Терней - Органическая химия I (1125892), страница 79
Текст из файла (страница 79)
8) мы отмечали, что этиленоксид вследствие напряжения цикла легко раскрывается при нуклеофильной атаке воды. Подобным же образом кольцо этиленоксида раскрывается при действии реактивов Гриньяра, образуя первичные спирты, цепь которых соответственно на два атома углерода длиннее, чем алкильный фрагмент реактива Гриньяра. Общая схема реакции: 8~? но ВМдХ+ Н,С вЂ” СН, — ВСН,СН,О МдХ вЂ” '- ВСН,СЕ?,ОН эфир О Примеры,' н,о СЕ?змд? + НзС вЂ” СНз — > — — + СНзСНзСНзОН (60%) Г О н,о С,н,?1 + НзС вЂ” СН вЂ” С,Н, — + — — ~ С,НзСН(ОН)СН,С,Нз (70%) О триметиленоксяд СИНТЕЗ ПОСРЕДСТВОМ МЕТАЛЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ— ПЛАНИРОВАШЛЕ И ОГРАНИЧЕНИЯ.
При планировании синтеза спирта с помощью реактивов Гриньяра важно, чтобы реактив Гриньяра был устойчнв, а соединение, с которым он будет реагировать, содержало бы только одну функциональную группу, способную легко реагировать с металлом. Рассмотрим теперь ограничения этого синтеза. Поскольку реактив Гриньяра — сильное основание, он может реагировать даже с умеренными донорами протонов, превращая связь С вЂ” Мд в С вЂ” Н-связь.
Изображенный ниже синтез 1,4-бутандиола неосуществим, по- о. Ниже даны продукты взаимодействия реактивов Гриньяра с неизвестными исходными соединениями. Определите зтп исходные вещества. (Конечная обработка проводится водой плп разбавленной кислотой.) а) А+ Снзмяс? -+ Снзс??зОН б) Б+ СЕ?зсЕ?змдВг -~- СНзСНзС(СНз)зСОН н) В+ СНзсНзмпВг -~- (СНзСНз)зС(СНз)ОН г) 1 + СнзснзмяВг ~ (СНЗСНз)зСОН д) Д + СНзСНзмь? +' СНЗСНзСНзСНзОН е) Е+ Снзснзмд? -~- СНзСНзСН(СНз)ОН 6. Триметиленоксид (называемый оксетаном) раскрывается при Яь?2-реакции, образуя спирт, цепь которого на три атома углерода длиннее, чем цепь исходного реактива Гриньяра. Эта реакция обычно протекает медленнее, чем реакция зтиленоксида с реактивом Грпньяра. В чем причина зтнх разлпчий7 ч' О е н,о СНз — О + Вмре — ~ НСНзСН,СНзО Мух — — + ВСНзСН,СН,ОН тге СНз — СН, 396 глАвА 1о тому что получаемый реактив Гриньяра будет реагировать сам с собой скорее, чем с этиленоксидом.
Неудачно сггланированный синтез: в ФИ11 ВгСН2СН2ОН + Мд — -+ Вг»1дСН~С11,011 эфир Н,О ВГМКСН~СН ОН+ С112 — СН ~ ~ НОСН2С11 СН С11~ОН+ МКБг011 О Вот что происходит в действительноспги: Г .5 ВгМдСН,СН~ОН вЂ” > НСН,С1?,О МзБг Следовательно, реактив Гриньяра не должен содержать таких функциональных групп, которые обычно сами реагируют с реактивом Гри~ьяра, э именно: — ОН, — ЯН, — ЯНз, — СНО, — СО,Н, — С(0)ОП, — С1~1, — С=С вЂ” Н, — ЯО, и — С(0)Х (Х = С1, Вг, Е).
Несмотря на то что иодиды образуют реактивы Грипьяра быстрее, чем бромиды, а бромиды быстрее, чем хлориды, разница в реакционной способности алкилгалогенидов не столь велика, чтобы это позволило проводить селективно реакции по одному галогену по сравнению с другим. Вг СН,СНСН, ВгМз СНЙСНСН, Вг СН,СНСН, | С1 "' ~ С1 + Мцс1 ~,г ./' Эта разница в реакционной способности галогенов сказывается только в ряду галогенбензолов: бромбензол быстро образует реактив Гриньяра в эфире, в то время как хлорбепзол значительно инертнее.
МдВг Вг ~Ф ~ +Му '~~(' н,оЗ бромбепзол сн,Π— + бензиловый спирт хлорбензол При обсуждении ограничений синтеза Грипьяра мы лишь вскользь упомянули об ограничениях применения того или нного субстрата для атаки реактивом Гриньяра. 14сли мы, например, хотим получить вторичный спирт взаимодействием альдегида с реактивом Гриньяра, этот альдегид не должен содержать какие-либо другие группы, способные реагировать с реактивом Гриньяра. Это ограничение может быть двух видов, в зависимости от характера реакций, возможных между этими «другимп» группами и реактивом Гринь яра.
Некоторые функциональные группы разрушают реактив Гриньяра, но сами при атом не изменяются. Эти трудности можно преодолеть просто применением «избытка» реактива Гриньяра. Другой тпп функциональных групп, препятствующих синтезу Гриньяра, также разлагает реактив Гриньяра, но при этом изменяются и сами группы. Применение «избытка» реактива Грпньяра в данном случае не решает вопроса.
спирты 397 Первый вид затруднений можно показать на примере реакции 4-оксибутаналя (НОСН,СН,СН.СНО) с метилмагнийхлоридом. Наша цель— синтезировать 1,4-пентандиол НОСН СН,СН,СН(ОН)СН, о он !! а) сн мыс) ! НОСН2С112СН2СН вЂ” ~ НОСН2СН2СН~ — С вЂ” Н что бы мы хоти,ели получить б) п,о ! сн, На самом же деле одна молекула реактива Гриньяра будет реагировать с гпдроксильной группой 4-оксибутаналя: о о !! Юв !! сн,м~х+ но(сн,),сн — хмпо(сн,),сн+ сн, ~ 11з уравнений, приведенных ниже, следует, что для получения конечного диалкоксипроизводного затрачиваются два моля реактива Гриньяра. При гидролизе образующегося диалкоксипроизводного получается 1,4-пентандпол, т.
е. регенерируется и та оксигруппа исходного 4-оксибутаналя, на которую первоначально израсходовался один моль реактива Гриньяра. офир е я НОСН Сн СН СНО+СН МаС1 — СН 1 +С1Ма ОСН СН СН СНО 4-окспбутаналь эфир С1Мд ОСН.СН,СН,СНО+ СН,МдС1 — — '- Для иллюстрации затруднений, встречающихся при наличии нескольких функциональных групп, рассмотрим взаимодействие 4-карбометоксибутаналя (С??,ОС(0)СН~С??,СНаСНО) с тем же самым реактивом Гриньяра. Ниже реакция показана в том виде, как нам хотелось бы ее провести: о о ,Ф~ эфар П,О СНао — С вЂ” (СН,)а — С + СН,Мр,с1 н 4-карбометоксибутаналь 0 ОН !! ! — > СПзо — С вЂ” (С11.,)а — С вЂ” Сн, что бы мы топсели получить и ~келаемый продукт Однако в данном случае с реактивом Гриньяра могут взаимодействовать 0 О.
две функциональные группы (С??аОС вЂ” и — С вЂ” Н). Поэтому результатом Я Л) О МдС1 '!) 8 — ~ С1мпОС11,.С11.,СН,„— С вЂ” Н ! сн, п,о — — ~ НОСН,СН~СН,СН(ОН)СН, 1,4-пентандиол 398 глАвА 1о реакции будет смесь двух продуктов. ве о О МаС1 реакция по группе — СНО 1! 1 — сн,о — с — (сн,),— с — сн, 1 Н о о 11 11 СНзо — С вЂ” (СНз)з — С 1 н 'келаемый алкоголят сн,мзс1 афир о о !1 — + СНз — С вЂ” (СНз)з — С вЂ” Н нежелаемый побочный продукт К сожалению, в данном случае избыток реактива Гриньяра также не способствует желательному направлению реакции, напротив, выход желаемого алкоголята понижается.
Сложноэфирная группа образовавшегося алкоголята может снова реагировать с реактивом Гриньяра. Более того, побочный продукт, написанный выше, также имеет две карбонильные группы, способные реагировать с избытком реактива Гриньяра. Эти нежелательные побочные процессы представлены ниже: О Ж 0 О МцС1 11 1 сн,мес1 СНзо — С вЂ” (СН,)з — С вЂ” СНз — + 1 Н желаемый алкоголят О 9 О 6~ ОЖ О 8 МдС1 0 Мас1 О Мпс! 11 1 сн,,м:с1 1 1 сн,— с — <сн 1,— с сн, — * — — сн,— с — ~сн,~,— с — сн„ 1 1 1 Н СНз 11 ОЮ атака по СН,— с— К о ОМС1 0 1 1! СНз С вЂ” (СНз)з С Н 1 сн, 0 0 11 11 СНз" С (СНз)з С вЂ” Н сн,мзс1 нежелаемый побочный— продукт О ~Э 0 о м~с1 н !1 1 ~ СНз С вЂ” (СЕ1з)з С вЂ” Н 1 С1-1з Гидролиз атой реакционной смеси приводит к смеси спиртов, из которых только один (получаемый при гидролизе желаемого алкоголята) является целевым продуктом. Совершенно ясно, что в таком случае лучше искать О ОН 1! ! другой путь получения СНзΠ— С вЂ” (СН ) — С вЂ” СН,! ! Н Но как же мы должны планировать синтез сггирта с помощью реакпгиеа Гриньяра г Планировать синтез Гриньяра мы должны, исходя из структуры спирта, который необходимо получить.
Нетрудно убедиться, что несколько разных путей могут привести к одному и тому же продукту. Например, спирты 399 !! ~1-СН, С вЂ” СН А. Н, был получен из '~~~,Г ~~~(' и СнзМдС1 или из СНзССНз 1! 0 ~~МдС1 и ~\,г' ОН 0 1 Б. Н вЂ” С вЂ” СН, был получен из Н вЂ” С вЂ” Н и СнзМяС1 1 Н 0 !! В.
Е10СН2(СН2)зСЕЕ ОН был получен из 2 молей Н вЂ” С вЂ” Н и С1Мд(СН2)зМдС1 ОН ; .1 Г. з был получен из и СН МдС1 С вЂ” СН 1 ! з Г 7. Предложите синтезы Гриньяра для получения следующих спиртов: ОН 1 а) СНз — С вЂ” СЕ12СНз 1 СН. б) СН2 — СН2 1 1 СН2 — СН вЂ” СН20Н >-фенил-2-бутанол можно получить одним из трех приведенных ниже спосо- бов; выбор метода определяется доступностью исходных веществ.
О ОН 1! эфир Н,ОЖ СН,СС,Н, + СН,СН,Мас1 — — '- Н,С вЂ” С вЂ” С,Н, ацетофенон СН 2 5 2-фенил-2-бутанол О ОН 1! эфир Н,ОЭ 1 СнзСН2ССзнз+ СнзМйС1 — — + — — ~ НзС вЂ” С вЂ” СвЕЕз пропиофенон 1 0 ОН 11 тгф н,оЭ 1 СНзССН2СЕ12+ С,нзМДС1 — — ~ — + Н С вЂ” С вЂ” СзН, 2-бутанон 1 Подводя итоги, можно сказать, что для планирования синтеза какого- либо спирта с помощью реактива Гриньяра следует мысленно удалить один из заместителей у карбинольного атома углерода, представив этот замести- тель составной частью реактива Гриньяра; при этом нужно решить, из какого карбонильного соединения можно получить остальную часть моле- кулы спирта. Ниже даны примеры планирования синтезов Гриньяра. На примере 1-метилциклогексанола представлен наиболее общий путь синтеза спиртов, содержащих карбинольный углерод в цикле. ОН 0 400 ГЛАВА ХО а) сн,— сн, он сн,— ~~ СЕ1, г) нс он — ! ~~ — с — сн, 1) д) НОСН,~~~ СН,ОН (иис и транс) о) (СН,),ССН(ОН)СН(СН,), ВОССТАНОВЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ.
Карбонильная группа, будучи полярной группой, может быть атакована различными анионами, в частности гидрид-ионом НР. Однако простой гидрид металла, например гидрид натрия МаН, не восстанавливает кетоны и альдегиды. !Чи+ Н:О,С=Π— М-э Н вЂ” С вЂ” 0:О Хи(Э РеакЦиЯ ие иДет .О: — Я Для успешной атаки карбонильной группы гидридом необходима еще координация карбонильного атома кислорода с кислотой Льюиса. Связывание карбонильного кислорода с кислотой Льюиса увеличивает положительный заряд на карбонильном атоме углерода, тем самым усиливая его способность присоединять гидрид-ион; фактически здесь имеет место электрофильный катализ.
о " о С=О + А1С1 — э С=О~ †А1 ++ О+С вЂ О вЂ ° ° з,, з 8, " О ! .. о О Н:' "С вЂ” ОЕ~ — А1С! †> Н вЂ” С вЂ” Π— А1С1 †' — + Н вЂ” С вЂ” ОН + А1С1 ОН з з ! 3 Значительно удобнее для восстановления альдегидов и кетонов применять не смесь простого гидрида с кислотой Льюиса (например, А1С1з), а комплексные гидриды металлов — борогидрид натрия 1чаВН„или алюмогидрид лития ЫА1Н,. Анион такого комплекса координируется с карбонильной группой, усиливая ее способность присоединять гидрид-ион.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
