Szerves kémiai szintézismódszerek

Átírás

1 Szerves kémiai szintézismódszerek 3. Alifás szén-szén egyszeres kötések kialakítása báziskatalizált reakciókban Kovács Lajos 1

2 C-H savak Savas hidrogént tartalmazó szerves vegyületek H H 2 C α C -H H 2 C C H 2 C C H 2C C 2

3 Az aldol-reakció 1. 1,3-Difunkciós vegyületek el ı állítása karbonilvegyületek báziskatalizált reakciójával 2 CH 3 CH H H 3 C H CH K = 400 M -1 v = k[ch 3 CH][H - ] Charles Adolphe Wurtz ( ) CH 3 CH + H H 3 C CH 2 H 3 C CH 3 d 2 a 1 :CH 2 CH + H 2 d 2 Ba(H) 2 71 % H 3 C lassú H CH 3 CH 3 lassú Az egyensúly eltolható Soxhlet-extraktorban használt bázissal K = 0,04 M -1 v = k[ch 3 CCH 3 ] 2 [H - ] A reakció gyakran dehidratációval folytatódik: H 3 C H CH 3 CH 3 H + vagy H - H 3 C CH 3 CH 3 P Tömény oldatban polimerizáció játszódik le P megfelelı körülmények között a reakció megállítható a dimernél 2 H 3 C NaH, H 2 80 C H 3 C CH 3 3

4 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 elı állítása aldolkondenzációval és azt követı Cannizzaro - reakcióval: Aszimmetrikus ketonokból többféle termék képzı dhet: α' α α 2 + H H α' CH 3 CH + CH 2 aldol Ca(H) 2 Két aldehid legalább egy-egy α- hidrogénatommal négyféle terméket adhat: H aldol Ca(H) C R 2 H R 1 R 1 H R 2 H H H Ca(H) 2 CH 2 Cannizzaro H H H H R 2 H R 2 R 1 H R 1 Évi szükséglet: t/év (2002) 4

5 Az aldol-reakció 3. Alkalmazások Aldehidek és ketonok vegyes aldol kondenzációja kétféle terméket eredményezhet, sı t, ha az aldehidben nincs α-proton, csak egyet: 10 % NaH + 70 % R + i 80 % R R i, NaH (2.5 ekv.), aldehid (1 ekv.), acetone (0.5 ekv.), H 2 /EtH, 0-25 oc. R = H, 4-Me, 4-t-Bu, 4-Me, 2-Me, 4-CF 3, 3-CF 3, 2-CF 3, 2,4,6-Me 2, 2,4,6-(Me) 3, 4-F, 4-Cl, 4-Br, 3-N 2, 4-N 2, 4-NMe 2, 3,4,5-(Me) 3, 3,5-(Me) 2. A monoszacharidok bioszintézise is aldolreakcióval játszódik le a természetben 5

6 Az aldol-reakció 4. A vegyes aldol-reakciók sokféle terméke háttérbe szorítható elı re elkészített enolátok segítségével Li CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Li + N N + CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 H THF, -78 EC "n-buli" lítium- diizopropil- pk a = 40 pk a = 60 amid (LDA) Li C C R C + N R C + N H H H H pk a = 19 pk a = 40 6

7 Az aldol-reakció 5. Az aldol-reakció diasztereoszelektivitása 7

8 Az aldol-reakció 6. Intramolekuláris változatok Robinsonannelláció Sir Robert Robinson ( ) Nobel-díj:

9 A Claisen-kondenzáció 1. Aldehidek és észterek vagy észterek és észterek kondenzációs reakciója: 1,3- dikarbonil-vegyületek el ı állítása Ludwig Claisen ( ) 9

10 A Claisen-kondenzáció 2. Intramolekuláris változat: a Dieckmann-kondenzáció Walter Dieckmann ( ) Aldehidek, savanhidridek és karboxilátok reakciója drasztikus körülmények között: a Perkin-reakció Sir William Henry Perkin ( ) A reakciót elektronvonzó csoportok elı segítik, elektronküldı ek gátolják 10

11 Más kondenzációs reakciók 1. Az Henry-reakció: 1,2-difunkciós vegyületek el ı állítása nitro-aldol kondenzációval Knoevenagel-kondenzáció: malonészter és származékai reakciója aldehidekkel szerves bázisok jelenlétében N N NH 2 MeH kat. piperidin reflux, 2h kvantitatív N NH 2 - N + 11

12 H + Me Cl Más kondenzációs reakciók 2. A Darzens-reakció: α,β-epoxiészterek el ı állítása Me CH 3 Na CH 3 H 75% Me Me Me H Cl Me Me Cl Me Savas hidrolízis: karbonilvegyületek d 1 -lánchosszabbítása Me Me H Me H -H H Cl Me = CH d 1 Me H Me H + C 12

13 Enolátok alkilezése 1. Acetecetészter-szintézis 13

14 Enolátok alkilezése 2. Malonészter-szintézis 14

15 További példák enolátok alkalmazására 15

16 F3.1. Hogyan lehet 3-metil-2-pentanont el ı állítani etil-acetoacetátból? Feladatok 1. F3.2. Hogyan lehet heptán-3-karbonsavat el ı állítani dietil-malonátból? 16

17 F3.3. Hogyan lehet 3-fenilpropionsavat el ı állítani báziskatalizált reakcióban? Feladatok 2. F3.4. Hogyan lehet izoprént (2-metil-1,3- butadién) el ı állítani acetecetészterb ı l? 18

18 Ajánlott olvasmányok PJ.-H. Fuhrhop, G. Li (2003): rganic synthesis. Concepts and methods. 3rd ed. Wiley-VCH, Weinheim. 517 pages. pp PJ. R. Hanson (2002): rganic synthetic methods. Royal Society of Chemistry, Cambridge. 175 pages. pp PC. Willis, M. Wills (1995): rganic synthesis. (Series Ed: S. G. Davies. xford Chemistry Primers, 31.) xford University Press, xford. 92 pages. pp PR.. C. Norman, J. M. Coxon (1993): Principles of organic synthesis. 3rd ed. Blackie Academic and Professional, London. 811 pages, pp P 20