаимодействует с енолят-ионом. Последуюшее элиминирование пиперидина завершает образование а, 13-непредельных соединений: При конденсации карбонильных соединений с малоновой кислотой в пнридине в присутствии пиперидина промежуточно образующаяся а, р-ненасыщенная дикарбоновая кислота подвергается декарбоксилированию с образованием а, р-ненасыщенной кислоты, как правило Е-конфигурации. Эта разновидность реакции Кневенагеля носит название конденсации Дебнера: К ;С-О СННСОО~ Н Н + С~Н5Х нС Сн + С02 + Н20.
С вЂ” ОН 8 О Конденсация Кневенагеля — Дебнера и в настоящее время остается одним из лучших способов синтеза а, ~3-ненасыщенных кислот, сложных эфиров и нитрилов. Другой способ синтеза а, ~3-ненасьпценных кислот был разработан В. Перкиным (1868 г.). В реакции Перкина ароматические или гетероароматические альдегиды подвергаются конденсации в жестких условиях при 170-200'С с ангидридами алифатических кислот в присутствии солей карбоновых кислот в качестве основания: ф ~~О КСНз — С, КСНзСООХа; 170 — 20УС О Н КСНΠ— С~~ Р ~О СООН вЂ” АгСН=С + КСНОСООН . К В качестве простейших примеров можно привести получение коричной кислоты при взаимодействии бензальдегида с ангидридом уксусной кислоты, катализируемом ацетатом калия: 145 ФО К С 8 С-СН С~Н5ИН С ОН ОН С~О С-СН О ОН ОН ~~0 ОН Н ~~0 СН,СООК; )8О С (СН,СО),О ' С,Н,С К=С НСООН (Снзсо)2О; 8 часов (бО%) О СФ Н СН,СОО1ча (-) (он,соНо — ' ОН !75 С СНСООН П кумар ин Реакцию Перкина можно рассматривать как разновидность альдольной конденсации, где роль нуклеофильного агента выполняет енолят-ион ангидрида кислоты.
Механизм реакции может быть выражен с помощью следующей последовательности превращений: О 0 < О; сн сс т- ~~ !~а сн,сн ~о — сн,с-о-с=-сн, 0 0 У О О )(,,С у~о )! !! Π— — — н СНзС 0 Агс~ + Снзс-0-С=снз Снз ! Аг АГСН=СНСООАс + СНзСООН + СНоСОΠ— АгСН=СНСООН + Ас20 + АсО 146 уО АгСНСН1С -Ое О ССН О !! О О в )! ч-О-С-СН, О О (СН,СО),О ~! А со-сн- -о-ссн, чΠ— ССН О 37.5.5.
РЕАКЦИЯ МАННИХА Реакция К. Манниха (1912 г.) является основным способом получения а-диалкиламинометилкетонов при конденсации кетонов с формальдегидом и гидрохлоридом вторичного амина: О 0 !! !! О+ О К С СН71Г + Н С Н + КЗХНос! О+ Π— К~-СН-СН,-ХК,С1 + Н,О !! ! ! О Кз Н Ее синтетические возможности ограничиваются применением вторичных аминов, так как продукты, образующиеся при кон- денсации с первичными аминами, вступают в целый ряд даль- нейших превращений: 0 !! о + н — с — н (сн,Ннн фон С~ о (85%); Снз ХН(снзп С! 0 ,О Сензс,, + Н вЂ” С вЂ” Н + (СН3)зХН с н он СН, Π— ~ Сонзс ~Р О (70%); Снзснз ХН(снзп С! 147 Выходы производных коричной кислоты зависят от природы заместителя в бензольном кольце ароматического альдегида.
Электроноакцепторные заместители (Хоп СХ; С1, Вг и др.) способствуют повышению выхода а, Д-ненасыщенных кислот, в то время как он резко снижается при наличии злектронодонорных (СН3, С7Н3,. Х(СН3),) заместителей. Реакция Перкина практически неприменима для алифатических альдегидов из-за их склонности к автоконденсации. О !! О+ Н вЂ” С вЂ” Н + НХ ОН~- с,н,он ( (~-о Н С(о Активной электрофильной частицей в реакции Манниха является иминиевая соль, получаюшаяся из формальдегида и вторичного амина при кислотном катализе: 0 !! Н вЂ” С вЂ” Н+ К,ХН = НОСН,ХК,; полуаи иналь но + НОСН2ХКз н2С~ —,СН2-ХК2 Снз=ЯКз + Нзо. О+ у КЗПИОН ИМИНИЯ Иминиевую соль можно выделить индивидуально при взаимодействии формальдегида с диметиламином в хлористом метилене в присутствии безводной борфтористоводородной или трифторуксусной кислоты при низкой температуре: 0 НВР„ !! СНа; е Н С вЂ” Н + (СнзЩН . СН2=Х(снз)2ВР4 .
Иминиевая соль далее взаимодействует с енольной формой ке- тона: н' КС=СНК 0 1 СН,К' ЬН К Кгс=СНК'+ СНРХ(СН,~, КС-СН + Н' ,4Ь АО+ О+ 1! :ОН О СН,Х(СН3~ Электрофильная атака катиона нминия направляется преимушественно на более замешенный а-углеродный атом енола. Совре- 148 менная модификация реакции Манниха основывается на использовании борных или силиловых эфиров енолов. Винилоксибораны получаются при взаимодействии кетонов с диалкилборилтрифторметансульфонатом в присутствии третичного амина: (СНзСНз)зСО (С4Нз)зВ + СРзБОзН (СФНз)зВОБОзСРз (рд9Ь) )Ч(СзНз-з )з(СзНз) СНзСНз — С=СН вЂ” СНз + СРзБОз )ЧЙ(СзНтч )з(СзНз) (95%) ОВ(С4Нд)з СНзСНз — С=СН вЂ” СНз + СНз=)Ч(СНз)зСРзСОО 8 Е ДМСО ! ОВ(С Н ) ~ СНзСНзС-СН-СНз + СРзСООВ(С4Н9)з !! ! О СНгН(СНз)г Аналогично реагируют и силиловые эфиры енолов: у о ОБ(СНз)з 2)Н О вЂ” О + (Снз)зЫ СНз)Чйз В настоящее время для конденсации с кетонами и их производными предпочитают использовать заранее приготовленную соль О+ Э иминия СНз=ХКзХ.
11.5.6. БЕНЗОИНОВАЯ КОНДЕНСАЦИЯ Бензоиновая конденсация относится к числу самых старых реакций в органической химии, которая бьиа чисто случайно открыта еще в 1832 г. Ю. Либихом и Ф. Велером при обработке бензальдегида цианидом калия. Образующий при этом а-гидроксикетон получил название бензоин, что дало название самой реакции конденсации; 149 ОН О О КСХ; СгнгОН-НгО АгС + АгС АгСН вЂ” С вЂ” Аг бензонн; Н Н П О ОН КСХ С2Н Он ! СенгСН вЂ” С вЂ” Сенг 6 (90%) О О ~О СеН5С, + СбН5С~ Н Н В бензоиновой конденсации участвуют две молекулы ароматического или гетероциклического альдегида в присутствии цианид-иона как катализатора.
Конечным продуктом этой конденсации является а-гидроксикетон. Реакция обратима и обработка бензоина смесью цианида калия и другого ароматического альдегида приводит к смешанному бензоину: ОН АН=Н-С-А '+ АС ! О !! Н О ОН ксы; с,н,он, ! .Π— А 2+ А~Ф вода Н О ~О ксы; но ОН СеНгСН вЂ” С вЂ” СеНгХ(СНг)г-л (86%). !! О Экспериментально смешанную бензоиновую конденсацию удобно проводить, используя бисульфитное производное одного альдегида для конденсации со вторым альдегидом в спиртовом ра- 150 В общем случае из эквимольной смеси двух различных альдегидов теоретически должна получиться смесь из четырех бензоинов, однако в некоторых случаях удается получить только один смешанный бензоин.
Многие ароматические адьдегнды, содержащие сильные электронодонорные заместители — диметиламинобензальдегид, пиперональ, 2,4-диметоксибензальдегид и др., сами по себе не вступают в бензоиновую конденсацию. Однако они принимают участие в смешанной (перекрестной) конденсации с другими альдегидами, и это эффективно используется в синтетической практике: створе цианистого калия или в диполярных апротонных раствоо рителях — ДМФА или ДМСО с )Ч(С1Н9)1СХ . Механизм бензоиновой конденсации был предметом обширных исследований.
Согласно современным представлениям, он во всех деталях идентичен механизму, постулированному Лепуортом еше в 1904 г. на основании кинетических данных: ФО с 'х Н10 с-х (!) А!с~ +:СХ А!СН .. ' Ассн + ОНО Н О:О ОН С г! ОНО О С г! (2) А!СН. АгС,, + НО ОН ОН с)ч н С)Ч Н 8 с н б О ! ) (3) Адс ! Агс .~ — АГ-С вЂ” С-АГ в — АГ-С вЂ” С-АГ + ОН. ОН Н ОН Ое ОН ОН СНН СНН Н ! онО с.4 ! Э (4) Аг — С вЂ” С вЂ” Аг Аг — С вЂ” С вЂ” Аг Аг — С вЂ” С вЂ” Аг + С!Ч ! ~! ! !! ! ОН ОН Ч:Г ОН О ОН Этот механизм объясняет, почему катализатором служит цианид-ион. Катализатор в бензоиновой конденсации должен быть не только хорошим нуклеофилом по отношению к карбонильной группе, но также катализировать перенос протона от углерода к кислороду с образованием стабильного бензильного карбаниона, в котором злектроноакцепторная цианогруппа участвует в делокализации заряда.
Продукты бензоиновой конденсации а-оксикетоны легко окисляются оксидом висмута (1П) или ацетатом меди (П) до 1,2-дикетонов с высоким выходом: Д! — С вЂ” С вЂ” Нг + Со(ОАс)2 — В~ — С вЂ” С вЂ” й~ (75 — 95%) П ! !! П О ОН О О Цианид-ион катализирует конденсацию только ароматических альдегидов. Алифатические альдегиды вступают в аналогичную реакцию только в присутствии солей тиазолия в качестве 151 катализатора.
Тиазолневые соли получаются в результате алкилировання по атому азота тиазола — пятичленного гетероцикла с гетероатомами азота и серы. В качестве стандартного катализатора бензоиновой конденсации алифатических альдегидов используют Х-додецилтиазолийбромид, в котором наличие длинной алифатической цепи обеспечивает растворимость этого реагента в обычных органических растворителях: О ОН 2СН СН2СНС 2 СН СН СН2С вЂ” СНСН СН2СН )ч(сгн,), (76%) Механизм бензоиновой конденсации алифатических альдегидов заметно отличается от того, который характерен для ароматических альдегидов. Отличительной особенностью катиона Х- алкилтиазолия является сравнительно высокая С вЂ” Н-кнслотность водорода при С-2 благодаря соседству двух гетероатомов: серы и положительно заряженного азота.
С-Н-кислотность катиона Х- алкилтиазолия характеризуется величиной рК, порядка 10, и протон при С-2 отщепляется при действии третичного амина: Х-К 22: Х вЂ” К вЂ” ( )22 + НН~. В:-НВ,. н Б Образующийся при этом бетаин затем обратимо присоединяется по карбонильной группе альдегида: (2' ) + с=о ~~ 22 Нн (2' )2 в: Б 5 снк О'Э ОН Продукт присоединения содержит ковалентно связанный тиазолиевый катион, что непосредственно отражается на его свойствах как С-Н-кислоты (рК, -10). Х-К Х-К (.,у'- ": — (.,)-"- 8 ! Б ! ОН ОН Рла 151 Образующийся карбанион представляет собой «замаскированный» («иммобилизованный») ацилоил-анион с необычно высокой стабильностью благодаря делокализации отрицательного заряда с помощью катиона тиазолия„обладающего высоким -М и -У-эффектами. Последующие стадии ничем принципиально не отличаются от реакции, катализируемой цианид-ионом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
