Реакції З повагою та Про ацілювання

Запровадження. Реакції ацилирования мають дуже багато хто корисними властивостями. Вони дають змогу здійснювати в молекулу функціональну групу C=O шляхом реакцій приєднання або заміщення, не піддаючи вихідну молекулу окислювання (відновленню). Отже, можна одержувати з'єднання різноманітних класів: а) аміди; б) складні ефіри; в) ангидриды карбонових кислот; р) кетоны та інші корисні сполуки. Не дивно, що реакції ацилирования знаходять широке використання у в промисловості й в хімічних дослідженнях. У своїй доповіді я розгляну три найважливіших типу реакцій ацилирования C-ацилирование, O-ацилирование і N-ацилирование.

Реакції C-ацилирования.

Найчастіше в реакціях С-ацилирования використовуються металлоорганические сполуки (реактиви Гриньяра, кислоти Льюїса, сполуки алкила з металом, алкоголяты металів, і навіть комплексні солі з алкильными лигандами).

Реакція алкил-де-галогенирования. Розглянемо реакцію алкил-де-галогенирования (перетворення ацилгалогенидов в кетоны з допомогою металоорганічних сполук). Ацилгалогениды гладко і в м’яких умовах взаємодіють із диалкилкупратами літію, даючи з високими виходами кетоны. Це іде за рахунок таку схему: Група R «то, можливо первинної, вторинної чи третинної алкильной чи арильной; вони можуть утримувати йодо-, кето-, нитро-, цианоі сложноэфирные групи. Успішно проведено реакції, у яких група R була метильной, первинної алкильной і винильной. Побічні і третинні алкильные групи можна запровадити, якщо замість R2CuLi використовувати PhS®CuLi. Група R може це бути й алкинильной, якщо для реагенту застосовується ацетиленид міді R''C (CСu. Інший тип металоорганічних реагентів, що дають хороші виходи кетонов при обробці ацилгалогенидами, — це кадмийорганические сполуки R2Cd (отримані з реактивів Гриньяра) І тут група R то, можливо арильной чи первинної алкильной. Побічні і третинні алкилкадмиевые реагенти виявляються, зазвичай, недостатньо стійкими, аби бути корисними реагентами у цій реакції. Як у R’COX, і у R2Cd може може бути сложноэфирная група. Цинкорганические сполуки поводяться аналогічно, але використовуються рідше. Ртутьорганічні з'єднання та тетраалкилсиланы також входять у цю реакцію при каталіз AlX3.

Реакція алкил-де-ацилокси-замещения. Також цікава реакція алкил-де-ацилокси-замещения (перетворення ангідридів, складних ефірів і амідів карбонових кислот в кетоны з допомогою металоорганічних сполук), з допомогою котрой можна одержувати кетоны з сполук інших класів. Як можна і ацилгалогениды, ангидриды складні ефіри карбонових кислот при обробці реактивами Гриньяра дають третинні спирти. Для збільшення виходу кетона застосовують низькі температури і зворотний порядок змішання реагентов.

Реакції поєднання ацилгалогенидов.

Відомі також цікаві реакції поєднання ацилгалогенидов, внаслідок яких можна одержувати симетричні ?-дикетоны. При дії пирофорного свинцю ацилгалогениды входять у реакцію поєднання, аналогічну реакції Вюрца:

Аналогічно проходить реакція бензоилхлорида під впливом ультразвуку в присутності литиевой дроту із заснуванням бензила:

Реакції ацилирования кетонов ангидридами.

Ацилирование кетонов ангідридами у присутності трифторида бору як каталізатора призводить до ?-дикетонам. Що стосується несиметричних кетонов ацилирование йде переважно в найбільш замещенному положению:

Продуктом є комплекс, у якому BF2, що під дією водного ацетату натрію розкладається із заснуванням ацилированного кетона. Отже, трифторид бору та кетон потрібно опановувати в эквимолярных соотношениях.

Реакції ацилирования складних ефірів складними ефірами. Конденсації Кляйзена і Дикмана.

Після обробітку складних ефірів, містять атом водню в ?-становищі, сильним підставою (этилат натрію), відбувається конденсація, яка веде до ?- кетоэфирам. Ця реакція називається конденсацією Кляйзена: Слід зазначити, що реакція йде ще із заснуванням карбаниона і етилового спирту. Це дуже важливий процес, оскільки він зміщує рівновагу вправо і дозволяє їм отримати бажаний продукт: Коли реакцію вводять суміш двох різних складних ефірів, кожен із яких містить ?-атом водню, то зазвичай виходить суміш всіх чотирьох можливих продуктів; як наслідок реакція рідко використовують у синтетичних цілях. Проте, якщо атом водню в ?-становищі є тільки одного за складних ефірів, змішана реакція часто дає задовільні результати. Якщо дві сложноэфирные групи, що у конденсації, перебувають у однієї молекулі, виходить циклічний ?-кетоэфир; така реакція називається конденсацією Дикмана:

Найкращі результати при конденсації Дікмана отримані для синтезу п’яти-, шестиі семичленных циклів. Реакції, що призводять до циклам із кількістю атомів в кільці від 9 до 12, тривають від дуже низьким виходом або йдуть зовсім; цикли більшого розміру синтезовано з допомогою методу високого разбавления.

Реакція ацилирования Фриделя-Крафтса.

Ця реакція дозволяє приєднувати до бензолу ацильный радикал. У присутності кислот Льюїса хлорангидриды і ангидриды кислот дають іон ацилия R-C+=O, котрий діє як ефективний электрофильный реагент, наводячи до освіті кетона:

Получающийся кетон утворює комплекс з хлористим алюмінієм отримуючи його цим зі сфери реакції. Отже, завершення реакції необхідно значно довше еквівалента каталізатора. Є, проте, деякі вказівки, за якими, якби комплекс з AlCl3 не виникав, то кетон утворював б комплекс з іоном ацилия, який було б атакувати основний субстрат, у разі бензол. Причому якщо радикал має сильно розгалужене будова, вона може відбуватися відщеплення C=O, й у разі замість очікуваного ацилирования спостерігатиметься алкілування субстрату: Цікавим прикладом використання реакції Фриделя-Крафтса то, можливо наступна двостадійна і дуже важлива в синтетичному відношенні реакция:

Реакції N-ацилирования.

Ацилирование амінів ацилгалогенидами.

Реакції амино-де-галогенирования найчастіше йдуть на синтезу амідів. Дія аміаку чи амінів на ацилгалогениды є загальний метод синтезу амідів. Реакція сильно экзотермична і вимагає ретельного контролю, зазвичай охолодженням чи разбавлением. З використанням аміаку отримують незамещенные аміди, з первинних амінів отримують N-замещенные аміди, та якщо з вторинних амінів — N, N-дизамещенные аміди. Аналогічно можна ацилировать ариламины. У окремих випадках для зв’язування выделяющейся галогеноводородной кислоти додають водний розчин луги. Така реакція називається методу Шоттена-Баумана. Гидразин і гидроксиламин також реагують з ацилгалогенидами, даючи відповідно гидразиды RCONHNH2 і гидроксамовые кислоти RCONHOH; ця реакція часто використовується для синтезу даних сполук. Якщо замість ацилгалогенида взяти фосген, те, як ароматні, і алифатические первинні аміни дають хлороформамиды ClCONHR, які втрачаючи HCl, перетворюються на изоцианаты RNCO. Це з найпоширеніших методів синтезу изоцианатов. Тиофосген при аналогічної обробці дає изотиоцианаты. Фосген у цій реакції усунути безпечнішим трихлорометилхлороформиатом. При дії первинних амінів на хлороформиаты ROCOCl виходять карбаматы ROCONHR'. Прикладом цієї реакції служить захист аминогруппы в амінокислотах і пептидах дією карбобензоксихлорида: Аминогруппы взагалі часто захищають на стійкіші - амидные. Взаємодія ацилгалогенидов з нитридом літію дає N, Nдиациламиды (триациламины).

Ацилирование амінів ангидридами.

По механізму і діапазону застосовності реакція амино-де-ацилокси-замещения аналогічна реакції описаної у минулому розділі і може бути з участю аміаку, первинних чи вторинних амінів. Проте за використанні аміаку і первинних амінів виходять ще й имиды, які з атомом азоту свяэаны дві ацильные групи. Це відбувається особливо легко у разі циклічних ангідридів, у тому числі утворюються циклічні имиды:

Другий стадією цієї реакції, що набагато медленне першої, є атака атома азоту амидной групи на карбоновую кислоту.

Ацилирование амінів карбоновыми кислотами.

Після обробітку карбонових кислот аміаком чи амінами виходять солі. Солі, отримані з аміаку, і навіть первинних і вторинних амінів в результаті піролізу дають аміди, але його менш зручний, ніж реакції амінів з ангідридами, ацилгалогенидами і складними ефірами, і рідко використовують у препаративних цілях. Але й взаємодія кислот з амінами не наводить безпосередньо до амидам, можна домогтися щоб ця реакція йшла із гарним виходом при кімнатної чи трохи підвищеної температурі. Кислоти можна перетворити на аміди також нагріванням з амидами інших карбонових кислот (обмін), сульфоновых чи фосфиновых кислот чи дією трис (алкиламино)боранов [B (NHR')3] чи трис (диалкиламино)боранов [B (NR'2)3]:

Ацилирование амінів складними эфирами.

Перетворення складних ефірів в аміди — корисний метод синтезу незамещенных, N-замещенных і N, N-дизамещенных амідів з відповідних аминов.

Реакцію робити з алкильными чи ароматичними групами R і R'. Особливо хорошою минаючої групою є n-нитрофенильная. Ця реакція дуже цінна, оскільки багато складних ефіри легкодоступны чи порівняно легко виходять навіть у тому випадку, коли це не можна сказати про відповідному ангидриде кислоти чи ацилгалогениде. Як і з реакції з ацилгалогенидами, цим методом за складних ефірів можна синтезувати гидразиды і гидроксамовые кислоти дією гидразина і гидроксиламина відповідно. І гидразин, і гидроксиламин взаємодіють швидше, ніж аміак чи первинні аміни. Замість складних ефірів часто використовують фенилгидразиды, отримані з фенилгидразина. Залишається додати, що реакція освіти гидроксамовых кислот. які в присутсвии трёхвалентного заліза дають забарвлені комплекси, часто використовують як тест на складні эфиры.

Ацилирование амінів амидами.

Це реакція обміну, і його зазвичай проводять із сіллю аміну. Зникаючій групою служить, зазвичай, NH2, а чи не NHR чи NR2; як реагентів найбільш широко застосовуються первинні аміни (як солей).

Для освіти комплексу з які йдуть аміаком можна додавати BF3. Цю реакцію часто застосовують щоб одержати замещенных похідних сечовини з самої сечовини: Диметилформамид можна перетворити на інші формамиды тривалим нагріванням з первинним чи вторинним амином.

Реакції O-ацилирования.

Гідроліз ацилгалогенидов.

Ацилгалогениды дуже реакционноспособны, тому гідроліз проходить легко. Більшість галогеноангидридов простих кислот слід зберігати в безводних умовах, оскільки вони реагують з вологою повітря. Тому зазвичай вода вистачає сильним нуклеофилом щодо реакції гідролізу, хоча у окремих випадках необхідно використовувати гидроксид-ион. Реакція, зазвичай, немає синтетичної цінності, оскільки ацилгалогениды зазвичай отримують з кислот. Реакційна здатність ацилгалогенидов змінюється наступного ряду: F.