Szerves kémiai szintézismódszerek

Átírás

1 Szerves kémiai szintézismódszerek 7. Átrendez dések. Szén-nitrogén kötések kialakítása. Kovács Lajos 1

2 Átrendez dések elektronhiányos szénre 1. A Wagner-erwein-átrendez ı dés 3 C 3 C 3 C 1 3 C 3 C 3 C 3 + Cl - Cl (-)-α-pinén 3 2 izonorbornil-klorid A karbokation generálása: P alkének protonálása P alkoholok savkatalizált reakciója Paminok diazotálása Palkil-halogenidek reakciója ezüstionnal 2

3 Átrendez dések elektronhiányos szénre 2. A Wagner-erwein-átrendezı dés idrogén is vándorolhat 3 C Arilcsoportok szívesen vándorolnak 3 C Sorozatreakciók is elı fordulhatnak Ph 3 C 3 C 2 1 C 3 3 C 3 C C C C C C 3 Cl Ag -AgCl Ph 3 C 3 C C C 3 C BF 3. Et 2 -Ac 90 % 1 * * 3C 3 C * * 3 * * C 3 2 Ph * 3 C 3 C Ph Ac Ac BF 3. Et 2 Ac C 3 3

4 Átrendez dések elektronhiányos szénre 3. A pinakol-átrendez ı dés: α-hidrogént nem tartalmazó 1,2-diolok átalakulása ketonokká 3 C C 3 C 3 C 3 C 3 C 3 3 C C 3 3 C C 3 2 S 4 70 % 3 C C 3 C 3 C C 2 3 C 3 Br 3 C 2 C C 3 C 2 AgSbF 6 SbCl 5 C 2 Cl C 3 h, 88 % Paril- és alkilcsoportok vándorolhatnak Paz arilcsoportok könnyebben vándorolnak, mint az alkilcsoportok Paz arilcsoportok elektrontaszító szubsztituense el ı segíti a reakciót Pa vándorlási hajlamnál fontosabb a stabilabb karbokation képzése Pa vándorló csoport anti-helyzető a távozócsoporthoz képest 4

5 Átrendez dések elektronhiányos szénre 4. A benzilsav-átrendez ı dés 5

6 Átrendez dések elektronhiányos szénre 5. Diazometánnal kapcsolatos átrendez ı dések: reakció ketonokkal 2 C C C - 2 Paszimmetrikus ketonok két terméket adhatnak Pkonkurrens reakció lehet az epoxid-képzés C 2 C 2 2 Et 2, 0 ºC 1h, 91 % 6

7 Átrendez dések elektronhiányos szénre 6. Diazometánnal kapcsolatos átrendez ı dések: az Arndt-Eistert-reakció Cl 2 C Ag 2 -Cl - 2 C 2 ' ' C C 2 ' ' 2 7

8 Átrendez dések elektronhiányos szénre 7. alogén, oxigén, kén és nitrogén vándorlása X X X Y -Y - :u u Ag 2 Br szomszédcsoport-hatás miatt ugyanazon az atomon is bekövetkezhet a nukleofil támadás -Y - :u Y u 8

9 Átrendez dések elektronhiányos nitrogénre 1. ofmann-, Curtius-, Schmidt- és Lossen-átrendez ı dések X X = Br ofmann X = 2 + Curtius, Schmidt X = C Lossen -X - C ' 2 ' ' = -C 2 August Wilhelm von ofmann ( ) 9

10 Átrendez dések elektronhiányos nitrogénre 2. ofmann-lebontás: alkalmazások a, Br 2 2 a 2, + Ca Ca 2 Br 2 -Br - C Ca Ca Ca a Br Br Br 10

11 Átrendez dések elektronhiányos nitrogénre 3. Beckmann-átrendez ı dés: oximok átalakulása amidokká 2 S 4 polimerizáció * * PDSM: 8 millió t/év (2002) Pylon 6-ból regenerálható ylon 6 11

12 Átrendez dések elektronhiányos oxigénre A Baeyer-Villiger-reakció: ketonok átalakítása észterré vándorlási hajlam: 3 > 2 > 1 ; aril > alkil csoport a reakció biokatalitikus módon is megvalósítható a Baeyer-Villiger monooxigenáz enzimmel 12

13 Átrendez dések elektronban gazdag szénre Favorszkij-átrendez ı dés 13

14 itrogéntartalmú vegyületek el állítása Áttekintés nitrének ( 3 C-:) C nitrogéntartalmú dipólusok pl. C 2 == C + C + C Ar

15 ukleofil nitrogén reakciója alifás szénen Primer aminok el ı állítása: a Gabriel-szintézis 15

16 ukleofil nitrogén reakciója alifás szénen 2. Pitrition reakciója Más -nukleofilek -X X - ( = alkil, X = al, 3 S) PAg 2 /Et 2 inkább nitrovegyületet ad PK 2 vagy a 2 inkább nitriteket ad Pa nitrovegyületek aránya a 1 > 2 > 3 alkilcsoport sorrendben csökken Pdipoláris aprotikus oldószerek (DMF, DMS) alkáli-nitritekkel is növelik a nitrovegyületek arányát PAzidok reakciója -X X ( = alkil, X = al, 3 S) 16

17 ukleofil nitrogén reakciója alifás szénen 3. Pidrazin alkilezése idrazinok -X ( = alkil, X = al, 3 S) Pmonoalkil-hidrazinokat jobb -alkilkarbamidok ofmann-lebontásával el ı állítani a 2 Br 2 Br Br 2 2 -C 2 C Br 17

18 ukleofil nitrogén reakciója telítetlen szénre PAldehidek < a keletkezı,-acetálok rendszerint nem stabilak és tovább reagálnak (gyakran polimerizálnak) PKetonok csak akkor reagálnak, ha a további reakciókban stabil termékek képz dnek PSzekunder aminok enaminokat adnak Pxovegyületek kristályos szemikarbazonokat ill. hidrazonokat adnak < 2 C=C 2, 2 C=Ar (Ar = Ph, 2,4-dinitrofenil) Pnitrilek ammóniával amidineket adnak Pitter-reakció: savamidok nitrilekb l 18

19 Egyéb reakciók PSzubsztitúció nukleofil nitrogénnel telített szénatomon < Amidok, hidrazidok, hidroxámsavak -CX + 2 Y 6 -CY ( = alkil, aril, X = al, C, 3, S,, Y =, 2, ) PElektrofil nitrogén reakciója < itrozil-kation ( + ): nitrozo-vegyületek < itrónium-kation ( 2 + ): nitrovegyületek (fı leg aromás vegyületek) < Diazónium-kation (Ar 2 + ): azovegyületek (Ar-=-Ar ) azofestékek 19

20 F7.1. ogyan lehet el állítani β-alanint átrendez dési reakcióban? Feladatok 1. 20

21 F7.2. ogyan reagál az ammónia az alábbi reagensekkel? Feladatok 2. P metil-jodid P acetil-klorid P formaldehid P etilén-oxid P 2,5-hexándion P acetonitril P fenil-izotiocianát 22

22 F7.3. ogyan mennek végbe az alábbi átalakulások? Feladatok 3. Ac BF 3 vagy + Ac Ac Ac BF 3 vagy + 24

23 Ajánlott olvasmányok P.. C. orman, J. M. Coxon (1993): Principles of organic synthesis. 3rd ed. Blackie Academic and Professional, London. 811 pages, pp PJ.. anson (2002): rganic synthetic methods. oyal 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. 21, 54, PP. D. Bailey, K. M. Morgan (1996): rganonitrogen chemistry. (Series Ed: S. G. Davies. xford Chemistry Primers, 31.) xford University Press, xford. 96 pages. PPinakol-átrendezı dés: < PArndt-Eistert-reakció: < Pofmann-, Curtius-, Schmidt- és Lossen-átrendezı dések: < < < PBeckmann--átrendezı dés: < PBaeyer-Villiger-átrendezı dés: < PFavorszkij-átrendezı dés: < Pitter-reakció: < < PMitsunobu-reakció: < < PGabriel-reakció: < < 26