Szerves kémiai szintézismódszerek 3. Alifás szén-szén egyszeres kötések kialakítása báziskatalizált reakciókban
Kovács Lajos
1
C-H savak Savas hidrogént tartalmazó szerves vegyületek H
H2 C α
C O -H
H2 C
C O
H2C
C O
H2C
C O
2
Az aldol-reakció 1. 1,3-Difunkciós vegyületek el állítása karbonilvegyületek báziskatalizált reakciójával ı
OH
OH
2 CH3CHO
CH3CHO + OH
K = 400 M-1 v = k[CH3CHO][OH-]
CHO
H3C
lassú
:CH2CHO + H2O d2
O H3C
Charles Adolphe Wurtz (1817-1884)
d2
CH2
H3C
a1
O
Ba(OH)2 71 %
O
OH lassú
H3C
CH3
CH3
CH3
K = 0,04 M-1 v = k[CH3COCH3]2[OH-]
Az egyensúly eltolható Soxhlet-extraktorban használt bázissal
P Tömény oldatban polimerizáció játszódik le P megfelel körülmények között a reakció megállítható a dimernél
A reakció gyakran dehidratációval folytatódik:
ı
O
OH
O
CH3
H+ vagy OHH3C
CH3
CH3
H3C
2 H3 C
CH3
3
NaOH, H2O O
80 °C
H3C
O CH3
Az aldol-reakció 2. Alkalmazások
Ha az egyik aldehidben nincs α-hidrogén, csak két termék lehetséges, ha ez az aldehid formaldehid, csak egy: pl. a pentaeritrit el állítása aldolkondenzációval és azt követ Cannizzaro reakcióval:
Aszimmetrikus ketonokból többféle termék képz dhet: ı
α'
α
α
α'
ı
2
+
ı
O
CH3CHO + CH2O
O Ca(OH)2
O
HO CH2O Cannizzaro
HO
OH
O
R1 OH
R2
Ca(OH)2 O
R2
OH
HO HO
OH
R1
O
300 °C
R2
aldol
O
Két aldehid legalább egy-egy αhidrogénatommal négyféle terméket adhat:
aldol Ca(OH)2 HO
OH
OH
O
R2 OH
OH
Évi szükséglet: 61 000 t/év (2002)
4
R1 O
R1 OH
O
Az aldol-reakció 3. Alkalmazások O
Aldehidek és ketonok vegyes aldol kondenzációja kétféle terméket eredményezhet, s t, ha az aldehidben nincs α-proton, csak egyet:
O
O +
10 % NaOH
70 %
ı
O O R
O +
i 80 %
R
R
i, NaOH (2.5 ekv.), aldehid (1 ekv.), acetone (0.5 ekv.), H2 O/EtOH, 0-25 oC. R = H, 4-Me, 4-t-Bu, 4-OMe, 2-OMe, 4-CF3 , 3-CF3 , 2-CF3, 2,4,6-Me2, 2,4,6-(OMe)3 , 4-F, 4-Cl, 4-Br, 3-NO 2, 4-NO2 , 4-NMe2 , 3,4,5-(OMe) 3, 3,5-(OMe)2 .
A monoszacharidok bioszintézise is aldolreakcióval játszódik le a természetben
5
Az aldol-reakció 4. A vegyes aldol-reakciók sokféle terméke háttérbe szorítható el re elkészített enolátok segítségével ı
Li CH3CH2CH2CH2 Li +
N
N H
"n-BuLi"
lítiumdiizopropilamid (LDA)
pKa = 40 O C R
O
Li C
H H
+
N
+ CH3CH2CH2CH3
THF, -78 EC
C R
+
C
N H
H
pKa = 40
pKa = 19
6
pKa = 60
Az aldol-reakció 5. Az aldol-reakció diasztereoszelektivitása
7
Az aldol-reakció 6. Intramolekuláris változatok
Robinsonannelláció
Sir Robert Robinson (1886-1975) Nobel-díj: 1947
8
A Claisen-kondenzáció 1.
Aldehidek és észterek vagy észterek és észterek kondenzációs reakciója: 1,3dikarbonil-vegyületek el állítása ı
Ludwig Claisen (1851-1930)
9
A Claisen-kondenzáció 2. Intramolekuláris változat: a Dieckmann-kondenzáció
Walter Dieckmann (1869-1925)
Aldehidek, savanhidridek és karboxilátok reakciója drasztikus körülmények között: a Perkin-reakció
A reakciót elektronvonzó csoportok el segítik, elektronküld ek gátolják ı
ı
Sir William Henry Perkin (1838-1907)
10
Más kondenzációs reakciók 1. Az Henry-reakció: 1,2-difunkciós vegyületek el állítása nitro-aldol kondenzációval ı
Knoevenagel-kondenzáció: malonészter és származékai reakciója aldehidekkel szerves bázisok jelenlétében O
O O N+ O-
O O
N +
NH2
MeOH kat. piperidin
O NH2
reflux, 2h kvantitatív
N ON+ O
O O
11
Más kondenzációs reakciók 2. A Darzens-reakció: α,β-epoxiészterek el állítása ı
O
H
O OMe + Cl
OMe CH3ONa CH3OH MeO O 75%
O
OMe O
O H
OMe
Cl
OMe
O
MeO
MeO
Cl
O
Savas hidrolízis: karbonilvegyületek d 1-lánchosszabbítása H
O OMe
O O H
H
O
MeO
MeO
MeO
H
O
O
-H O
O
H
OMe
Cl
O +
MeO
C O
12
=
CHO
d1
Enolátok alkilezése 1. Acetecetészter-szintézis
13
Enolátok alkilezése 2. Malonészter-szintézis
14
További példák enolátok alkalmazására
15
Feladatok 1. F3.1. Hogyan lehet 3-metil-2-pentanont el állítani etil-acetoacetátból? ı
F3.2. Hogyan lehet heptán-3-karbonsavat el állítani dietil-malonátból? ı
16
Feladatok 2. F3.3. Hogyan lehet 3-fenilpropionsavat el állítani báziskatalizált reakcióban? ı
F3.4. Hogyan lehet izoprént (2-metil-1,3butadién) el állítani acetecetészterb l? ı
ı
18
Ajánlott olvasmányok P J.-H. Fuhrhop, G. Li (2003): Organic synthesis. Concepts and methods. 3rd ed. Wiley-VCH, Weinheim. 517 pages. pp. 43-51. P J. R. Hanson (2002): Organic synthetic methods. Royal Society of Chemistry, Cambridge. 175 pages. pp. 32-53. P C. Willis, M. Wills (1995): Organic synthesis. (Series Ed: S. G. Davies. Oxford Chemistry Primers, 31.) Oxford University Press, Oxford. 92 pages. pp. 15-33. P R. O. C. Norman, J. M. Coxon (1993): Principles of organic synthesis. 3rd ed. Blackie Academic and Professional, London. 811 pages, pp. 206-250. P http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/bruice2/chapter19/deluxe.html
20
