А.Е. Агрономов - Избранные главы органической химии (1125886), страница 84
Текст из файла (страница 84)
арьируя исходные карбонильные соединения, таким способом можно получать разнообразные гомологн пиррола. Гомологи пнррола получают также конденсацией ацетоуксусиого эфира. а-хлоркетонон и аммиака (реахция Ганча), например: Снз СО Сна Соо сана + СНз СО Снес( + 2ЙН3 соос н. СНз-4,.~снз + Инао(+ гНзО МИ По-видимому, на первой стадии реакции аммиак действует как основание, отщепляя протон от молекулы ацетоуксусного эфира, Затем образовавшийся аниои, реагируя ках амбндснт. ный нуклеофил, замещает хлор в хлорацетоне, в результате чего образуется б-днкетон (60), который затем реагирует сеще одной молекулой аммиака, Снзсоснзссосзна 2~(снзСОСНСООсзна) И~а СООсзнз асн соси СН 000Н СЙСОЙНр - нмр (60) Химические свойства.
По поведению в реакциях электрофильного замещения пиррол напоминает фенол: он формилируется действием хлороформа и щелочи (аиалогичио реакции Раймера — Тимана для фенола), вступает в реакцию азосочетания, карбоксилнруется действием СО, в присутствии щелочи (аналогично реакции Кольбе — Шмитта), образует тетрабромид прн действии бромиой воды.
Кроме того, для пнррола характерны следующие реакции электоофильного замещения: нитроваине (СНзСООНОз или СаНаСООМОя, — !О-:+5'С), сульфирование (СаНзр( 50з, ди- оксан, 100'С), хлорировзные (6ОтС!г), нодпроваиие (1ь К1), формяляроваияс !!. НС), НСс); 2, НтО (реакцыя Гаттермаяа) и ЙСОХ(СНа)т, РОС!а (реакция Вильсмайера)1, ацилироваиие ангидридами кислот и действием ЙСМ н НС! (реакция Хецга). В результате получают соответствующие а-замещеиные пнрролы. При хлорировании образуется смесь моно'-, ди-, трии тетрахлорпнрролоа, а прп бромнронанпи.я подырояаныи— тет агалогенпроизводные. ирролу, как я фурану, свойственны некоторые реакции, характерные для диенов.
При окислении пиррола образуется имид малениовой кислоты: Для ггпррола возмохкио как частичное, так и полное гндрирование кратных сиязей с образонанием соответственно пнрролииа (61) и пирролидииа (62): Нй Р, сап'С,вг (..) — """ '(.) "-"-' а ЙН Р(Н Нлн Н, РГ, СН СООН (62) (61) Пнрролндин е отличие от исходного ннррола обладает свойствамн вторичного алифатического амина.
В частности, с алкилгалогеиидаин ои образует соли третичннх аминов: О +се — О +6)В- СН, Однако при взаимодействии с малеиновым ангидридом вдет не реакция Дильса — Альдера, а заместительное присоединение: СО г' — г 0 ' р)Н С0 Так ведут себя в диеиовом синтезе диены с заместнтелямг а пололгеииял 1 и 4, М-Ацил- и А'-алкилцнрролы способны вступать в реакцию Дильса — Альдсра; и — сосна нс — со + ~ о — + — сосв, нс — со В отличие от фурана и тиофена в пирроле гетероатом связан еще с одним атомом водорода, вследствие Чего у пиррола появляется ряд специфических реакций.
Так как р-электроны атома азота участвуют в образовании ароматического секстета, атом водорода группы ХН пиррола приобретает протонную подвижность, По этой причине пиррол способен реагировать с металлическим калием, безводным гидроксидом калия и трег-бутоксидом калия, амидами калия и натрия н с магиийорганичсскими соединениями: 1Д+ак +2Я к +ни (вз) кон» и Π— ' Π— ($3у ""з Так как магний более электроотрицательный элемент, чем щелочные металлы, степень нонности связи К+ с аииоиом в соединении (63).
выше, чем степень ионностн связи "МйХ с апноиом в аналогичном соединении. Однако спектроскопическим методом было показано, что при взаимодействии пиррола с реактивами Гриньяра также образуется мезомерный аииоп без четкой фиксации иона:-МиХ. С металлическим натрием ниррол реагирует медленно, а с твердым гидроксндом натрия ои вообще не реагирует. О -'"" — ' <вэба — '"-" О ИСОСНз ИСН, Направление реакций галогепмагнневых производных пиррола зависит от температуры. Прн низких температурах образутотся Ж-замещенные, а при нагревании — а-замещенные пирролы: "';".'"' Π—;",'., О н-оно "'с ннох ' н-сн, сиесос~ С, ~~-сосн, ИН И - СОСН3 ~-СНО ИН С н)Ь-сн, ~ сосн, негрееенее нн С у соос,н, негрееенне Отмеченное выше сходство химических свойств оиррола и фенола подтверждается еще и тем, что пиррол способен вступать в реакцию поликондеисацни с формальдггндом. Образукь -цнйсн прн этом дипиррилметан (64~ под действием геСЬ окис- баа Исталлические производные пиррола способны взаимодействовать с рядом реагентов: ляется до соединения (66) Π— СН ОН ~ ~ СН МН МН " МН МИ (64) —: СН~,.з) (66) МН М Соединение (66) образуется также при де((ствии иа пиррол муравьиной кислоты и при взаимодействии пирролкарбальдегидз (66) с пирролом О й МН (66) ОНН с )-сн-'~ <ае МН й Пун нагревании пирролиарбальдегнда с муравьиной кнслотои наряду с другими продуктамн образуется порфии: НС ~1 СН 4 СНО+ НСООН вЂ” м й й МН СН Порфины — устойчивые ароматические соединения, у кото.
рых в формуле Хюккеля (4п+2) и=7. Атомы водорода групп НН порфинов, как и в пирроле, обладают протонной подвижностью, и поэтому при действии на порфин МйО, ГеС4 нли (СНзСОО)зСп они способны замешаться на ионы Мй'+, Ге" и Спт". Комплексы с Ге'~ входят в состав гемоглобина, а комплексы с Мйз" — в состав хлорофилла. Б заключение следует привести реакцию, генетически связывающую три рассмотренных выше гетероцикла. Согласно реакции Юрьева, фуран можно превратить в пиррол или тиофен при пропускании смеси его паров с аммиаком или сероводородом над нагретым оксндом алюминия (=450'С): ЫН Нзс 0 Изо имз Эти реакции протекают в жестких условиях сопровождаются обильным смолообразовзнием и из-за низких выходов целевых продуктов не представляют практического интереса.
Б последние годы разработан жидкофазпый процесс взаимных превращений фурана, тиофсна и пиррола, протекающий с высокими выходами цри комнатной температуре. Индол и его производные. Иидол (б7) можно рассматривать как пнррол, скоиденсированный с бензольным кольцом. Методы лолучелин. () Пропускание через нагретую трубку с А)зОз паров акилина и ацетилена, разбаиленных СОз (выходы очень низки): Д! Оз + НСБСН вЂ” и~ ~ + Нг ИН аоо с г ЙН з (67) 2) Действие на л(-формил-о-толуидин трет-бутоксидом ка- нва лня или амндом натрия: [сиз)зоо- Сдггч~ Сна ( г -~~"А~о~ ИН - СНО Сна Сна Г х, (онз)аоон СН-ОН вЂ”: гну) -)сн,),оо ~ Л, -н,о ИН ИН Реакция относится к рсакпням конденсации кротонового типа (см.
гл. 3). В данном случае столь сильное основание приходится использовать потому, что из-за +М-згрфекта группй ХНСНО протонная подвижность атомов водорода метиль. ной группы толунднна еще яиже, чем в толуоле. 3) Восстановление о-интрофенилацетальдегида: С~а" СНО ! МО г сн ооон -н„о -н+. +и' — ъ — гб7) 4) Конденсация о-иитротолуола с днэтилоксалатом: О О сна )) )) с,н,о- + С Н О-С-С-ОСяНа ИО, Снасосоосанв нс~ ИО, н,о СнаСОСООН сн,-н ин - сно сн — сно Инг СН2- С- СООН ~ и МН О 2 2 -но М МН Первая стадия реакции является примером сложноэфнрной конденсации, где метиленовым компонентом является о-нитротолуол, СН-кнслотность которого достаточно высока из-за наличия иитрогруппы.
Б) Действие алкоголята на о-хлорвиниланилин: Н СНС( оно у СН СНС! и — в (67) МН-Н МН -са Реакцию можно рассматривать как нуклеофильиое замещение атома галогена. Однако в исходном соединении галогеи инертен в реакциях иуклеофильного замещения (см. гл, 2), а аминогруппа — слабый нуклеофил. Поэтому реакцию проводят в присутствии сильного основания, способного снять с группы ХНа протон, б) Восстановление изатина (37)г СНОН СН 7п у ~ Натив " т 7п (б7) — и ! ~,СС вЂ” ! ~СΠ— ($7) нс~ - l МН МН Гомологи иидола с алкильными группами в гетероциклнческой части молекулы наиболее удобно сннтезироиать по методу Фишера.
Исходными веществами являются фенилгндразин и карбоннльиое соединение (за исключением формальдегида н ацетальдегнда), например; а 7пс! спирт ипин во, СНа 2 $ 00 - 200 'о При рассмотрении механизма этой реакции возникает Ряд вопросов: в какой момент происходит элиминирование одного 622 из атомов азота н какого именно, а также по каким причинам образуется новая углерод-углеродная связь прн замыкании цкклар В настоящее время наиболее вероятным считают приводимый ниже механизм реакинн: йсосм,я' С ней' м««.м« ) О и сн й сн,й.
— — ~ Г) МНМНСй -Мчи ' ~МНМмСй ) ОН (66) СНЯ" ам+ у'~~ снй~ ° Ф )) — а~ ~+ + И вЂ” ам МНМИ- С- й Ив- МИ,- С- й Снй' и Сй + ) ~, + и,м=с-й ~Амн, Сйг Сйг ~'Сй И ~ Сй нем йна НМ МН3 ™а Д6) — сй МН НМ На первой стадии образуется феиилгндразон ~63). Синтез индолов проводят в кислой среде, позтому гидразан (66) мо- $23 жет перейти в евамннную форму (Вй),, которая затем подвср.
гается бензндииовой перегруппировке. (Механизм этой перегруппировки, проводимой в присутствии минеральных кислот, подробно рассмотреи в гл. 6.) Новая углерод-утлеродиая связь может возникнуть только в результате перегруппировки засчет арто-положения бензольнога кольца; в результате образуется продукт (70) . Далее происходят протонирование атома азота не связанной с беизальным кольцам амнногруппы и нуклеофильная ата. ка атомом азота второй аминогруппы атома углерода, непосредственно связанного группой МНь чта завершается элиминированисм молекулы аммиака. Протонироваине именна атома азота, не связанного с беизольиым кольцом доказано с использованием феннлгидразина, содержашега меченый атом азот» СэН~*ХНХНь Установлено, что при проведении синтеза с участием этого вешества метка оказывалась в молекуле гетероцикла, а не в молекуле аммиака.
Предпочтительное протонирование не связанного с беизольным кольцом атома азота можно попытаться объяснить тем, что цепь сопряжения его неподеЛеннай пары р-электронов с п.электронами кратных углерод-углеродных связей короче, чем в беизольнам кольце (повышенная электронная плотность только в одном положении, а в беизольнам кольце — в трех), к, следовательно, его основность выше. Для синтеза индолав по Фишеру могут быть использованы альдегиды и кетоиы различного строения.
Например, при использовании циклогексапана получается производное карбазола (71), а при использовании мстнлэтнлкетона — преимушественна 2,3-диметнлнндол (72), а не 2 этнлиндол, так как в соответствии с правилом Зайцева енамнн (73) термодинамически более устойчив, чем енамнн (74). Нз ИН Н СНЗ МН (71) (72) СНа ! )) НН-НН- С-СН,СН, а СНСНз П НН-МН- С-СНз (73) (74) Кроме фенилгидразина в реакции могут быть использованы его замешенные, у которых в бснзольном кольце имеются группы СН, МОг, На) и другие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
