Методичка (3) (1126199)
Текст из файла
МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНОЙ СВЯЗИОрганический синтез предусматривает, как правило, усложнение углеродного скелетамолекулы. Поэтому ведущую роль в синтезе играют методы создания новых углеродуглеродных связей. Существуют четыре основных типа таких методов:1) на базе металлоорганических соединений;2) на базе различных конденсаций;3) на базе перегруппировок и4) реакции циклоприсоединения.Создание связи C-C с помощью металлоорганических соединений.В данном разделе рассмотрены методы создания связи C-C с помощью различныхметаллоорганических соединений: литий-, магний-, медь-, титаноорганических соединений,а также реакции кросс-сочетания, катализируемые комплексами палладия.Получение и строение магнийорганических соединенийФранцузский химик Виктор Гриньяр по совету своего учителя, профессора Лионскогоуниверситета Филиппа Барбье, исследовал взаимодействие алкилгалогенидов с кетонами вприсутствии металлического магния, приводящее к третичным спиртам.
В.Гриньяр разделилреакцию, впервые осуществленную Ф.Барбье, на две стадии:1) взаимодействие алкилгалогенида с металлическим магнием в эфире;2) действие полученного магниевого реагента на карбонильное соединение.Первое сообщение о таком варианте проведения реакции появилось в 1900 году.Затем В.Гриньяр показал, что этот метод имеет общее значение.
Реакция получила названиереакции Гриньяра, а ее автор был удостоен Нобелевской премии по химии в 1912 году.Реактивы Гриньяра – магнийорганические соединения RMgX – получаются привзаимодействии алкил- или арилгалогенидов RX с металлическим магнием в эфире илитетрагидрофуране, например:δ+ δ−CH3CH2-Br + Mg1эфир+δ− δCH3CH2-MgBrВ ходе этой реакции электрофильный центр в алкилгалогениде (δ+) превращается внуклеофильный центр в магнийорганическом соединении (δ−).
Для некоторых реакцийполучения магнийорганических соединений недостаточна температура кипения эфира (+34,5оС). В этом случае к эфирному раствору реактива Гриньяра добавляют растворитель сболее высокой температурой кипения (бензол, ксилол) и эфир отгоняют. Можно получатьреактивы Гриньяра непосредственно в неполярных растворителях: лигроине, толуоле,ксилоле. Для этого добавляют тетрагидрофуран (ТГФ) в расчете 1 эквивалент на 1эквивалент магния. Растворы реактивов Гриньяра в бензоле или толуоле получают также,добавляя комплексующий агент – триэтиламин, например:n-C4H9Cl + Mg Et3N, бензол40-50o, 2 чn-C4H9MgCl93%Точный механизм образования реактивов Гриньяра не установлен до настоящеговремени.Предлагалсямеханизмсучастиемрадикалов,включающийстадиюодноэлектронного переноса (SET) * на молекулу алкилгалогенида.
Однако в более позднихисследованиях никаких радикальных частиц обнаружено не было.Кристаллизацией из раствора могут быть получены эфираты RMgX•2 Et2O. Поданным рентгеноструктурного анализа, атом Mg в этих соединениях имеет тетраэдрическуюкоординацию:C2H5Et2O*MgOEt2Et2OXSET – single electron transfer.2MgOEt2XВ синтетической практике магнийорганические соединения в индивидуальномсостоянии не выделяются, а используются в виде растворов в эфире или ТГФ. В растворереактивы Гриньяра представляют собой равновесную смесь RMgX, R2Mg и MgX2 (такназываемое равновесие Шленка (IV):X2 RMgXMg-RR-MgX(IV)XRMgMgRXR2Mg + MgX2Соединения RMgX могут образовывать димеры и тримеры.
В эфире основнымкомпонентом смеси (IV) является соединение RMgX, в тетрагидрофуране его количество впроцентном выражении меньше.Магнийорганические соединения, как и галогениды магния MgX2, являютсякислотами Льюиса (т.е. акцепторами пары электронов). Поэтому все частицы, участвующиев равновесии (IV), представляют собой комплексы с эфиром, например:EtCOEtMg XOEtEtРеактивы Гриньяра можно получить, исходя из первичных, вторичных и третичныхалкилгалогенидов, а также из арилгалогенидов. Для получения RMgX чаще всегоиспользуются бромиды R-Br, ArBr и иодиды RI, ArI, но могут быть использованы и хлоридыRCl, ArCl.Связьуглерод-галоген в винил- и арилгалогенидах более прочна, чемвалкилгалогенидах.
Поэтому для получения арильных и, особенно, винильных реактивовГриньяра нужно использовать растворитель, который является более сильным основаниемЛьюиса, чем диэтиловый эфир. Таким растворителем является ТГФ. Он выполняет двефункции: облегчает внедрение магния по связи углерод-галоген и стабилизирует3образующийся реактив Гриньяра. Так, винилмагний-бромид может быть получен в ТГФ ∗ исовсем не образуется в эфире.+ MgBrТГФMgBrАллильные производные магния легко получаются в эфире.
Однако исходныеаллилгалогениды очень легко реагируют с образуюшимся реактивом Гриньяра. Такполучают, например, диаллил (гексадиен-1,5).Cl+ClMgMgClэфир,эфир55-65%Поэтому при получении аллильных магнийорганических соединений аллилгалогенидследует добавлять к магнию медленно, избегая избытка аллилгалогенида в смеси ∗ ∗ :-15oC+ClMg80 гэфир1200 млMgCl67-69%При проведении той же реакции в ТГФ сочетание аллилмагний-хлорида саллилхлоридом идет хуже. Поэтому не требуются такие предосторожности, как при синтезев эфире.
Кроме того, в ТГФ можно получить аллимагний-хлорид гораздо большейконцентрации:***o0-5 CCl+Mg20 гMgClТГФ100 мл∗60%Д.Сейферт, Синтезы органических препаратов, Сб. 11, 1961, стр.13.M.S.Kharash, C.F.Fuchs, J.Org.Chem., 1944, v.9, p.364.R.E. Benson, B.C.McKusick, Organic Syntheses, Coll.Vol.IV, Wiley, New York, 1963, p.751.***Y.L.Otto, B.van Zanten, Recl. Trav.Chim., Pays-Bas, 1962, v.81, p.380; Houben-Weyl,Methoden der Organischen Chemie, Bd. XIII/2a, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1973, S.91.∗∗4В том случае, если органогалогенид мало реакционноспособен, либо требуетсяполучить реактив Гриньяра из небольшого количества дорогого органогалогенида,целесообразно использовать высоко реакционноспособный магний, так называемый магний*Рике.
Его получают из безводного хлорида магния в ТГФ действием металлического калия .ТГФKIMgCl2 + 2 KMg + 2 KBrslurryВ результате реакции образуется «каша» - вязкая смесь, содержащая весьма активный∗*магний. Такая смесь в англоязычной литературе называется “slurry”(соответствующеготермина в русском языке нет).
Наилучшие результаты получаются, если реакция проводитсяв присутствии иодида калия. Находящийся в “slurry” активный магний легко реагирует сразличными органогалогенидами:Me3C-ClMe3C-MgCl100%10 минBrMg-РикеТГФ, 25o"slurry"MgBr100%5 минMeCl10 минMeMgCl93%ClCl2 часаClMgCl90%В реакцию с активным магнием легко вступают даже арилхлориды. С обычным магнием ониреагируют очень плохо.__________________________________∗R.D.Riecke, S.E.Bales, J.Am.Chem.Soc., 1974, v.96, p.1775.slurry – жидкое цементное тесто, жидкая глина.**5Получение и строение литийорганических соединенийПервое литийорганическое соединение – этиллитий – было получено в 1917 году, нолишь в 1930 году К.Циглер и Г.
Колониус показали, что литийорганические соединениямогут быть получены реакцией алкилгалогенида с металлическим литием. Эта реакция один из основных методов получения литийорганических соединений, например:MeCl + Li(газ)эфирn-C4H9Br + LiэфирMeLi80%n-C4H9Li (BuLi)oBrBr + LiPhBr + Li-15эфирLiэфирPhLiLi+~ 65%Эфирные растворы алкильных литийорганических соединений не могут хранитьсяпри комнатной температуре. Довольно быстро происходит разложение реагента за счетреакции с эфиром (см. ниже). Синтез алкиллитиевых соединений с успехом можно вести,используя в качестве растворителей алканы.
Так, наиболее часто используемый в синтезе нбутиллитий получают в пентане * , гексане ** или петролейном эфире.n-C4H9Cl + LiAr или N2гексанn-C4H9Li93-98%При этом, в зависимости от количества используемого растворителя, получается 0,8-2,5 Мраствор бутиллития. Его довольно долго можно хранить в атмосфере инертного газа прикомнатной температуре.٭D.Bruce-Smith, E.E.Turner, J.Chem.Soc., 1953, p.861; D.E.Applequist, D.F.O’Brien,J.Am.Chem.Soc., 1963, v.85, p.743.**Т.В.Талалаева, А.Н.Родионов, К.А.Кочешков, Изв. АН СССР, ОХН, 1961, стр. 1990.6Грубо определить концентрацию (молярность) полученного раствора н-бутиллитияможно следующим образом.1. Определение общей щелочности (V1 мл)К 20 мл воды прибавляют с помощью продутой аргоном пипетки или шприца1 мл раствора BuLi и оттитровывают образовавшуюся гидроокись лития 0,1 N раствором HClпо фенолфталеину. Получают значение общей щелочности (объем раствора HCl V1).2. Определение побочной щелочности (V2 мл)В колбу Эрленмейера на 250 мл помещают 50 мл абсолютного эфира и 1 млвысушенного над плавленым CaCl2 и перегнанного хлористого бензила или лучше 1,2дибромэтана.
Эфир нагревают до кипения и добавляют к нему из пипетки или шприца 1 млраствора бутиллития (конец пипетки или иглы шприца должны находиться внутри колбы,омываемые парами эфира!).Полученную смесь кипятят ~ 30 сек, добавляют 20-30 мл воды и оттитровывают LiOH 0,1 Nраствором HCl по фенолфталеину. Получают значение побочной щелочности (объемраствора HCl V2).Молярность раствора BuLi = (V1-V2)•0,1Наличие побочной щелочности связано с неизбежно протекающим в ходе синтезаокислением бутиллития кислородом воздуха. При этом образуется небольшое количествобутоксида лития.Для точного определения молярности раствора BuLi используют другой метод.Высушенную в сушильном шкафу колбу Эрленмейера вместе с находящимся в нейперемешивающим элементом магнитной мешалки охлаждают в токе аргона.
В колбупомещают несколько кристаллов 1,10-фенантролина и 15-20 мл абсолютного эфира. Колбузакрывают резиновой септой и охлаждают при перемешивании до 0о. К полученномураствору через септу с помощью шприца по каплям при перемешивании добавляют растворн-бутиллития до появления красновато-коричневой окраски раствора. После этого в колбуприбавляют точно 1 мл раствора BuLi. К полученному раствору по каплям прибавляют7втор-бутиловый спирт до перехода окраски из красновато-коричневой в бледно-желтую.Замеряют количество прибавленного втор-бутилового спирта (V).Молярность раствора BuLi =число ммолей BuLiобъем использованного раствора BuLi ,где число ммолей BuLi = число ммолей s-BuOH =плотность s-BuOH= ________________________масса 1 ммоля s-BuOHV =806 мг мл-174,12 мг ммоль-1VмлЕсли для получения литийорганических соединений из органогалогенида и литияиспользовать металлический литий высокой чистоты, то реакция идет плохо, илитийорганические соединения получаются с низким выходом.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
