38
Лекция 4 Карбоновые кислоты и их производные -2 Трудись для того чтобы наслаждаться. Ж.-Ж. Руссо

Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

  • Upload
    others

  • View
    23

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Лекция 4Карбоновые кислоты и их производные - 2

Трудись для того чтобы наслаждаться.Ж.-Ж. Руссо

Page 2: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Тетраэдрический механизм взаимодействия нуклеофилов скарбоновыми кислотами и их произвоными. Реакциякарбоксилатов с литийорганическими соединениями.

Галогенангидриды. Получение с помощью галогенидовфосфора, тионилхлорида. Свойства: взаимодействие снуклеофильными реагентами (вода, спирты, аммиак, амины, гидразин, металлоорганические соединения). Ангидриды. Методы получения: дегидратация кислот с помощью Р2О5 ифталевого ангидрида; ацилирование солей карбоновых кислотхлорангидридами. Смешанные ангидриды, факторыопределяющие хемоселективность. Реакции ангидридов кислотс нуклеофилами. Реакция Перкина.Восстановление галогенангидридов до альдегидов поРозенмунду и комплексными гидридами металлов. СинтезАрндта-Эйстерта.Кетены. Получение и свойства.

Page 3: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Реакции производных карбоновых кислот с нуклеофиламипротекают через тетраэдрические интермедиаты

O

Nu

R

Z H

O

Z

R

Nu

O

Nu

R

HZ

+ Nuприсоединение отщепление

+ Z-

HNu+ + HZ

Z=F,Cl,Br,I,OR,NH2,NR2 и др.

O

ZR

тетраэдрический интермедиат

O

ZRтетраэдрический интермедиат

O

NuR

O

NuR

Page 4: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Получение галогенангидридов

COOH

COOHPCl5

COOHPBr3

COCl

COBr + H3PO3

COCl

+ HCl + SO2ДМФА бензол

87%

90-95%

3 3 бензол

90%

+ SOCl2

Page 5: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

OS

Cl

O

R

OH

OS

Cl

O

R

O

Cl-

OS

Cl

O

R

OH

Cl

RCOOH + SOCl2 + HCl

RCOCl + HCl + SO2

Превращение карбоновых кислот в хлорангидриды

Page 6: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

O

HNO

HN

S

O

Cl

OH

H N(CH3)2

Cl

R O

Cl-

Cl

HNCl-

O

OHR

O

HNO

ClR

Cl

HNCl-

Cl

+ SOCl2

+ HCl

+ SO2

+

+

Page 7: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

O

OHR

Ph

H

H

COOH

O

Cl

O

Cl- HCl

Cl-

OC

O P(C6H5)3

OR

O

O

O

ClR

O

Cl

Ph

H

H

COCl

O

ClR

+ (COCl)20-10

+ CO2 + CO + HCl

RCOCl + (C6H5)3PO

+ CO2 + CO+

RCOOH + (C6H5)3P + CCl4

Page 8: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Получение ангидридов

CF3COOHP2O5

CF3SO3HP2O5

O

OF3C

O

CF3

(CF3SO2)2O

CH3COOH

CH3COOH74 %

to + HPO3

%80

to+ HPO3

%72

RCOOH + (CH3CO)2Oto

(RCO)2O + 2

C6H5COOH + (CH3CO)2Oto

(C6H5CO)2O + 2

можно использовать фталевый ангидрид

Page 9: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

HO

O

OH

O O C

OCOOH

COOH

CO

O

O

300+ H2O

%95

230+ H2O

100 %

O

O

O

Page 10: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

RCOOH

NH

N

O

OR

NH

N

O

O-

R OCOR

NC6H11C

N,N-(RCO)2O + C6H11NHCONHC6H11

дициклогексилкарбодиимид

дициклогексилмочевина

RCOOH + C6H11N

Получение ангидридов с ДЦК

Page 11: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Смешанные ангидриды

O

O

O

OH

O

COCH2CH3

O

O

H OH

O

F3C O

O

CF3

N(CH2CH3)3O

O

H O

O

O

OR

O

OCH2CH3

O

O

CF3

O

O

H3C OH

+ NH(CH2CH3)3Cl

+ +

+55%

RCOOH + Cl CH2Cl2; 0 5- ацилкарбонат

хлоугольнный эфир

Page 12: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

C5H5N

O

OHR1

O

ClR2

OO

CH3

O

OR1

O

R2

O

OR1

O

R2

+ C5H5NHCl

+ R2COONa + NaClэфир или бензол

C6H5CH2COCl + C6H5CH2COONaэфир

(C6H5CH2CO)2O + NaCl

87 %

HCOONa + CH3COClэфир + NaCl

64%

эфир или бензол+

O

ClR1

OH

Page 13: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Факторы определяющие реакционную способностьНуклеофугностьПространственная доступностьЭлектрофильность карбонильной группы

O

R ClHOTf

AgOTfO

R OTf

ацилтрифлаты-мощные ацилирующие агенты

Page 14: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

O

O

O

HH3C

O

O

CF3

OEt2NH

O

OR

O

OCH2CH3

Et2NH O

NEt2R

NEt2

O

+ RNH2 + CH3COOHRNHCHO

Page 15: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

O

ClR

O

XR

R

R

O

R ClH2O

O

OR R

O

O

XR

R

O

OEtH3C

O

OEtClH2C

O

R OH

O

OEtCl2HC

O

XR

O

OR1R

O

NR2R

O

X

O

OEtCl3C

быстро при 20oC

< < <

> >>

< < <

Электрофильность карбонильной группы

Page 16: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

OR

Cl+ HOH

диоксанO

Cl

OH2R

OR

OH2

Cl+RCOOH + HCl

Гидролиз галогенангидридов

Page 17: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Алкоголиз галогенангидридов

C6H5N(CH3)2

C5H5N

OCH2(CH3)3

C6H5COOCH2CH2CH3

+ (CH3)3COH + C6H5NH(CH3)2ClЭФИР

68%

+ CH3CH2CH2OHCH3Cl; 20 0C 86%

O

ClH3C

O

H3C

O

ClPh

Page 18: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

OH

O

Cl

OH

O

ClO

O

Cl

OCl

Oуходящаягруппа

Cl

уходящаягруппа

+

O

O

B

нестабильный интермедиат

Page 19: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

O

O

O O

O

O

OH

OH

AcON

N N

O

Cl N

O

N

O

RO

O

Cl

ROH

-H+

HN

O

O

O

OR

N

ацетатуходящаягруппа

сложный эфир

ангидрид кислоты

спирт

Образование эфиров при нуклеофильном катализе

+

нестабильный тетраэдрическийинтермедиат

H

электрофильность повышена

Page 20: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

O

Me ClEtOH

O

Me ClEtO

Cl

EtO-

Cl-

O

Me O Me

O O

Me ORO

Me

OROH

MeCO2-

AcO

O

Me OEt

O

Me OR

основание

Уходящая группа pKaH

Me- 4816

-7

основание

5

Page 21: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

O

Cl+ 2 NH3

CHCl3

0-20 °C

O

NH2

O

Cl+ 2 NH(CH3)2

CHCl3

0-20 °C

O

N

O

Cl+ 2 NH2-NH2

CHCl3

0-20 °C

O

NH

NH2

83 %

92 %

88 %

O

R Cl+ R1NH2

O

Cl

R NH2R1 R1NH2O

R NHR1+ R1NH3Cl

Реакция галогенангидридов с аминами

Page 22: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

O Cl

NH

NaOHH2O, CH2Cl2

O N

80%

Синтез Шоттена-Баумана

Page 23: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Реакция галогенангидридов с реактивами Гриньяра

OMgX

R

R

R

O

RR1

H3O

OMgX

Cl

R

R

OH

R

R

R

O

ClR1 + R MgX2 1

2 2+ MgXCl

+ R2MgX

1

2

21

2

2

+

эфир

Page 24: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Восстановление хлорангидридов до спиртов

O

ClR

LiAlH4O-

ClRH

RCH2OHH+

O

HR

O

H

HR

LiAlH4

+ Cl

Page 25: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Восстановление хлорангидридов до альдегидов

CH3O

H3COO

Cl

LiAlH4

H3O

O2NO

Cl

O

O2N

LiAlH(Ot-Bu)3 + 3H2

O

H

CH3O

H3COO

H

эфир

1) эфир; -78

2)60%

81%

+ t-BuOH

LiAlH(Ot-Bu)3

H3O

O1) эфир; -78

2)

LiAlH(Ot-Bu)3 C

C

Page 26: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Восстановление хлорангидридов до альдегидов по Розенмунду

+ H2 + HClPd/BaSO4(хинолин,сера)этилацетат или толуол

70%

CH3

CH3

H3CO

Cl+ H2

CH3

CH3

H3CO

H

80%

; хинолин;

толуол;

Pd/BaSO4

110 0 + HCl

ClO

HO

C

Page 27: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Синтез кетенов

O

CH2C O

N(CH2CH3)3; t O

ИЛИ ЭФИРC O

R

R

Br

O

BrИЛИ ЭФИР

ZnC

R

RC O + ZnBr2

700 CH4 +

+ HN(CH2CH3)3ClC6H6

C6H6

O

O

ClR

H

R

Page 28: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

CH2C O

CH2C O

CH2C O

H

H

CH2C O + RSHH

C6H6

CH3COOH

CH3COOR

CH3CO

NR2

CH3CO

SR

+ HOH

+ ROH

+ R2NHэфир

Page 29: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

CCH2 O

CCH2 O

O

OH

(CH3CO)2O

O

O

O

HH3C

+

+

смешаный ангидрид

Ph2C C OMeMgI

Ph2C CMe

O

MgBr

H

HCl, H2OPh2HC

Me

O

H

O

OHH3C

Page 30: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

OO

C O

N(CH2CH3)3O

Cl

ClO

OO

H

H O

Cl

Cl

+

+ CH3CH2OH CH3CH2OH; 0-20

димер кетена

дихлоркетен вступает в реакции [2+2] циклоприсоединения

H2C

C OH2C

O

OEt

O

Page 31: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Синтез Арндта-Эйстерта

Ag2O

N N

N N

-N2

N NH2C

R

H

N N

H2ORCH2COOH

RCOCl + + N2 + CH3Cl0 0ЭФИР

вода-диоксан

ацилкарбенальдокетен

H

H

H

H H

OR

N NH

OR

O

RH C O

Page 32: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Можно использовать смешанные ангидриды

O

OHR

NHAcEtOCOCl

Ag2O

Et3N

O

R

NHAc

N2

H

O

OR

NHAcO

O

Et

R

NHAc

OH

O

N NH2C

вода-диоксан

из хиральных природных альфа-аминокислотможно получать хиральные бета-аминокислоты

Page 33: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

H3CNH2

OH

H3O

H3COH

OH

CH3CONH2

CH3COOH

H2O

Кислотность протонированной формы производных карбоновых кислот

Соединение Сопряжённая кислота pKa сопряжённой кислоты

0.0

- 1.7

-6

CH3C N CH3C NH

O

O

OH

O

O

Cl

OH

Cl

-6.5

-9

-10

Page 34: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Важное следствие – этерификация кислот по ФишеруСинтез сложных эфиров

H

H2SO4

O

OR1 R2

CH3OH

EtOH

0 C

O

HOOH

O

O

EtOOEt

O

CH3(CH2)7COOCH3

H2OR COOH + R OH1 2 +

CH3(CH2)7COOH + CH3OH96%

80

95%бензол

Page 35: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Алкилирование карбоксилатов

BrCH2(CH2)9COOK O

Bu4NCl ; NaI;

OK

O

O

OBn

O

EtCOOBu

O

O

EtCOONa + BuClацетонитрил

20 87%

+ BnBrбензол

18-краун-6 95%

100

ДМСО89%

C

C

Page 36: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Метилирование кислот с использованием диазометана

N NH2C + H+ N NH3C

CH2 N N

O COOHO

CH2N2

CH3 COOHO

O COOCH3

CH3 COOCH3

RCOOH +-10...0 °C

эфирRCOOCH3 + N2

0эфир;91%

+ CH2N20эфир;

80%

C

C

Page 37: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

COOH

COOHHO

HO(CF3CO)2O

O COO

O

O CH3

CH2Cl2; 20

94%

86%

(COCl)2;N(CH2CH3)3бензол

+

Этерификация через ангидриды

Page 38: Лекция - chem.msu.su · Получениегалогенангидридов cooh cooh pcl5 cooh pbr3 cocl cobr + h3po3 cocl + hcl + so2 ДМФА бензол 87% 90-95% 3 3

Алкоголиз нитрилов

RC NHCl

RCOOCH2CH3

O

NH2+ Cl- H2O

NH3

эфир

H2O; 20

1) HCl;эфир

50-60%OEt

Ph

O

O

OEt

Ph

O

Ph

ON 2) EtOH

NH2+ Cl-

R

Cl

EtOHNH2

+ Cl-R

EtO

NH2+ Cl-

R

H2N