03 - (2004) (1125802), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Диазокетоны при нагревании с водной суспензией оксида серебра претерпевают перегруппировку, которую называют перегруппировкой Вольфа: О Ав20 ~К-С-с,Н1+ Х,— ~ ф ~ Е Е вода-дноксан 11 л зцнлкарбен -- КСН=С=Π— КСН,СООН . Н20 альдокетен Предполагается, что в качестве интермедиата первоначально получается ацилкарбен, который подвергается анионотроп- 208 Эта реакция заключается в удлинении цепи углеродного скелета карбоновой кислоты на один атом углерода. Ацилгалогениды реагируют с диазометаном как нуклеофильным агентом с образованием диазокетонов: ной перегруппировке в кетен. Кетен был вьщелен в качестве промежуточного продукта перегруппировки в отсутствие воды.
Диазокетон, меченный изотопом "С в карбонильной группе, дает карбоновую кислоту, содержащую метку в карбоксильной группе: 3 3Са О А83О !3 Фо Е Е НЗО С~Н СН вЂ” С сн=)ч=)ч ОН Если перегруппировку проводить не в воде, а в спирте, конечным продуктом оказывается сложный эфир.
Мигрирующая группа может быть алкильной, арильной или алкенильной группой. Механизм перегруппировки Вольфа аналогичен перегруппировке Курциуса. Таким образом, в результате реакции Арндта-Эйстерта карбоновая кислота превращается в свой гомолог: 0 0 СООН !! а ! (88%) 18.6. АНГИДРИДЫ КИСЛОТ Существуют разнообразные методы получения анпщридов карбоновых кислот. Общий метод их получения заключается во взаимодействии ацилгалогенидов с солями карбоновых кислот, которые играют роль нуклеофильного агента: о'с о + Фсоохв3!Си"-а — — — с'с-о ° м а; С1 а - О+а ')(3 СбНЗСНЗСОС1 + СьНЗСНЗСООХа 28.СЕ (СгНЗСНЗСО)3О + ЗчаС1.
зфи (87%) Вместо солей карбоновых кислот удобнее использовать смесь самой карбоновой кислоты и третичного амина (пиридина, триэтиламина и др.): Ю Кс + ~С ~с ()+ Сзнзйн ! "ОН ' С! 'Ф"В "бен " ОС=О йз ~О С,Нз)Ч СНз(СНз)зСООН + СНз(СНз)зС- С! беизал 9 — (Снз(СНз)зсо)зо+Сз НзХНС! (97%) Ангидриды высших карбоновых кислот можно получать обмен- ной реакцией карбоновых кислот с уксусным ангидридом: КСООН + (СНЗСО)зО (КСО)зо + 2СНЗСООН; СбНзСООН + (СНзСО)зО (СбНзСО)зо + 2СНзСООН. г (74%) Анигидриды кислот образуются при нагревании кислот с таким сильнейшим дегидратирующим агентом, как пятиокись фосфора.
Этот метод очень удобен при получении ангидридов сильных кислот: Рзоз ~~0 СР,СООН вЂ”. СР,С О + НРО,; Р Ос~~ (3()%) СРзеОзн . (Срзеоз)зо + НРОз. Рзоз (72%) Лучшим, но наиболее дорогостоящим способом получения ангидридов является метод с использованием Х,Х-дициклогексилкарбодиимида: КСООН + СбН 1)Ч С )ЧСбН Сбни)ЧНС )ЧСбН~~ ! дипиклогексилкарболиимил ОС вЂ” К л 0 — есо>,о с,н„мнсомнс,н„.
)Ч,)Ч'-лициклогексилмочевина 210 Циклические ангидриды некоторых дикарбоновых кислот образуются просто при нагревании. Это характерно, однако, только для получения ангидридов с пяти и шестичленными кольцами: Фо СнтСООН 50(УС СнзС ! — ! "О+ Н,О СН СООН СНС ~ (95%) янтарный ангидрид 230'С вЂ” Я + н,о С С р~/ф 0 0 О (100%) фталевый ангидрид НООС СООН Некоторые из приведенных выше методов с успехом могут быть использованы и для синтеза смешанных ангидридов двух карбоновых кислот. Простейший стабильный смешанный ангидрид— ацетилформиат — ангидрид уксусной и муравьиной кислот— получается из формиата натрия и ацетилхлорида: О О НСООХа + СнзСОС1 — ~- НС С~ + 1чаС1.
25'С ~0~ СН, (64%) Другими стабильными смешанными ангидридами являются ацилтрифторацетаты и ацилкарбонаты: + )ЧН(СН,СН,)Я; ~О 0 йСООН + СР;С О СР СООН + СР С О 3 'ОСУ О вЂ” С~ СР ъ ацилтрифторацетат 111 ,:О К(СН,СН,), хлоругольный эфир ф ф + ОС~ ОСН СН, ацилкарбонат Они представляют собой эффективные ацилирующие агенты. Ацилирование кислород-, углерод- и азотсодержащих нуклеофильных агентов осуществляется за счет ацильной группы более слабой кислоты, поэтому ацилкарбонаты нашли широкое применение в пептидном синтезе для связывания двух аминокислот или пептидов: 0 нсн-соон ° снс~ †' †.'-~ нсн-с-ос О Х~СН2СН3 !! 0 1 тГЗР; О С Ннсьз ОСН2СН3 ХНСЬ2 ОСН2СН3 О нсн-с-ос"' нн сн-соосн Хшн~ !! О ( ! 2 3 МНСЬз ОСН2СН3 Н~ О вон — с' и' ! + СО + СН СН ОН .
2 3 2 ИНСЬ2 ХНСНСООСН3 Ацетилформиат применяется для введения формильной группы. Свойства ангидридов кислот обсолютно аналогичны реакциям ацилгалогенидов. Для того, чтобы подчеркнуть их родство„ приведем два наиболее типичных примера: сн,сн,о-©-нн, + (сн,со),о ~„'~" сн,сн,о-©-хнсосн,; (90%) фен апетии (жаропонижающее средство) О СН С СН СООСН 0 + СНЗОН ( (95%) НС СН СООН ~~о 18.7. КЕТЕНЫ Уксусной кислоте формально отвечают два ангидрида уксусный ангидрид (СНЗСО)2О и продукт формальной дегидратации уксусной кислоты — кетен СН2 С О.
Кетен можно рассматривать как кислородный аналог аллена СН2=С=СН2 (гл. 7, ч. 2). 2И Кетен получают в промышленном масштабе пиролизом ацетона при 700'С: СН,С вЂ” СН„+ СН,=С=О Ф 700'С СН Общие методы получения гомологов кетенов (альдокетенов КСН=С=О и кетокетенов Кзс=С=О) основаны на дегидрогалогенировании ацилгалогенидов или дегалогенировании 2-галоалканоилгалогенидов: ВСН,С' О Х(СН2снз)з, -г' о йсн=с=О + ХН(СН,СН,)Я; ~С( Сгнб или эФир й ! уО ус й-С-С К вЂ” С=С=О + УлВг2, Вг В СН Ф„ К Кетены относятся к исключительно реакционноспособным карбонильным соединениям, содержащим электрофильный карбонильный углеродный атом. Они энергично взаимодействуют с водой, спиртами, тиолами, аминами и другими нуклеофильными агентами: Н+ Ф СН2 С О+ НОНН СНС~ ОН СН2 С О + КОН СНЗСООК СН,=С=О+ й.,)ЧН СН,С эфир ' ~)чй Н .ФО Снз "С О + ВВН ~' СН3 СН ~йй Уксусный ангидрид получают в промышленности при взаимо- действии кетена с уксусной кислотой: О Снз=с=О + СН1~.
— (СнзсО)зО. Он 213 При взаимодействии кетена с муравьиной кислотой образуется стойкий смешанный ангидрид, который используют для введения формильной группы в спирты, тиолы и амины: уо 0 О СН =С=О+ НС СН С С ОН 0 "Н смешанный ангидрид Сн~с. С + йХН2 ВННС~~ + СНЗСООН о О "Н Кетен относительно стабилен только при низкой температуре, уже при — 20'С он димеризуется с образованием дикетена: Н,С=С-СН, СН =С=О + СН =С=О О-С=О При взаимодействии дикетена со спиртами получаются эфиры ацетоуксусной кислоты.
Н2С=С вЂ” СН2 + СНзСН ОН з ~ СН С-СН С 0 — С=О Снзснзон; О 20 С 2 3 18.8. СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ Сложные эфиры представляют самую важную группу производных карбоновых кислот. Они используются в самых разнообразных органических реакциях и кроме того, сложные эфиры распространены в качестве природных продуктов. По существу все растительные и животные жиры и воск почти целиком состоят из сложных эфиров глицерина. Многие таннины представляют собой сложную смесь эфиров галловой кислоты и глюкозы, а сложные эфиры ароматических кислот и многоатомных фенолов входят в состав лишайников.
Многие биологически активные вещества также содержат сложноэфирную группу. Синтетические полиэфиры — полиэтиленгликольтерефталат, и поликарбонаты находят разнообразное применение в текстильной промышленности и для производства «небьющихся» стекол. 214 18.8.1. ПОЛУЧЕНИЕ СЛОЖНЬ1Х ЗФИРОВ 18.8.!.а. ЭТЕРИФИКАЦИЯ КАРБОНОВЪ|Х КИСЛОТ Наиболее общим методом получения сложных эфиров является прямая этерификация карбоновых кислот спиртами: 0 ни, l~ Н'СООН + й'ОН = й'С + Н,О. Ой~ Существует огромное число разновидностей прямой этерификации карбоновых кислот, отличающихся друг от друга некоторыми характерными деталями.
Одним из старых и распространенных методов остается этерификация по Э. Фишеру (1895 г.). Смесь карбоновой кислоты и большого избытка безводного спирта, содержащего хлористый водород, серную или л-толуолсульфокислоту, выдерживают в течение нескольких часов при 70 — 80'С. Избыток спирта смещает равновесие в сторону образования сложного эфира. Метод Фишера применяется для получения сложных эфиров метилового, этилового и других низших спиртов. В других случаях эффективна модификация этого метода, где в качестве растворителя используют бензол или толуол с азеотропной отгонкой воды в приборе Дина — Старка.
Катализатором в этом случае служит эфират трехфтористого бора, л-толуолсульфокислота или различные сильнокислые катионообменные смолы. Воду можно также связывать с помощью молекулярных сит — цеолитов 3 Л и 4 А. Прямая этерификация карбоновых кислот дает наилучшие результаты в случае первичных спиртов, выход сложного эфира сильно снижается для вторичных спиртов, а для получения сложных эфиров третичных спиртов этот метод практически совершенно непригоден. Сложные эфиры вторичных и третичных спиртов следует получать ацилированием этих спиртов с помощью ацилгалогенидов или ангидридов в присутствии третичного амина — пиридина, 4-диалкиламинопиридина, Х,М-диметиланилина, описанным в предыдущем разделе этой главы.
В особо важных случаях для этерификации спиртов целесообразно использовать описанные выше смешанные ангидриды карбоновых кислот с трифторуксусной кислотой или хлоругольным эфиром в очень мягких условиях при -20'С. Для иллюстрации приведем некоторые типичные примеры этерификации: И5 неолит 3 А; Н2304 СН)(СНЗ)7СООН + СНзОН Снз(СНЗ)ЗСООСНз СН ОН (9б%); С НСНСООН СН Сн ОН С Н СНСООСН Сн НО ! 3 2 СНЗСН20Н 5! ОН (85%) 80'С НООС(СНЗ)4СООН + 2СНзСНЗОН вЂ” СнзСНЗООС(СНЗ)4СООСНЗСНз (95%); сн,с + (Снн,сон сннхюс(сн,),; Ф С4НЗХ(СИЗ)2 6ч эфир (72%) Сн (Сн ) СООН СН ОН СН (СН ) СООСН (9)Н).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
