Синтези на основі малонового ефіру, кислоти
Мельдрума і ацетооцтового ефіру
Карбонові кислоти, у яких в b-положенні по відношенню до карбоксильної групи є електроноакцепторні угруповання, такі як карбонильная група, порівняно легко декарбоксилируется:
(30)
Діетиловий ефір малонової кислоти найчастіше називають малоновий ефіром. Його отримують з хлоруксусной кислоти за наступною схемою:
Кислота Мельдрума утворюється при дії на малонової кислоти ацетону в присутності сірчаної кислоти:
(31)
Ацетооцтової ефір отримують конденсацією Клайзена з етилацетату (19) або дією етилового спирту на дікетен.
(32)
(33)
У малонової ефірі, кислоті Мельдрума і ацетооцтової ефірі атоми водню метиленової групи, що знаходиться між двома карбонільними групами, надзвичайно рухливі. При дії на ці сполуки алкоголята натрію, а в разі кислоти Мельдрума і просто лугу (в цьому її перевага перед малоновий ефіром) один з атомів водню заміщується на натрій. Натрієві похідні цих сполук далі можуть реагувати з алкилгалогенидами:
або
(35)
або
(36)
Після гідролізу, отриманих алкілпроізводних, шляхом нагрівання вони можуть бути декарбоксіліровани:
(37)
(38)
(39)
Упр.22. Напишіть реакції одержання (а) малонового ефіру, (б) кислоти Мельдрума, (в) ацетооцтового ефіру, (г) ацетілацетона.
Упр.23. Напишіть реакції отримання з кислоти Мельдрума 4-метилпентен-нової (изокапроновая) кислоти.
Відповідь:
Упр. 24. Складіть схему синтезу кислоти Мельдрума з оцтової кислоти. Напишіть еe реакцію з гідроксидом натрію, а потім з етілбромідом; здійсните гідроліз отриманого продуктa з подальшим декарбоксилюванням.
Упр. 25. Складіть схему синтезу малонового ефіру з оцтової кислоти. Напишіть формули проміжних продуктів. Розгляньте будову малонового ефіру і напишіть його реакцію з натрієм в спирті, а потім з етілбромідом; здійсните гідроліз отриманого продуктa з подальшим декарбоксилюванням.
Алкілмалоновие ефіри далі можуть бути проалкіліровани ще раз:
При використанні дігалогеніди з малонового ефіру і кислоти Мельдрума можна отримувати і дикарбонові кислоти:
Упр. 26. Напишіть схеми взаємодії натріймалонового ефіру з:
(А) етілбромідом, (б) етиловим ефіром хлоруксусной кислоти, (в) йодом. Здійсніть гідроліз отриманих продуктів з подальшим декарбоксілірова-ням. Назвіть отримані продукти.
Упр. 27. Напишіть схему синтезу з малонового ефіру: (а) валериановой кислоти, (б) діметілуксусной кислоти, (в) адипінової кислоти.
Упр. 28. Розгляньте будову малонового ефіру і напишіть схеми його взаємодії з: (а) Н 2 О в кислому середовищі при нагріванні; (б) натрієм в спирті; (в) оцтовим альдегідом в лужному середовищі.
Упр. 29. Завершіть реакції:
(А) (Б)
Використання ацетооцтового ефіру дозволяє отримувати різні як кетони, так і кислоти, оскільки алкілацетоуксусние ефіри можуть зазнавати як кетонів (розведеною сірчаної кислотою) так і кислотне (концентрованим розчином лугу) розщеплення:
або
(40)
(41)
(42)
Упр.30. Складіть схему синтезу ацетооцтового ефіру з оцтової кислоти. Напишіть формули проміжних продуктів. Розгляньте будову ацетооцтового ефіру і напишіть його реакцію з натрієм в спирті, а потім з пропілбромідом; здійсните кетонів і кислотне розщеплення отриманого продуктa.
Упр.31. Напишіть реакції одержання з ацетооцтового ефіру (а) 2-гексанона, (б) 2,5-гександіона, (в) капронової кислоти, (г) глутарової кислоти.
Упр.32. Завершіть реакцію:
У присутності етоксіда натрію малоновий ефір реагує з сечовиною даючи барбітурової кислоти:
(43)
Барбітурова кислота
Барбітурова кислота існує в декількох таутомерних формах:
Барбітурова кислота трохи сильніше оцтової кислоти. Похідні барбітурової кислоти під назвою барбітурати використовують як снодійних.
веронал фенобарбітал секонал
(5,5-діетілбарбіту-(5-феніл-5-етілбар-[5-аліл-5-(1-метілбу-
ровая кислота) бітуровая кислота) тил) барбітурова кислота]
Упр.33. Завершіть реакцію:
Упр.34. Напишіть реакції одержання (а) веронал і (б) секонала з малонового еффіра, сечовини та інших необхідних реагентів.
a, b-Ненасичені альдегіди і кетони
Найпростішим ненасичених альдегідів є акролеїн. У промисловості його отримують окисленням пропилену:
(44)
Інші a, b-ненасичені альдегіди і кетони можуть бути отримані альдольної (кротоновий) конденсацією альдегідів і кетонів (10-13).
Ацетоуксусную і малоновий ефіри і кислота Мельдрума конденсуються з альдегідами під дією слабких основ (конденсація Кновенагеля), наприклад:
(45)
При взаємодії a, b-ненасичених альдегідів і кетонів з нуклеофільних реагентів приєднання може відбуватися двома шляхами.
Магнійорганіческіе з'єднання дають переважно продукти простого приєднання.
(46)
(72%) (20%)
На відміну від реактивів Гриньяра медьорганіческіе і літійдіалкілкупратние сполуки утворюють майже виключно продукти сполученого приєднання.
(47) (85%)
Синильна кислота, вода, аміак та аміни зазвичай дають продукти сполученого приєднання.
(48)
Ацетоуксусную і малоновий ефіри і кислота Мельдрума можуть і сопряженно приєднуватися до ненасичених карбонільним сполукам (приєднання Міхаеля), наприклад:
(49)
Упр.35. Напишіть реакцію етилового ефіру коричної кислоти з малоновий ефіром у присутності етоксіда натрію.
Упр. 36. Напишіть реакції окису мезітіла с (а) аміаком, (б) з метиламіно, (в) водою.
Особливе значення мають реакції сполученого приєднання С ¾ Н-кислотних з'єднань до a, b-ненасичених карбонільним з'єднанням у присутності підстав (приєднання по Міхаелю), наприклад, приєднання циклогексанону до бензальацетофенону:
Поєднане приєднання (приєднання Міхаеля) з подальшою альдольної конденсацією 2-метил-1 ,3-ціклогександіона до вінілметілкетону є прикладом циклізації Робертсона.
(51)
Поки ще не знайдені загальні закономірності, які б дозволили передбачити, яким шляхом в тому чи іншому конкретному випадку піде приєднання. Вважається, що a, b-ненасичені альдегіди більш схильні до простого приєднання, а кетони - до парному.
При відновленні a, b-ненасичених альдегідів і кетонів воднем в момент виділення в першу чергу відновлюється не карбонільний, а вінільні фрагмент. Якщо перервати відновлення на стадії приєднання 1 моля водню до 1 молю a, b-непредельного карбонільного з'єднання, то можна отримати відповідний граничний альдегід або кетон.
(52)
При 150 о С акролеїн дімерізуется за типом реакції Дільса-Альдера:
(53)
2-форміл-2 ,3-дігідропіран
Упр. 37. При взаємодії гідразину з акролеїн утворюється дігідропіразол:
Опишіть механізм цієї реакції.