Подробная программа лекций и комментарии к первой части курса (1126144), страница 6
Текст из файла (страница 6)
HNO3, KMnO4)+–или иногда R2S→R2S –О (окислители – NaIO4, t-BuOCl).4. СИНТЕЗ: на "3": а) RHal + NaSH , 50-60%, побочно RSR.на "4": б) гидролиз ксантогенатов RO-C(=S)SR. Делают так: EtONa + CS2, затем RI.на "5": в) гидролиз тиурониевых солей, из тиомочевины RBr + S=C(NH2)2 → RS-C(NH2)=NH2+Br– →RSH.КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (5½ лекций).СПОСОБЫ СИНТЕЗА АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ, ИЗВЕСТНЫЕ ИЗ ПРЕДЫДУЩИХ ЛЕКЦИЙ.1.ОКИСЛЕНИЕ СПИРТОВ.ДЕГИДРИРОВАНИЕ СПИРТОВ.2.ОЗОНОЛИЗ АЛКЕНОВ в присутствии восстановителей (Zn, Ph3P и др.).3.ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ ДИОЛОВ (NaIO4, Pb(OAc)4 ).4.
ГИДРОБОРИРОВАНИЕ АЛКИНОВ (с последующим окислением Н2О2) –синтез АЛЬДЕГИДОВ.5. СИНТЕЗ С МАГНИЙОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ { использование RC(O)NMe2,HC(O)NMe2, R-CN, RC(O)Cl, HC(OR)3 }и КУПРАТАМИ - использование RC(O)Cl.6. РЕАКЦИЯ КУЧЕРОВА.7ПИНАКОЛИНОВАЯ ПЕРЕГРУППИРОВКА.8ВОССТАНОВЛЕНИЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ.а) восстановление хлорангидридов по Роземундуб) восстановление хлорангидридов "ослабленным" LiAlH4.в) использование RCN и RC(O)NH2 для получения альдегидовг) использование ДИБАЛ-Н9. Пиролиз солей карбоновых кислот.10. Гидролиз гем-дигалогенидов.СПОСОБЫ СИНТЕЗА АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ, КОТОРЫЕ БУДУТ ИЗВЕСТНЫИЗ ПОСЛЕДУЮЩИХ ЛЕКЦИЙ.11. Гидроформилирование алкенов (тема – реакции, катализируемые комплексами переходныхметаллов).12. Вакер-процесс (тема – реакции, катализируемые комплексами переходных металлов).13.
КОНДЕНСАЦИИ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.14. СИНТЕЗЫ с АЦЕТОУКСУСНЫМ ЭФИРОМ (АУЭ).15. 1,4-ПРИСОЕДИНЕНИЕ К ,-НЕПРЕДЕЛЬНЫМ КАРБОНИЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЯМ.16 СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ СИНТЕЗА АРОМАТИЧЕСКИХ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.а) окисление α-метильной группы в метиларенах (CrO3/Ас2О или CrО2Cl2 – реактив Этара)Строение и свойства карбонильных соединений.1.Физические свойства альдегидов и сравнение их со спиртами.2.Сравнение энергий связи Е(С–С) и Е(С=С), а также Е(С–О) и Е(С=О).3.Особенности строения карбонильной группы. Гибридизация углерода, реальный заряд наатоме углерода.4.Почему и как происходит присоединение нуклеофилов по С=О группе. МО карбонильнойгруппы. Направление атаки нуклеофила.Присоединение нуклеофилов к карбонильной группе.Различие в реакционной способности между альдегидами и кетонами.
Эффекты заместителей.1. Обратимость. Положение равновесия определяется относительной стабильностью исходных иконечных соединений. Пояснить, почему? Механизм кислотного и основного катализа.Присоединение каких нуклеофилов необратимо?2. Гидратация карбонильных соединений. В каких случаях равновесие гидратации сдвинуто всторону гидратов (гем-диолов)? 2-3- примера.3. Образование полуацеталей и ацеталей. В какой среде, что образуется, и что гидролизуется?Механизм писать, не задумываясь.
Различия в поведении альдегидов и кетонов в этой реакции.Циклические ацетали (кетали). Защита С=О группы и примеры применения в синтезе.4. Присоединение NaHSO3. Какой атом – нуклеофил? Почему нужен именно кислый сульфит?Использование аддуктов.5. Присоединение HCN. Почему именно основный катализ? Использование циангидринов всинтезе. Примеры. Присоединение ацетиленов.6.
Присоединение азотистых нуклеофилов. Механизм. В какой среде? Как зависит скорость отрН? Почему? Имины и енамины. Оксимы, гидразоны. 2,4-ДНФГ. Уротропин.Реакции иминирования в живых клетках. Трансаминирование. Зачем нужен витамин В6?7 1,3-Дитианы. Синтез, особенности катализа при образовании и разрушении. CH-кислотность.Реакция с BuLi и другими сильными основаниями. Использование анионов в синтезе (р-ция сRHal, RCOCl, оксираном, RCHO). Что такое Umpolung?1,2- и 1,4- присоединение дитианов (факультативно).8. Перегруппировка Бекмана. Механизм. Что такое секстетный атом азота? Какой R мигрирует?Применение в промышленности.9.
Синтез илидов фосфора из фосфинов. Реакция Виттига. Схема и движущая сила реакции.Почему для илидов с электроноакцепторными группами предпочтительно образование трансизомеров? Когда образуются цис- изомеры и почему (факультативно). Реакция Хорнера напримере фосфоновоуксусного эфира.10. Реакция с илидами серы. Почему отличается продукт от реакции Виттига?11.
Реакция С=О с RMgX и RLi. Побочные процессы – восстановление и енолизация.12. Восстановление С=О. Отличие между LiAlH4 и NaBH4. (Комплекс LiAlH4/AlCl3 и LiBH4 – на 5+,т.е. для особо продвинутых студентов.Превращение С=О в СН2. Восстановление по Кижнеру-Вольфу (модификация Хуан-Минлона, безвыделения гидразона), Клемменсену (в основном для ароматических кетонов), черездитианы.Условия.Реакции гидридного переноса.
Реакция Меервейна-Понндорфа-Оппенауэра-Верлея.. Модель 6ти-членного переходного состояния. Использование в стереоселективном синтезе.Реакция Канниццаро. Какие основания лучше брать? Область применения. Перекрестнаяреакция Канниццаро. Какое карбонильное соединение всегда окисляется?13. Анион-радикальная димеризация альдегидов и кетонов см. также в теме "Диолы".Механизм.
При каком катализаторе можно использовать для альдегидов (на 5+)?14. Какие реакции альдегидов не могут идти для кетонов? (Проанализировать вышеуказанныйматериал или найти готовый ответ в "зелёном" кафедральном задачнике, 1971 г.).РЕАКЦИИ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ЧЕРЕЗ ОБРАЗОВАНИЕ ЕНОЛЬНОЙ ФОРМЫ.1. Влияние С=О на кислотность α-С-Н связей в карбонильных соединениях (КС).
Сравнениекислотности КС и спиртов. Дейтерообмен в КС. Почему практически не проявляется кислотностьу СНО группы?2.Енолизация, катализируемая кислотами и основаниями. Уметь грамотно написать.3.Галогенирование КС. Кинетическое уравнение.4. Не путать енол и енолят! Не путать равновесие кето-енольной таутомерии, ирезонансную стабилизацию енолята.ОТНОСИТЕЛЬНАЯ СКОРОСТЬ ЕНОЛИЗАЦИИ КЕТОНОВ.(в щелочной среде).% ЕНОЛА В РАВНОВЕСИИКИСЛОТНОСТЬ НЕКОТОРЫХ СОЕДИНЕНИЙ (рКа).НАПРАВЛЕНИЕ ЕНОЛИЗАЦИИ НЕСИММЕТРИЧНЫХ КЕТОНОВ.КАК ЭТО ОТРАЖАЕТСЯ НА НАПРАВЛЕНИИ БРОМИРОВАНИЯ?В равновесных условиях, как и положено по законам термодинамики, соотношение двух енолов вусловиях кислоного и основного катализа одинаково.
Почему же тогда получаются различныепродукты, например, при бромировании в кислой и щелочной среде?Обе реакции являются кинетически контролируемыми, то есть в продуктах доминирует тот,который получается с большей скоростью. Рассмотрим схему реакции в щелочной среде.Енолизация происходит через образование енолята.Скорость депротонирования существенно выше для атаки основания по менее замещенномуцентру (CH-кислотность выше для менее замещенного атома из-за +I-эффекта алкильныхгрупп, k1 > k3). Скорость бромирования енолята чрезвычайно велика.
В присутсвиибромирующего агента каждая молекула енолята немедленно превращается в продуктбромирования. До енола дело не доходит. Поэтому терминальный бромид получается с большейскоростью. Далее, см. таблицу.В кислой среде енолизация происходит через протонирование кислорода.Закономерности этого процесса диктуются относительной устойчивостью енолов. Болеезамещенный енол более устойчив (см. относительную устойчивость алкенов) и образуется сбольшей скоростью (k3 > k1).
И здесь бромирование – очень быстрая реакция. В присутствиибромирующего агента каждая молекула енола немедленно превращается в бромпроизводное.Поэтому, более замещенный бромид получается с большей скоростью и преобладает. Далее, см.таблицу. Подобные закономерности свойственны не только бромированию, но и всем реакциям,в которых скоростьопределяющей стадией является образование енолята или енола.Щелочная среда.Кислая среда.Соотношение скоростейАцетатный буфер (рН 3-4).монобромирования:Соотношение скоростей – 1:1Vположение 1/Vположение 3 = 1,560% серная кислота:Соотношение скоростейсоотношение 3-Br/1-Br = 11 : 1дибромирования:соотношение 3-Cl/1-Cl = 9 : 1Vположение 1/Vположение 3 = 900ВЫВОД: Бромируется терминальнаяСН3 до конца, затем следуетобразование бромоформа.Результат: Введение галогена понижает основностьС=О на 2-3 ед.
рКа. Протонирование и дальнейшаяенолизация идут хуже. Входит один атом галогена вположение 3.ГАЛОФОРМНАЯ РЕАКЦИЯ И ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СИНТЕЗЕ.АЛЬДОЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ или какие пункты плана лекции и комментарии д.б. вхорошем конспекте1.Альдольная конденсация пропионового альдегида в щелочной и кислой среде.2.Кротоновая конденсация3.Понятие "метиленовой" и "карбонильной" компоненты.4. Если проходит конденсация двух разных карбонильных соединений, то в общем случаевозможно образование смеси 4 продуктов только на 1-й стадии конденсации (т.е. на стадии АК).Существует правило, что более активное карбонильное соед.
(т.е. соед. с более акт. С=Огруппой), более охотно будет играть роль карбонильной компоненты. Предельный случай –СН2=О. Это самое активное карбонильное соединение, не имеющее метиленовой группы –этовсегда только карбонильная компонента.Это правило соблюдается даже при перекрестной конденсации уксусного и пропионовогоальдегидов.
(Какое соединение из них имеет несколько большую карбонильную активность?).При кротоновой конденсации их смеси можно получить (после трехкратной перегонки) 35%тиглинового альдегида МеСН=С(Ме) – СНО. (По статистике здесь выход д.б. не более 25%, ас потерями – еще меньше.) Однако такие "дедовские методы" сейчас практически неприменяются.Более распространенным является случай, когда одно из карбонильных соединений НЕМОЖЕТ БЫТЬ метиленовой компонентой. Это конденсации с СН2=О, Ar-CHO, CCl3CHO, t-BuCHO. Три первых соединения имеют довольно активную С=О группу, последнее соединение –малоактивную С=О группу. Его лучше не брать как КК. Обратите внимание, что хлораль неследует использовать в конденсация в щел.
среде (а почему?).5. Какие конкретные условия "классических" А-К конденсаций должен знать студент (при ответена 4-5 баллов)? Уравнения – на доске, или вписать самостоятельно.о1)PrCHO (NaOH, вода, 0 C) → продукт АК: Pr-CH(OH)-CH(Et)-CHO 75%.2)PrCHO (EtONa, 100оC) → продукт кротоновой конденсации.3)PrCHO (Н+, нагрев.) → продукт кротоновой конденсации.Т.е. кислая среда и нагревание способствуют элиминированию воды (продукт КК).Еще несколько хрестоматийных примеров.СН3СОСН3 + СН2О в щел среде → трудно остановить на стадии СН3СОСН2СН2ОН илиСН3СОСН=СН2. Легко получается (НОСН2)3СС(О)С(СН2ОН)3Синтез пентаэритрита – вопрос на 4: МеСНО + 3 СН2=О [Са(ОН)2]→ (НОСН2)3С–СНО, далеееще моль СН2=О для перекрестной реакции Канниццаро, получают С(СН2ОН)4Синтез диацетонового спирта в аппарате Сокслета.СИНТЕЗ ОКИСИ МЕЗИТИЛА (чрезвычайно часто используется в контрольных работах!)Ме2С=СН–С(О)–Ме.1) Чисто с хорошим выходом можно получить из диацетонового спирта при кислотнокатализируемой дегидратации при нагревании.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
