В.П. Дядченко, И.В. Трушков, Г.П. Брусова - Синтетические методы органической химии (1125897), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Затем повышаюттемпературу до 195-200°С, выдерживают смесь при этой температуре втечение4 ч и послеохлаждения разлагают смесь водой. При этом происходят следующие превращения:RO- H2OR'RN2H4OHRRC N=NHNNHNNH2R'R'R'H2ORR'HHH2ORH CR'RH C N=NR'- N2OHRH C N=NHR'Метод применим как к кетонам, так и к альдегидам. Однако в случае альдегидов выходыпродуктов дезоксигенирования не всегда оказываются удовлетворительными.Метод Кижнера-Вольфа имеет ряд ограничений. Так, в процессе реакции происходитэлиминирование заместителей, находящихся в α-положении к карбонильной группе.73R'R''R'RXR''N2H4OHRXO...R'RN NXNNH2R''R''RX = OH, OR, OCOR, NH2-X , - N2R'При этом возможно дальнейшее восстановление образовавшегося алкена диимидом,образующимся при окислении гидразина.N2H4R''RO2[ NH=NH ]R''CHCH2R + N2R'NH=NHR'Аналогичное элиминирование происходит в случае α,β-эпоксикетонов.OCNNH2CC CONNCH.....C COHH2OC CO- N2CCCOHα,β-Непредельные карбонильные соединения в этих условиях образуют пиразолины, которыепри нагревании теряют азот, давая производные циклопропана (реакция Кижнера).74RR'ORN2H4реакцияМихаэляRR'ONHH2NR'KOH, - N2N NHRR'∆ 2-пиразолинВ условиях реакции Кижнера-Вольфа β-гидроксикетоны образуют смесь алкенов.RROHC-CH2-C=N-NH2OH"кислый"атом HRC-CH-C=N-NH2- H2OOHRR...C=CH-C=N-NH2- OHC=CH-CH-N=NRC=CH-CH- N2C-CH=CHH2OH2O+C=CH-CH2RCH-CH=CHRЕсли карбонильная группа экранирована очень объемными заместителями, восстановление поКижнеру-Вольфу не происходит.Другим методом дезоксигенирования альдегидов и кетонов является восстановление поКлемменсену.
По этому методу карбонильное соединение обрабатывают амальгамированным цинкомв кислой среде (обычно используют 20-36%-ную соляную кислоту).ROR'Zn/Hgводн. HCl, кипячениеRR'HHЦинковую пыль предварительно амальгамируют, обрабатывая ее вначале разбавленнойсоляной кислотой для очистки поверхности, а затем раствором хлорида ртути, HgCl2.
Наилучшиерезультаты получают при проведении реакции в двухфазной системе «соляная кислота − толуол»75(модификация Мартина). Многие α-замещенные кетоны в условиях реакции Клемменсенапретерпевают восстановительное отщепление заместителя.R-CH-C-R'X OZn/HgHCl, ∆R-CH2-CH2-R'R-CH2-C-R'OX=Cl, Br, I, OH, OR'', OCOR''В случае α,β-непредельных карбонильных соединений в условиях реакции Клемменсенапроисходит одновременное восстановление связи С=С.Zn/Hg, ∆CH-COOHHCl, толуолCH2-COOHOВ этих условиях β-дикетоны подвергаются скелетным перегруппировкам. Восстановление γ- иδ-дикетонов дает ненадежные результаты.Несмотря на многочисленные исследования, механизм реакции Клемменсена по-прежнемутвердо не установлен. Известно лишь, что реакция протекает через образование гидроксиалкильныхрадикалов (побочными продуктами в реакции Клемменсена нередко являются соответствующиепинаконы, димеры этих радикалов) и что карбонильный кислород отщепляется в виде воды отчастично восстановленного интермедиата, связанного с цинком.Таким образом, рассмотренные два метода превращения карбонильной группы в метиленовуювзаимно дополняют друг друга: соединения, чувствительные к кислотам, можно восстанавливатьметодом Кижнера-Вольфа, а чувствительные к щелочам − методом Клемменсена.Третий способ дезоксигенирования карбонильных соединений заключается в предварительномпревращении исходного соединения в тиоацеталь (чаще всего в 1,3-дитиолан или 1,3-дитиан) ипоследующем восстановлении его никелем Ренея (метод Мозинго).
Никель Ренея предварительнодезактивируют кипячением с ацетоном во избежание восстановления других групп (С=С, C=O, NO2).Недостатком этого метода является необходимость использования большого избытка никеля Ренея(7-10 частей никеля Ренея на 1 часть тиоацеталя).76HSSSHCBF3*Et2O или HClS1,3-дитиоланOHSметодыHSSHCBF3*Et2O или HClДругиеHRa-NiS1,3-дитиандезоксигенированиякарбонильныхсоединенийимеютограниченноеприменение. Так, в случае чисто алифатических соединений можно проводить дезоксигенированиечерез тозилгидразоны, восстанавливая последние цианоборогидридом натрия.RORTsNHNH2R'NNHTsR'Na [H3BCN], TsOHДМФА, сульфолан, 100oCRR'HHTs = p-CH3C6H4SO2Ароматические и жирно-ароматические кетоны не удается восстановить таким образом.
Вряде случаев хорошие результаты дает применение алюмогидрида лития в присутствии хлоридаалюминия, например:OCH2LiAlH4 + AlCl3эфирIIPhPhPhPhOLiAlH4 + AlCl3эфир, бензолPhPhPhPhИспользование комбинации NaBH4-BF3 или LiAlH4-BF3 дает возможность дезоксигенироватьсложные эфиры, превращая их в простые эфиры. Так, трет-бутиловые эфиры карбоновых кислотуспешно дезоксигенируются борогидридом натрия в присутствии трифторида бора.77ORNaBH4 + BF3диглим, ТГФOCMe3ROCMe370%Аналогично дезоксигенируются и лактоны.OOMeONaBH4, BF3диглим, ТГФOMeOOLiAlH4, BF3*OEt2эфирMeOMeOВосстановительное сочетание по Мак-МурриСпецифическим методом дезоксигенирования карбонильных соединений является образованиеалкенов при действии на альдегиды и кетоны соединениями титана в низших степенях окисления.Эти соединения образуются при восстановлении солей титана (III) алюмогидридом лития.LiAlH4 + TiCl3ТГФ"черный реагент"Строение этого «черного реагента» точно неизвестно, но при действии на альдегиды и кетоныон вызывает их сдваивание.78Ph2C=OMeLiAlH4 + TiCl3MePh2C=CPh295%MeLiAlH4 + TiCl3OMeMeHретинальMeMeMeMeMeHHMeMeMeβ-каротинMeMe85%Получение альдегидов восстановлением производных карбоновых кислотАльдегиды и кетоны очень важны в органическом синтезе, поскольку они способны вступать вмногочисленные реакции, в том числе в реакции, приводящие к усложнению углеродного скелета.
Вто же время карбоновые кислоты гораздо более доступны, чем соответствующие альдегиды. Поэтомуна методах получения альдегидов из производных карбоновых кислот следует остановиться отдельно.Речь идет о методах восстановления производных кислот, схематически изображенных ниже.R C N[H]OO[H]RClO[H]RNH2RHO[H][H]ORRNR'R''OR'В зависимости от исходного соединения используются различные методы восстановления,начиная с каталитического гидрирования и заканчивая применением различных гидридов алюминия.79Синтез альдегидов из хлорангидридов кислотКлассическим методом превращения хлорангидридов в альдегиды является восстановление поРозенмунду. Эта реакция представляет собой гидрирование на «отравленном» катализаторе. Вкачестве такового используют палладий на сульфате бария в присутствии серы и хинолина.
Этидобавки снижают каталитическую активность палладия и предотвращают тем самым дальнейшеевосстановление альдегида. Реакцию обычно проводят при атмосферном давлении, пропуская водородчерез перемешиваемый кипящий раствор хлорангидрида в толуоле или ксилоле, содержащемсуспендированный катализатор.OOH2, Pd/BaSO4, S8/хинолинRRкипящий толуолCl+HClH60-90%Выделяющийся хлороводород поглощают и оттитровывают. Реакцию прекращают, как тольковыделится рассчитанное количество хлороводорода. Метод применим к хлорангидридам какалифатических, так и ароматических карбоновых кислот.
В настоящее время в качестве «регулятора»каталитической активности применяют тетраметилтиомочевину Me2NC(S)NMe2 (около 2мг/гкатализатора).В условиях реакции Розенмунда из хлорангидридов дикарбоновых кислот альдегиды необразуются, а получаются другие соединения, например:OOH2, Pd/BaSO4, хинолинClOтолуол, ∆ClOH2, Pd/BaSO4, хинолинCOClCHOтолуол, ∆COClCOOH+COOHКосвенный метод восстановления хлорангидридов кислот включает получение сложныхэфиров тиолов с последующим обессериванием их никелем Ренея.ORO+(R'S)2PbRClSR'80Ra-NiORHВ настоящее время широкое распространение для превращения хлорангидридов в альдегидыполучил метод Г.Брауна, в котором в качестве восстановителя используется алкоксигидридалюминия, LiAlH(O-t-Bu)3 (LTBA).
Этот мягкий восстановитель готовят непосредственно передреакцией, восстановление проводят при низкой температуре.ORO+LiAlH(O-t-Bu)3ClRдиглим, -78o60-90%HРеакция применима к хлорангидридам алифатических, ароматических и гетероциклическихкислот. Такие группы, как NO2, CN, COOEt при этом не затрагиваются. В качестве примера приведемполучение терефталевого диальдегида.COClCHOLiAlH(O-t-Bu)3диглим, -78oCOCl77%CHOСинтез альдегидов из сложных эфировДля восстановления сложных эфиров до альдегидов применяются различные гидридыалюминия при тщательно регулируемых условиях проведения реакции. Например, ДИБАЛ-Н, взятыйв достаточном количестве, восстанавливает при нагревании карбоновые кислоты и их эфиры доспиртов, а нитрилы − до аминов.OCH3(CH2)4COBu(i-Bu)2AlH, 45oбензол, 8 чCH3(CH2)4CH2OH82%Если же взять строго 1 эквивалент ДИБАЛ-Н и вести реакцию со сложным эфиром при низкойтемпературе, то с хорошим выходом получится альдегид.81OAl(i-Bu)2OCH3(CH2)10COEt + (i-Bu)2AlH1 мольCH3(CH2)10-C-OEtгексан, -70oH2OHCH3+ EtOH +CH3(CH2)10CHO + CH3-CH-CH3додеканаль, 88%Al(OH)3Фениловые эфиры карбоновых кислот можно восстановить до альдегидов таким мягкимвосстановителем, как трис(трет-бутокси)алюмогидрид лития.OOLiAlH(O-t-Bu)3RRHOPhПолучение альдегидов из нитриловДля этого превращения можно использовать как ДИБАЛ-Н, так и триалкоксиалюмогидриды.Восстановление с помощью ДИБАЛ-Н проводят при низкой температуре.
Последующий гидролизобразующегося имина дает желаемый альдегид.C N(i-Bu)2AlH, гексан1) -70o, 30 минCH N-Al(i-Bu)22) 20o, 5 час10% H2SO4CHO75%Другим восстановителем, используемым для получения альдегидов из нитрилов, являетсятриэтоксиалюмогидрид лития LiAlH(OEt)3. Этот реагент неустойчив, поэтому его получаютнепосредственно перед использованием одним из двух методов:LiAlH4 + 3 EtOHТГФ, 0oC2 LiAlH4 + 3 CH3COOEtэфирLiAlH(OEt)3+ 3 H22 LiAlH(OEt)3Триэтоксиалюмогидрид лития − сильный восстановитель, но он достаточно селективен:восстанавливает алифатические и ароматические нитрилы до альдегидов.82C5H11C N+ LiAlH(OEt)31) эфир, -10oC5H11CHO2) 5 N H2SO455%Синтез альдегидов из амидовПривосстановленииN,N-диалкиламидовнаилучшиерезультатыполучаютсяприиспользовании триэтоксиалюмогидрида лития.OONMe2HLiAlH(OEt)3эфир, 0o, 1 ч78%При действии на тот же амид LiAlH4 образуется триалкиламин.OLiAlH4NMe2NMe2эфир, ∆ , 15 ч88%Образование третичного амина происходит по следующему механизму:ORNMe2NMe2+ LiAlH4RHOLiAlH3NMe2HRHRCH2NMe2 + Li[OAlH2]H Al OLiHВ поисках замещенных амидов, дающих при восстановлении высокие выходы альдегидов,Вайнреб нашел, что наиболее эффективно и селективно восстановление протекает при использованииN-метил-N-метоксиамидов, получивших впоследствии название «амиды Вайнреба».83ORORHN OClH3COBuiRN OH3CCH3BuiAlДИБАЛ-НRCH3NHOCH3OHCH3Например:PMB-Ot-BuMe2SiCH3 CH3NCH3OOOCH3ДИБАЛ-НPMB-OHoPhMe, 0t-BuMe2SiPMB = пара-метоксибензил, CH3OOO92%CH2-Восстановление растворяющимися металламиМеханизм восстановления растворяющимися металлами заключается в переносе электрона отметалла на органический субстрат.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
