Szerves kémiai szintézismódszerek

Átírás

1 Szerves kémiai szintézismódszerek 4. Szén-szén egyszeres kötések kialakítása savkatalizált reakciókban Kovács Lajos 1

2 Karbokationok képz dése Brønsted- vagy Lewis-savak jelenlétében P Alkil karbokationok < alkének protonálódásával < alkil-halogenidekb ı l/alkoholokból < epoxidokból P xovegyületekbı l képzı dı karbokationok < aldehidekb ı l < ketonokból < acetálokból P Acil karbokationok < anhidridekb ı l < acil-halogenidekb ı l P növekvı stabilitás Pcsökkenı átrendezı dési hajlam láh György (1927-) Nobel-díj:

3 Alkének kondenzációja savas közegben % H 2S 4 + H Izooktán elı állítása izobuténbı l H 2 H 4 : 1 H 2 Pha a kénsav hígabb, terc.-butanol keletkezik Pha töményebb, további addíció, majd polimerizáció játszódik le 2,2,4-trimetilpentán (izooktán) Pmódosított eljárás: izobután jelenlétében végzett reakció... H H

4 Alkének kondenzációja savas közegben 2. β-jonon elı állítása pszeudojonon savas közegben végbemenı győ rő zárásával aceton H - H citrál pszeudojonon -H + α-jonon β-jonon, % P illóolajok Pa β-jonon az A- vitamin-szintézis nyersanyaga 4

5 Alkének és savszármazékok reakciója 1. Kondakov-Darzens-Nenitzescu-acilezés + Cl Zn Cu 2 Cl 2 + Cl -H -HCl 63 % Cl Zn Cu 2 Cl 2 3 Pkevésbé stabil P I. L. Kondakov: 1892 P G. Darzens: 1910 P K. Nenitzescu:

6 Alkének és savszármazékok reakciója 2. A (±)-liponsav szintézise A liponsav a piroszı lı sav oxidatív dekarboxilezésében fontos kofaktor: - CH 3 CC 2 + NAD + + CoA-SH 6 C 2 + NADH + CH 3 CS-CoA Cl CEt C 2 H 4 CEt AlCl 3 NaBH 4 Cl CEt 1. SCl 2 * 2. BnSH, KH * * CEt Cl H SBn SBn CH Na/NH 3 * 2 * CH * SH PE. Erlenmeyer: 1892 PG. Darzens: 1904 PL. Claisen: 1905 SH S S (±)-liponsav 6

7 Alkének és alkil-halogenidek reakciója Alkil-halogenidek szintézise Cl AlCl 3-10 C H 2 C CH 2 Cl-AlCl 3 Cl neohexil-klorid 75 % Potenciális problémák: az alkének, az alkil-halogenidek ill. a termékek tovább izomerizálódhatnak 7

8 Friedel-Crafts-reakciók 1. Alkilezés Alkil-halogenidek/alkének és aromás vegyületek reakciója Lewis-savak jelenlétében Charles Friedel ( ) James M. Crafts ( ) 8

9 Friedel-Crafts-reakciók 2. Alkilezés Jellemzı k Paktiváló szubsztituensek elı segítik a reakciót, a dezaktiválók gátolják PLewis-savak aktivitása: AlCl 3 > SbCl 5 > FeCl 3 > SnCl 4 > BF 3 > ZnCl 2 Paz alkil-halogenidek reaktivitása: benzil > allil > 3 > 2 > 1 Pgyakori a polialkilezés (az alkilcsoport aktiváló szubsztituens a termékben) < ha monoalkil-származékot akarunk, az aromás komponenst kell feleslegben alkalmaznunk Paz alkilcsoport gyakran átrendezı dhet Paz alkilezés reverzibilis lehet Br 2 /Fe Br 0 o C 75 % 9

10 Friedel-Crafts-reakciók 3. Acilezés Jellemzı k Pegy ekvivalensnél több Lewis-sav szükséges (komplexálás az acilcsoporttal) Pnincs poliacilezés (az acilcsoport dezaktiváló szubsztituens a termékben) Pnincs izomerizáció és diszproporcionálódás PA Lewis-savak aktivitása toluol v. klórbenzol benzoilezésében: < SbCl 5 > FeCl 3 > AlCl 3 > SnCl 4 Pelsı sorban p-szubsztituált termékek képzı dnek NHAc Cl Cl AlCl 3 1,2-dichloroethane 0 C-45 C 30mmol: 78% 350mmol: 65% Cl NHAc 10

11 A Prins-reakció 1. Alkének és aldehidek reakciója savkatalízis mellett d 2 a 1 Sztirol reakciója: P 70 C felett vízmentes közegben egy ekvivalens aldehiddel a megfelelı allilalkohol (4) képzı dik P 70 C felett vizes közegben egy ekvivalens aldehiddel a megfelelı 1,3-diol (3) képzı dik P 70 C alatt fölös aldehiddel a megfelelı 1,3-dioxán (5) képzı dik P karbonsav jelenlétében észterek képzı dnek P leggyakrabban formaldehidet használnak aldehidként P. Kriewitz: 1899 PHendrick J. Prins ( ):

12 A Prins-reakció 2. A reakció mechanizmusa 12

13 Aldehidek és ketonok kondenzációja savas közegben 1,3-difunkciós vegyületek elı állítása H + H H H H H H Páltalában nem túl jó hozamú reakciók Pde néha a báziskatalizált (aldol-) reakciónál jobb a hozam: + 1. BF 3 2. Cu (Ac) 2 3. H 2 S % komplexálással lehet kinyerni a terméket -BF 3 BF 3 H -H BF 3 + -Ac BF 3 13

14 A Mannich-reakció 1. Enolizálható oxovegyületek, aldehidek és aminok reakciója a 1 d 0 d 2 A reakció feltételei: P 1 /2 amin < 1 amin és az ammónia tovább reagál (kétszeres ill. háromszoros Mannichreakció megy végbe) P elsı sorban formaldehid, esetleg más aldehidek jöhetnek számításba P enolizálható oxovegyület (C-H sav) szükséges hozzá P immóniumsók alkalmazása esetén savkatalízis nélkül is mő ködik a reakció Carl U. F. Mannich ( ) 14

15 A Mannich-reakció 2. Az Eschenmoser-só alkalmazása (CH 3 ) 3 N + CH 2 I h 160 C 20 C 81 % (CH 3 ) 3 N-CH 2 I 89 % szulfolán (CH 3 ) 2 N=CH 2 + CH 3 I I I LDA -78 C H 2 C NMe 2 NMe 2 MeI Li NMe 3 I -NMe 3 * HI 61 % Albert Eschenmoser (1925-) 15

16 A Mannich-reakció 3. Aszimmetrikus változat 16

17 A Mannich-reakció 3. Biogenetikus szintézis: a tropinon és atropin elı állítása 17

18 Feladatok 1. F4.1. Hogyan lehet elı vegyületet? állítani az alábbi Cl CH 2 H F4.2. Hogyan lehet fenantrént elı az alábbi vegyületekbı l? állítani Br ; 18

19 Feladatok 2. F4.3. Hogyan lehet α-tetralont elı állítani?? F4.4. Hogyan lehet elı állítani az alábbi vegyületet? H 2 N NMe 2 tutocaine 20

20 Ajánlott olvasmányok PJ. R. Hanson (2002): rganic synthetic methods. Royal Society of Chemistry, Cambridge. 175 pages. pp PR.. C. Norman, J. M. Coxon (1993): Principles of organic synthesis. 3rd ed. Blackie Academic and Professional, London. 811 pages, pp , PA liponsav biokémiája: G. Zubay (Ed.) (1993): Biochemistry. 3rd ed. Wm. C. Brown Publishers, Dubuque pages. pp P Prins-reakció: < < PMannich-reakció: < < P Friedel-Crafts-reakció: < < < 22