• Nie Znaleziono Wyników

„Chemia Organiczna”, dr hab. inż. Mariola Koszytkowska-Stawińska, WChem PW; 2019/2020

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "„Chemia Organiczna”, dr hab. inż. Mariola Koszytkowska-Stawińska, WChem PW; 2019/2020"

Copied!
26
0
0

Pełen tekst

(1)

30-33. Reakcje związków karbonylowych z udziałem atomu węgla-alfa (C-a)

H-a, podatny na oderwanie ze względu na bliskie sąsiedztwo elektronoakceptorowej gr. C=O C-a

stabilizacja rezonansem (przez delokalizację elektronów), R’ może uczestniczyć w delokalizacji elektronów

(2)

C-H kwas pKa C-H kwas pKa

N+ O

O- N+

O

-O

H

3.6

O EtO

O OEt H

13.3

O O

H H

5.9

O H H

17

związek pKa CH2

H H3C

60

O H 15

HO H 15.5 O H

1. C-H kwasowość związków organicznych

H H

NO2

H 8.6 C N

H

25

O O

H

8.9

O OEt H

25

O OEt O

10.7 N

O

30

9.9

O

O H 4.74

(3)

2. Tautomeria keto-enolowa

keton enol

możliwa stabilizacja przez utworzenie wiązania wodorowego

Kataliza zasadowa anion enolanowy (enolan) Kataliza zasadowa

Kataliza kwasowa

(4)

3. a-Halogenowanie ketonów w środowisku kwaśnym lub zasadowym

X = Cl, Br, I w obu reakcjach w środowisku kwaśnym

• reakcja biegnie, do wyczerpania wszystkich at. H-a

• reakcja wykorzystywana do przekształcenia:

metylo-keton → kwas karboksylowy (reakcja haloformowa) w środowisku zasadowym

(5)

O CH3

Br2 N OH H O

O O

O OH

H3O

CBr3 + H

3.1. a-Halogenowanie ketonów w środowisku zasadowym - praktyka

końcowy produkt reakcji –

kwas wydziela się przez zakwaszenie soli

bromoform Reakcja haloformowa (X = Cl, Br, I)

pokazana reakcja z Br2– reakcja bromoformowa (najczęściej stosowana w praktyce)

X = I (reakcja jodoformowa, dawniej stosowana w analizie jakościowej do identyfikacji metyloketonów)

NaOH, H2O

O C

Br BrBr

O OH

CBr3

OH O O CBr3

H NaOH

pKa 5

pKa 15

(6)

4. a-Halogenowanie kwasów karboksylowych

Reakcja Hella-Volharda-Zielinskiego

X = Cl (Cl2/PCl3, Cl2/P (czerwony); Cl2/PBr3 X = Br (Br2/P (czerwony); Br2/PBr3

hydroliza

H3C CO2H

1. Cl2, Pczerw.

2. H2O CO2H Cl

NaCN

CO2H NC

CO2H HO2C

H2SO4 H2O

EtOH, H2O H2SO4

OEt O O

(CH3)2NH

CO2H (CH3)2HN

wykorzystanie a-halo-kwasów karbokaylowych

(7)

5. a-Alkilowanie związków karbonylowych z wykorzystaniem LDA w roli zasady

Praktyka

• niesymetryczne ketony dają mieszaninę produktów, proporcje produktów zależą od warunków reakcji

• niesymetryczne ketony ulegają

deprotonacji na niżej rzędowym at. C-a (zapewnia to prowadzenie r. w bardzo

stan równowagi znacznie przesunięty w →

(zapewnia to prowadzenie r. w bardzo niskiej temperaturze, tj. w warunkach kontroli kinetycznej)

(8)

6. Reakcja aldolowa

reakcja aldolowa

ogólna nazwa produktu: aldol R = H: b-hydroksyaldehyd R ≠ H: b-hydroksyketon ketony reagują wolniej, są mniej podatne na addycję nukleofilową do C=O

retro-reakcja aldolowa

retro-reakcja aldolowa

(9)

6.1. Reakcja aldolowa – odwodnienie adolu

b-hydroksyketon a,b-nienasycony keton

trwały układ sprzężony

• odwodnienie często zachodzi samorzutnie (aldol nie jest wydzielany)

kondensacja aldolowa = reakcja aldolowa + odwodnienie aldolu reakcja

aldolowa odwodnienie

Mechanizm E1cB – jednocząsteczkowa eliminacja w obrębie sprzężonej zasady

C-H kwas (aldol)

sprzężona zasada, w eliminacji (najwolniejszym etapie reakcji) uczestniczy tylko jedna cząsteczka

(sprzężona zasada, cB)

• odwodnienie często zachodzi samorzutnie (aldol nie jest wydzielany)

• β-hydroksyaldehydy też ulegają odwodnieniu

(10)

7. Reakcja aldolowa – praktyka: krzyżowa reakcja aldolowa (1. wariant: OH¯ w roli zasady)

posiada H-a posiada H-a

Auto-kondensacja - dwie cząsteczki tego samego aldehydu (R1 = H) lub ketonu (R1 ≠ H)]

Reakcja omawiana dotychczas

niewielkie zastosowanie praktyczne

nie posiada H-a posiada H-a

Krzyżowa kondensacja aldolowa

1. Wariant: z użyciem OH¯ w roli zasady

aldehyd alifatyczny bez H-a + aldehyd z H-a (R2= H)

lub aldehyd aromatyczny + keton z H-a (R2 ≠ H) ← kondensacja Claisena-Schmidta

(11)

7.1. Krzyżowa reakcja aldolowa (1. wariant: OH¯ w roli zasady), przykłady

Ważny aspekt techniczny:

• reagent z H-a jest dodawany powoli do mieszaniny [reagent bez H-a/OH¯], aby zapobiec jego auto-kondensacji (zwłaszcza jeśli jest to aldehyd) aldehyd alifatyczny bez H-a + aldehyd z H-a

aldehyd aromatyczny (bez H-a + aldehyd z H-a

kondensacja Claisena- Schmidta aldehyd aromatyczny + keton z H-a (R2≠ H)

(12)

8. Reakcja aldolowa – praktyka: krzyżowa reakcja aldolowa (2. wariant: LDA w roli zasady)

posiada H-a

posiada H-a (aldehyd lub keton) Krzyżowa reakcja aldolowa

2. wariant: z użyciem mocnej zasady, tj. LDA

Ph H

O O

1. LDA/-78 °C

2.

3. H2O

O

Ph OH niesymetryczne ketony ulegają

deprotonacji na niżej rzędowym at. C-a

(zapewnia to prowadzenie r. w bardzo niskiej temperaturze, tj. w warunkach kontroli kinetycznej)

(13)

O

1 4

O

4

1

OH

O NaOH

H2O

O

1 5

O 5

1 O NaOH OH

H2O

O O

9. Wewnątrzcząsteczkowa reakcja aldolowa

• Zamykają się pierścienie 5-cio i 6-członowe

O

1 6

O OH

NaOH H2O

O O

1 7

HO O

NaOH H2O

1

6

1

7 T

- H2O

O

Po odwodnieniu aldolu w typowych warunkach powstaje cykliczny związek a,b-nienasycony

(14)

10. Kondensacja Claisena – otrzymywanie b-ketoestrów

b=ketoester (generalnie związek 1,3-dikarbonylowy)

• reagują estry z dwoma at. H-a

• stosuje się estry etylowe/metylowe

w stronę słabszego kwasu

(15)

11. Synteza różnych zw. 1,3-dikarbonylowych - krzyżowa kondensacja Claisena

brak H-a

brak C-a

brak C-a

Wariant z użyciem LDA

• obydwa estry posiadają H-a, ale reakcja jest prowadzona w sposób dwuetapowy

„Złota” reguła: Używać w reakcji estrów tego samego rodzaju oraz: MeONa/MeOH dla estrów metylowych;

EtONa/EtOH dla estrów etylowych

(16)

12. Synteza różnych zw. 1,3-dikarbonylowych - kondensacja Dieckmanna

Wewnątrzcząsteczkowy wariant kondensacji Claisena

(17)

13. Synteza różnych zw. 1,3-dikarbonylowych - inne kondensacje krzyżowe

keton H-a ester brak H-a

keton H-a ester brak H-a

ester H-a

chlorek kwasowy brak H-a

keton H-a ester H-a

(18)

14. Dekarboksylacja kwasów 3-oksokarboksylowych i 1,3-dikarboksylowych

reakcja w środowisku zasadowym

reakcja w środowisku kwasowym

(19)

15. Wykorzystanie zw. 1,3-dikarbonylowych

- synteza kwasów karboksylowych z malonianu dietylu

(20)

15.1. Synteza kwasów karboksylowych z malonianu dietylu, przykłady

(21)

15.2. Synteza kwasów karboksylowych z malonianu dietylu, przykłady

(22)

16. Wykorzystanie zw. 1,3-dikarbonylowych – synteza metyloketonów z acetylooctanu etylu

O O

O EtONa

O O

O

RX Na RX

O O

O 1. EtONa 2. R'X R

O O

R R' O

1. OH /H2O, T

2. H+, H2O, T (-CO2)

O

R

1. OH /H2O, T

2. H+, H2O, T (-CO2)

O

R R'

(23)

16.1. Synteza metyloketonów z acetylooctanu etylu, przykłady

O O

OEt EtONa

O O

OEt Na

Br

O O

OEt EtONa

O O

OEt Na

Cl O

O O

OEt EtONa

O O

OEt Na

Cl

O O

OEt

1. OH /H2O, T

2. H+, H2O, T (-CO2) O

O O

OEt

1. OH /H2O, T

2. H+, H2O, T (-CO2)

O O

O

O O

OEt

1. OH /H2O, T

2. H+, H2O, T (-CO2) O

O

O

O

O

(24)

17. Wykorzystanie zw. 1,3-dikarbonylowych - reakcja związków

1,3-dikarbonylowych z aldehydami i ketonami, kondensacja Knoevenagla

typ związków niekiedy nazywanych alkenami Knoevenagla

(25)

18. Synteza kwasów 2-oksokarboksylowych z wykorzystaniem szczawianu dietylu

O OEt EtONa

O OEt O

Na

EtO O

O EtO O

EtO

O EtO

O

O O

2 1

O

3

O O

OH-H2O, T

H+, H2O, T (-CO2) O

O

OH O

(26)

19. Analiza retrosyntetyczna, przykady

O

O

?

Cytaty

Powiązane dokumenty

Odwrócenie ułożenia przestrzennego wiązań wokół asymetrycznego atomu węgla skutkujące odwróceniem konfiguracji absolutnej. Odwrócenie ułożenia przestrzennego wiązań

produkt główny (duże podstawniki po przeciwnych stronach C=C pozostałe stereoizomery dadzą. taki sam

aktywacja grupy OH kwasem mineralnym Reakcja bez dodatku kwasu Lewisa (wymiana na brom lub jod w alkoholach 1, 2 i 3; wymiana na chlor w alkoholach 3..

uwaga 1: w praktyce reakcja stosowana do otrzymywania estrów alkoholi 3° (chlorki kwasowe są trudniej dostępne niż kwasy karboksylowe). uwaga 2: tylko alkohole 1°

„Chemia Organiczna”, dr hab. Mariola Koszytkowska-Stawińska, WChem PW; 2019/2020.. 4 sąsiedztwie karbonylowego at.. addukt ulega przegrupowaniu, kiedy powstaje w

Addycja nukleofilowa do a,b-nienasyconych aldehydów i ketonów - reakcja Michaela (addycja-1,4). Z

Synteza amin - metody redukcyjne, aminowanie redukcyjne, redukcja amidów.

• Podstawniki elektronodonorowe w pozycjach orto i para względem grupy aminowej zwiększają zasadowość amin aromatycznych... Efekt kierujący podstawnika reakcji S E Ar -