Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Механизм этой реакции ничем не отличается от механизма образования ацилхлоридов из карбоновых кислот и тионилхлорида.

Для получения ацилхлоридов из карбоновых кислот в мягких условиях может быть использован фосген - хлорангидрид уксусной кислоты.

В совершенно нейтральных условиях хлорангидриды можно получать при действии на карбоновые кислоты смеси трифенилфосфина и четыреххлористого углерода.

Механизм этой реакции аналогичен механизму образования алкилхлоридов из спирта, (C₆H₅)₃P и CCl₄ (глава 11). Промежуточно образующийся интермедиат может непосредственно взаимодействовать со спиртами и аминами с образованием соответственно сложных эфиров и амидов.

18.5.1. Ацилгалогениды как ацилирующие агенты

Ацилгалогениды представляют собой наиболее доступные и универсальные реагенты для введения ацильной группы при замещении галогенид-иона под действием самых разнообразных нуклеофильных агентов: воды, спиртов, аммиака, первичных и вторичных аминов, тиолов, гидрид-иона, карбанионов, карбоксилат-иона и многих других реагентов. Эти реакции необратимы, так как галогенид-ион более слабый нуклеофильный агент, чем OH^-, OR^- и другие нуклеофилы по отношению к sp² - гибридному атому углерода ацильной группы.

А. Гидролиз. Ацилгалогениды реагируют с водой с образованием карбоновых кислот. Это обычная реакция нуклеофильного замещения у ацильного атома углерода, в которой после присоединения воды получается бетаиновый интермедиат, стабилизирующийся во второй стадии в результате отщепления хлорид-иона и протона.

Б. Алкоголиз. Взаимодействие ацилгалогенидов со спиртами приводит к сложным эфирам по механизму, абсолютно аналогичному для реакции с водой. Для связывания выделяющегося галогеноводорода используют третичные амины, обычно пиридин, триэтиламин или диметиланилин.

Если не связывать галогеноводород, то при этерификации вторичных, и особенно, третичных спиртов всегда образуется некоторое количество галогенида, кроме того, галогеноводород присоединяется по кратной связи ненасыщенных кислот. Скорость этерификации ацилгалогенидами зависит от стерических факторов. Поэтому иногда первичную спиртовую группу удается селективно проэтерифицировать при наличии в той же молекуле вторичного или третичного гидроксила. Этерификация фенолов с помощью ацилгалогенидов обычно требует более жестких условий и наилучшие результаты достигаются при ацилировании щелочных и таллиевых фенолятов в неполярной апротонной среде.

В. Аминолиз. Ацилгалогениды энергично реагируют с аммиаком, первичными и вторичными аминами или гидразином с образованием с очень высоким выходом незамещенных или N-замещенных амидов, а также гидразидов кислот.

Механизм аминолиза подобен механизму гидролиза и алкоголиза, Различие лишь заключается в том, что протон из тетраэдрического интермедиата отщепляется с помощью второго моля амина. Поэтому для аминолиза необходимо расходовать два моля амина на моль ацилгалогенида.

Иногда вместо дорогостоящего амина для связывания галогеноводорода используют раствор щелочи при 0-5⁰. Тогда для аминолиза требуется только один моль амина. Этот очень удобный в препаративном отношении метод был предложен в конце прошлого века Шоттеном и Бауманом и иногда даже называется реакцией Шоттен-Баумана. В качестве примера приведем получение триметозина, используемого в медицине в качестве седативного средства.

Третичные амины образуют с ацилгалогенидами ионные соединения, содержащие ацильную группу у положительно заряженного атома азота. В качестве третичного амина чаще всего используют пиридин, тогда продуктом реакции является ацилпиридинийхлорид.

Ацилпиридиний-катион и другие его аналоги являются мощнейшими ацилирующими агентами, намного превосходящими по реакционной способности ацилгалогениды, ангидриды и другие производные карбоновых кислот. Для приведенных выше реакций, где в качестве “связывающего” HCl агента использовался третичный амин, истинным ацилирующим агентом, по-видимому, оказывается ацилиевая соль .

Превосходным нейтральным ацилирующим агентом являются ацилимидазолиды, получаемые из N,N-карбонилдиимидазола и карбоновой кислоты. Эти соединения реагируют с аминами в исключительно мягких условиях в отсутствии катализатора, в то время, как для реакции со спиртами требуется катализ основанием. Эти реагенты нашли широкое использование в качестве ацилирующих агентов.

Г. Восстановление ацилгалогенидов комплексными гидридами.

Восстановление ацилгалогенидов комплексными гидридами представляет собой разновидность реакции нуклеофильного замещения у ацильного атома углерода, где роль нуклеофильного агента играет гидрид-ион. В первой стадии восстановления RCOCl образуется альдегид, который затем присоединяет еще один гидрид-ион и восстанавливается до первичного спирта.

Алюмогидрид лития является эффективным донором гидрид-иона и обладает поэтому низкой селективностью. Он восстанавливает ацилгалогениды непосредственно до алкоголят-иона первичного спирта. Этот метод не имеет практического значения, поскольку карбоновые кислоты и сложные эфиры также восстанавливаются до первичных спиртов алюмогидридом лития. Значительно более интересен и важен в синтетическом отношении метод восстановления ацилгалогенидов до альдегидов. На этой промежуточной стадии реакцию можно остановить в том случае, если использовать более слабый и, следовательно, более селективный восстановитель. Таким агентом является три-трет-бутоксиалюмогидрид лития, который получается из LiAlH₄ и трех эквивалентов трет-бутилового спирта.

Этот реагент селективно восстанавливает ацилгалогениды алифатических и ароматических карбоновых кислот в эфире, ТГФ или диглиме до альдегидов. Для того, чтобы избежать дальнейшего восстановления альдегида, необходимо поддерживать низкую температуру -78.

В более старом методе К. Розенмунда использовалось каталитическое восстановление ацилгалогенидов до альдегидов на Pd/BaSO₄, дезактивированном хинолином или серой.

При восстановлении хлорангидридов до альдегидов по Розенмунду следует использовать строго эквивалентное количество водорода, которое определяют по выделяющемуся хлористому водороду.

Д. Реакции с металлоорганическими соединениями. Магнийорганические соединения реагируют с ацилгалогенидами с образованием несимметричных кетонов или третичных спиртов. Первоначально магнийорганическое соединение присоединяется по карбонильной группе с образованием тетраэдрического интермедиата. Отщепление галогенида магния приводит к кетону.

Кетон далее реагирует с магнийорганическим соединением (см. главу 19) с образованием третичных спиртов.

В течение многих лет считалось, что этот метод совершенно непригоден для получения кетонов, так как реакцию трудно остановить на первой стадии. Однако ацилгалогениды намного более реакционноспособны по сравнению с кетонами в отношении присоединения RMgX по карбонильной группе. Это обстоятельство учтено в усовершенствованном способе получения кетонов при взаимодействии магнийорганического соединения с избытком ацилгалогенида в присутствии безводного хлорида железа (III) в эфире или ТГФ при низкой температуре и при обратном порядке смешивания реагентов.

Для получения кетонов вместо реактивов Гриньяра целесообразно использовать кадмийорганические или ртутноорганические соединения с менее полярной связью углерод-кадмий и углерод-ртуть.

Органические соединения кадмия очень медленно реагируют с кетонами, что позволяет остановить реакцию на первой стадии.

Наиболее универсальным методом синтеза несимметричных кетонов с помощью металлоорганических соединений является ацилирование диалкил-, диарил- и диалкенилкупратов (см. главу 19). По селективности они намного превосходят и реактивы Гриньяра, и кадмийорганические соединения, а выходы несимметричных кетонов очень высоки и нередко близки к количественному.

Конфигурация при двойной связи сохраняется в продукте реакции.

Диалкил- и диарилкупраты реагируют с ацилгалогенидами и ангидридами кислот, но не взаимодействуют со сложными эфирами, амидами и нитрилами. Это позволяет использовать купраты для синтеза кетонов, содержащих COOR и CN-группы.

Особое место в синтезе несимметричных кетонов с помощью металлоорганических соединений занимает реакция литийорганических соединений с солями карбоновых кислот. Соли карбоновых кислот представляют собой настолько слабые ацилирующие агенты, что реагируют только с такими сильнейшими нуклеофильными агентами как литийалкилы с образованием кетонов.

18.5.2. Реакция Ф. Арндта - Б. Эйстерта (1927 г.)

Эта реакция заключается в удлинении цепи углеводородного скелета карбоновой кислоты на один атом углерода. Ацилгалогениды реагируют с диазометаном как нуклеофильным агентом с образованием диазокетонов.

Для получения диазокетона хлорангидрид необходимо добавлять к двум молям эфирного раствора диазометана для того, чтобы второй моль диазометана связывал выделяющийся хлористый водород с образованием газообразного метилхлорида. Диазокетоны при нагревании с водной суспензией оксида серебра претерпевают перегруппировку, которую называют перегруппировкой Вольфа.

Предполагается. что в качестве интермедиата первоначально получается ацилкарбен, который подвергается анионотропной перегруппировке в кетен. Кетен был выделен в качестве промежуточного продукта перегруппировки в отсутствии воды. Диазокетон, меченный изотопом ¹³С в карбонильной группе, дает карбоновую кислоту, содержащую метку в карбоксильной группе.

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 (глава 26).

Таким образом, в результате реакции Арндта-Эйстерта карбоновая кислота превращается в свой гомолог.

18.6. Ангидриды кислот

Существуют разнообразные методы получения ангидридов карбоновых кислот. Общий метод их получения заключается во взаимодействии ацилгалогенидов с солями карбоновых кислот, которые играют роль нуклеофильного агента.

Вместо солей карбоновых кислот удобнее использовать смесь самой карбоновой кислоты и третичного амина (пиридина, триэтиламина и др.).

Характеристики

Список файлов книги