GL_17_Енолы (1125829), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Оптимальным основанием для сложнозфирной конденсации служит гидрид натрия в эфире или толуоле.
Смешанная перекрестная конденсация двух сложных эфиров, имеющих атомы водорода при -углеродном атоме, в общем случае приводит к образованию смеси четырех 1,3-кетоэфиров: двух симметричных и двух несимметричных. Эту смесь трудно разделить на компоненты, поэтому раньше в смешанной конденсации Кляйзена в качестве карбонильной компоненты использовали только такие сложные эфиры, у которых нет "активных" атомов водорода. Этому условию удовлетворяют ArСООСН2СН3; HCOOCH2CH3; (CH3)3CCOOCH2CH3. В качестве карбонильной компоненты в перекрестной сложноэфирной конденсации особенно эффективен диэтилоксалат. Открытое И.Вислиценусом (1894 г) декарбонилирование оксоалкильных производных сложных эфиров при 150°-170° открывает удобный путь синтеза монозамощенных малоновых эфиров.
Современный вариант перекрестной конденсации Кляйзена заключается в С-ацилировании литиевых енолятов сложных эфиров в очень мягких условиях в ТГФ хлорангидридами карбоновых кислот.
Этот универсальный метод позволяет получать эфиры самых разнообразных 1,3-кетокислот. Аналогично реагируют литиевые еноляты сложных эфиров с кетонами, диалкил- и диарилдисульфидами, фенилселенилбромидом.
Все эти реакции нашли широкое применение в современном органическом синтезе. Особое значение имеет конденсация литиевых енолятов сложных эфиров с кетонами, приводящая к получению эфиров -оксикислот . Эта реакция служит простым и удобным синтетическим эквивалентом хорошо известной реакции Реформатского (см. раздел 5.3).
Внутримолекулярная конденсация сложных эфиров дикарбоновых кислот, называемая конденсацией В.Дикмана, по существу представляет собой просто частный случай сложноэфирной конденсации:
Реакция протекает с хорошим выходом 70-80% только в том случае, если в результате циклизации образуются пяти или шестичленные циклы, т.е. при n = 4 и n = 5. Однако циклизация имеет место и при образовании макроциклов при n больше 12 при использовании техники высокого разбавления и гидрида натрия в качестве основания. В частности циклические 1,3-кетоэфиры С14-С16 получаются с помощью конденсации Дикмана с выходами порядка 30%. Этот метод совершенно неудовлетворителен для получения соединений с восьми-двенадцатичленным размером цикла.
Конденсация сложных эфиров с кетонами, в принципе, представляет собой общий метод синтеза 1,3-дикетонов (дикетонов).
С-Н- Кислотность кетонов в 105 раз превышает кислотность сложных эфиров. Поэтому кетоны играют роль метиленовой, а сложные эфиры - карбонильной компоненты. Енолят-ион кетона присоединяется по карбонильной группе сложного эфира. Конкурирующие реакции альдольной и сложноэфирной конденсации накладывают серьезные ограничения на практическое применение этой реакции и выходы 1,3-дикетонов обычно невелики.
Поэтому в качестве сложноэфирной компоненты обычно используют этилформиат и диэтилксалат:
Современный метод карбоксилирования кетонов заключается в конденсации щелочных енолятов кетонов с диэтиловым эфиром угольной кислоты - диэтилкарбонатом, катализируемой гидридом натрия или диизопропиламидом лития.
17.5.3. Реакции Реформатского
Магний- и литийорганические соединения не могут быть получены при взаимодействии магния или лития с галогензамещенными сложными эфирами, поскольку реактивы Гриньяра и литийорганические соединения взаимодействуют со сложными эфирами. Получение сложных эфиров -оксикислот в результате присоединения металлорганических производных сложных эфиров к карбонильной группе альдегидов и кетонов удается осуществить при использовании цинковых производных. Эта реакция была открыта русским ученым С.Н.Реформатским в 1887 году. Бромэфиры взаимодействуют с альдегидами или кетонами и металлическим цинком в неполярной апротонной среде (бензол, толуол) с образованием эфиров -oксикислот. В этой реакции нет необходимости в предварительном выделении цинкорганического соединения и цинк добавляется непосредственно к смеси карбонильного соединения и бромэфира в толуоле или бензоле.
При тщательном соблюдении экспериментальных условий выходы эфиров -оксикислот обычно весьма высокие и достигают 60-90%.
Для того, чтобы избежать дегидратации сложного эфира с третичной или вторичной гидроксильной группой в ненасыщенные сложные эфиры, необходимо тщательно контролировать условия кислотного гидролиза цинкового алкоголята и выполнять его при 0 °С.
Для реактива Реформатского, образующегося из бромэфира и цинка, в течение длительного времени была принята структура цинкорганического соединения BrZnCH(R)COOC2H5. В настоящее время для него более обоснованной представляется структура цинкового енолята RCH=С(OZnBr)-OC2H5. Поэтому реакцию Реформатского логично рассматривать как частный случай альдольной конденсации карбонильного соединения и цинкового енолята сложного эфира. Движущей силой процесса является образование хелатного комплекса, где роль хелатирующего агента выполняет катион цинка.
Образованию хелатного комплекса способствуют неполярные растворители, не способные эффективно сольватировать катион цинка, Такая трактовка механизма реакции Реформатского находится в хорошем соответствии с экспериментальными данными, согласно которым - и -бромэфиры, не способные к образованию цинковых енолятов, не вступают и в реакцию Реформатского.
17.5.4. Конденсация Кневенагеля
Альдольная конденсация является прототипом многих других карбонил-метиленовых конденсаций, широко используемых в органической химии. Важную группу составляют реакции конденсации алифатических и ароматических альдегидов и кетонов с соединениями, содержащими две акцепторные карбоксильные, карбалкоксильные, циано- и нитрогруппы у одного атома .углерода (малоновая кислота, ее эфиры и динитрил, циануксусный эфир, ацетоуксусный эфир и т.д.) .Все эти реакции объединяются под общим названием конденсации Э.Кневенагеля (1896 г.).
Реакция Кневенагеля широко используется в органическом синтезе как универсальный метод получения -ненасыщенных кислот, сложных эфиров, нитрилов (табл. 17.5).
Таблица 17.5
Синтез -ненасыщенных кислот, сложных эфиров и нитрилов по Кневенагелю.
Отличительной особенностью конденсации Кневенагеля по сравнению с альдольной конденсацией является катализ аминами - пиридином, пиперидином или смесью этих аминов. Амины обладают достаточно высокой основностью для создания равновесной стационарной концентрации аниона при депротонировании малонового, циануксусного, нитроуксусного и ацетоуксусного эфиров с рКа в диапазоне 10-13 единиц рКа. Однако амины не способны превратить в сопряженный енолят-ион кетоны и альдегиды с рКа 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 CH2(CN)2; СNСН2СООСН2СН3, но для взаимодействия с малоновым и ацетоуксусным эфиром требуется катализ TiCl4. 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, образующаяся из карбонильного соединения и вторичного амина при катализе сопряженной кислотой. Иминиевая соль затем взаимодействует с енолят-ионом. Последующее элиминирование пиперидина завершает образование -непредельных соединений.
При конденсации карбонильных соединений с малоновой кислотой в пиридине в присутствии пиперидина промежуточно образующаяся ненасыщенная дикарбоновая кислота подвергается декарбоксилированию с образованием -ненасыщенной кислоты, как правило, Е-конфигурации. Эта разновидность реакции Кневенагеля носит название конденсации Дебнера.
Конденсация Кневенагеля-Дебнера и в настоящее время остается одним из лучших способов синтеза -ненасыщенных кислот, сложных эфиров и нитрилов.
Другой способ синтеза -ненасыщенных 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.
В качестве простейших примеров можно привести получение коричной кислоты при взаимодействии бензальдегида с ангидридом уксусной кислоты, катализируемом ацетатом калия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
