книги из ГПНТБ / Пейн Ч. Как выбирать путь синтеза органического соединения
.pdfреагента можно одновременно удалять один, два или более углеродных атомов. Иногда целесообразнее синтезировать сначала молекулу с более длинной углеродной цепью, а затем расщепить ее, чтобы получить в результате соеди нение заданной структуры. Примером может служить получение р-нафтойной кислоты. В этом случае выгоднее всего синтезировать кислоту из нафталина через промежу точное р-ацетильное производное.
Al'Cl, |
|
|
|
|
С Н з - С - С І |
|
(1) |
№ЮС1 |
|
G 6 H 6 N |
0 2 |
о |
(2) |
Н , 0 + |
|
|
о : - сII |
- с н , |
|
О
II
с - о н
Иллюстрацией другого метода отщепления одЯЬго угле родного атома может служить получение бромциклобутана из циклобутанкарбоновой кислоты по реакции Хунсдикера:
О |
|
о |
|
|
II |
AgNO, |
II |
Br2 |
Вг |
с—он |
|
/ C - O A g |
/ |
Углерод при первичной гидроксильной группе можно
суспехом отщеплять гидрогенолизом:
Д+ высокое давление
Нг , Ni Ренея
R — С Н з - С Н 2 — О Н |
• R — С Н 3 : |
При окислении боковые цепи, связанные с ароматичес ким ядром, укорачиваются до одного атома углерода:
сн2 сн2 сн2 сн3 —N a 2 C i 2 0 7 , |
• О_соон |
22 Глава I
Окислительные реакции используют также для отщепле ния углеродных атомов от циклических систем:
/\/Р |
( П К М п О , + HO- н о о с |
с о о н |
f Y |
(2) Hs O+ |
с н . |
|
С Н а |
Иногда присутствие в молекуле нескольких функцио нальных групп препятствует использованию реагентов,
обычно |
применяемых для укорочения углеродной |
цепи. |
В таких случаях приходится прибегать к обходным |
путям, |
|
в том |
числе к методам «защиты» функциональных |
групп. |
Например, синтез нордезоксихолевой кислоты из метилде-
зоксихолата осуществляли следующим |
путем: |
|
С Н 3 |
С Н , Х О О С Н з |
|
с н |
L |
- |
|
(1) |
C„H,MgBr |
|
(2) |
н3о+ . |
НО
ОН
СНз С Н 2 |
/ С ( С 6 Н , |
Н О
С Н з
о
C H j - C /а О
С Н 3
Н О
3,12-Дноксннорхолашілднфешілкарбшіол
|
С Н 3 |
|
СвНб |
|
С Н 2 |
||
|
|
||
АсО |
С Н / |
|
|
I |
С Н 3 | |
с н |
Ь в " 5 |
с н . |
|
|
|
|
(1) |
СгО, |
|
|
(2) |
КОН, |
затем Н+ |
АсО
3, 12-Днацетокснбнснорхоланнлдифгннлэтнлен
С Н 3 |
СН» |
||
\ |
|
/ |
|
Н О |
СН |
СООН |
|
СНз| |
|||
|
|||
Нордезокснхолевая кислота (3,12-диоксннорхолановая кислота)
Показанное выше превращение карбометоксигруппы в дифенилметилиденовую с последующим окислением явля ется общим методом расщепления {расщепление по Барбье — Виланду).
В табл. 2 приведены реакции, используемые для умень шения длины углеродной цепи на один или более атомов углерода.
Таблица 2
Методы уменьшения длины углеродной цепи
Отщепление одного атома углерода:
( A r ) R C 0 2 A g |
^4- (Ar)RBr |
|
О(ОН) ( 1 ) |
N a 0 X |
|
II |
(2) |
НаО+ |
R C C H s |
|
* R C O O H |
О |
О |
|
|
О |
II |
II |
Д (Стекл. порошок) |
II |
|
R C C H 2 C C 0 2 R |
|
у R C C H a C O O R |
||
|
|
О |
|
|
|
|
II |
NaOH. Br, |
|
|
R C N H 2 |
• R N H a |
||
|
Y C H 2 C 0 2 H - Д Y C H 3 a ) |
|
||
Отщепление |
одного |
или нескольких атомов |
углерода: |
|
|
|
|
(1) КМп04 |
|
|
R C H = C H R |
(2) н3о+ |
|
|
|
• R C O O H |
|||
|
Н О |
ОН |
О |
|
|
| |
| |
Pb(02 CCH3 )4 II |
|
|
R C H C H R |
• R C H |
||
(1)КМпО«
(2)НаО+
ArR |
|
у |
АгСОоН |
0 |
0 |
но- |
О |
II |
II |
II |
|
R C C H 2 C R |
|
R C C H 3 |
|
9(1) KOH + C2 H5 OH II (2) Н3 0+
R C C H C O O R |
|
*• ( R ' ) H — С Н 2 С О О Н |
|
I |
|
|
|
H ( R ' ) |
|
|
|
O O ( O H ) |
|
|
|
II II |
ню, |
|
|
R C C R |
у R C O O H |
|
|
NOH |
H„so4 |
|
|
II |
(Ar)RCOOH |
|
|
(Ar)RCR(Ar) |
• |
|
|
(.) |
|
° |
О |
(2) Zn + CH3COOH |
II |
II |
|
R 2 C = C H 2 ( R 2 ) |
• R - C — R + ( R ) H - C - H ( R ) |
||
a) - О |
|
|
|
-NOa , - C N , |
COjH. |
|
|
Р Е А К Ц И И Ц И К Л И З А Ц И И
На первый взгляд может показаться, что синтез цикли ческой структуры из молекулы с открытой цепью представ ляет собой трудную задачу. Однако это.верно только для
некоторых особых полициклических систем, таких, как сложные стероиды. В общем циклические структуры синте зируют с помощью тех же многочисленных реакций, которые используют и для синтеза молекул с открытой цепью. Дру гими словами, некоторые реакции межмолекулярного при соединения могут быть иногда использованы для соедине ния концов одной и той же молекулы.
В качестве примера рассмотрим сложноэфирную конденса цию Клайзена, в результате которой,происходит соединение двух молекул сложного эфира (в этой реакции участвует водород а-метиленового звена):
|
|
NaOC.H. |
|
|
|
С Н з — С Н 2 — C O O R |
|
-> СНз — СН — COOR |
|
|
Алкплпропноиат |
|
|
|
|
О |
|
|
|
C H 3 - C H , - C - O R - |
|
C H 3 - C H 2 - C ^ R |
|
|
|
|
|
C H 3 - C H - C O O R |
- R O - |
|
СНз - CH - COOR |
|
|
|
С Н 3 - С Н 2 - С = 0 |
|
О |
|
|
или |
II |
|
||
|
I |
C H 3 - C H 2 - C - C H - C O 0 R |
||
|
C H 3 - C H - C O O R |
|
|
ctf 3 |
|
|
|
|
|
Алкал |
-2-метил-З-кегповалерат |
|
|
|
Теперь рассмотрим, к каким результатам приведет конденсация по Клайзену диалкиладипината, имеющего две сложноэфирные группы в молекуле (в данном случае эта внутримолекулярная реакция Клайзена называется реакцией Дикмана).
|
о |
|
С 0 |
|
|
|
|
C H 2 |
- C - O R |
N a £ C £ s ^ |
с н / С Н 2 - ^ - ° К |
СН, |
|
||
|
|
2 M:H 2 -CH- CO OR |
|
S C H 2 - C H 2 - C O O R |
|
||
• Дтлшядипинат
К |
|
|
. C H . - C - O R |
|
С Н 2 - С = 0 |
X C H 3 - C H - C O O R |
( |
х С Н г - С Н - С О С Ж , |
|
|
2-Карбалкоксицшіпопентанон |
Циклизация сопровождается побочной реакцией — меж молекулярной конденсацией. Последняя протекает тем в большей степени, чем больше концентрация исходного эфира. Этот процесс можно свести к минимуму, проводя реакцию в сильно разбавленных растворах. В этих услови ях внутримолекулярная реакция успевает завершиться до того, как произойдет взаимодействие двух молекул сложно го эфира.
Некоторые бифункциональные соединения настолько активны, что не могут существовать в виде ациклических структур, особенно в тех случаях, когда внутримолекуляр ная реакция приводит к образованию пяти-, шестиили семичленных циклических систем. Так, например, 7- или о-оксикарбоновые кислоты, образующиеся в ходе некото рых реакций, самопроизвольно и количественно циклизуются с образованием лактонов:
О |
О |
II |
II |
/ С — о н |
/ с ч |
с н 2 |
о н |
сн., |
о |
I |
I |
I |
I |
С Н 2 |
С Н 2 |
С Н д |
С Н 2 |
^ с н , / |
|
ч с н , / |
|
Вместе с тем соли таких кислот вполне устойчивы.
о
II
Н О — С Н 2 — С Н 2 — С Н 2 — С Н 2 — С — O N a
Одной из наиболее широко известных реакций циклиза ции является реакция Дильса — Альдера. Например, бу тадиен-1,3 (диен) реагирует с этиленом (диенофилом):
Для получения бициклической структуры диеновым синте зом можно использовать циклопентадиен и ацетилен.
|
Норборнадиен -2£ |
|
(бицикло-\2,2,1]-еептадиен-2,5') |
Молекулы циклопентадиена |
могут выполнять функцию |
как диена, так и диенофила |
и поэтому вступают в реакцию |
самоконденса ции |
|
|
Давление, |
|
комн. температура |
(эндо -конфигурация')
Методы, используемые для осуществления замыкания цикла, весьма многочисленны. Даже простое перечисление большинства этих реакций потребовало бы увеличения объема данной книги. В связи с этим в табл. 3 приводятся лишь некоторые наиболее характерные реакции циклизации.
|
|
|
|
|
Таблица З |
Некоторые реакции циклизации |
|
||||
Ш 2 |
0 = C - H ( R ) |
|
|
N ^ H ( R ) |
|
N H 2 |
|
I |
|
|
N ^ H ( R ) |
0 = C - H ( R ) |
|
|
|
||
( R ) C H 3 — O H |
|
C L |
пиридин |
( R ) C H 2 - 0 4 |
|
I |
+ |
> C = 0 |
1- |
I |
) C = 0 |
(R)CH, .— OH |
|
C K |
|
( R ) C H „ — 0 / |
|
C H - C -
C H - C
" * 0
о
( R ) C H 3 — C H = C H 2 |
+ С Н з — С — О — 0 - H — • ( R ) C H 3 — С Н — С Н 2 |
||||
(R)H |
|
H(R) |
|
|
|
\ |
|
/ |
ftv |
(R)H. |
H(R) |
|
С = С |
|
+ ( R ) H , C N 2 " — r |
. |
х |
/ |
\ |
|
|
( R ) H ' |
X H ( R ) |
( R ) H |
|
H(R) |
|
|
|
c=o
C H , |
AlCb |
• C H , |
( C H 2 ) m |
(CH 2 |
)„ |
|
СН,
с н 2
С Н 2 |
^ С Н з |
|
|
|
|
с н 2 |
СН, |
|
|
|
Пилифосфорная |
&1 |
|||
|
|
|
|
||||
|
соон |
|
|
кислота |
|
|
|
|
|
COOR |
(і) Na |
(взрире) |
|
СНОН |
|
|
|
|
(2) |
- |
~ • |
|
|
|
|
COOR |
|
|
|
|
|
|
C H 2 C N |
(1) |
ы м ( с 2 н 6 ) г |
|
• CHCN |
||
( С Н 2 ) П |
|
(2) |
Н 3 |
0 + |
|
( С Н г ) ^ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CN |
|
|
|
|
|
, С = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р,о2 5 |
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R ^ - |
R |
ОО
II |
I I |
P 2 S S |
RC |
CR |
|
C H j — СН 2 |
|
|
|
|
н |
|
CNH 4 ) 2 C0 3 |
N |
|
|
R ^OrR |
|
hi |
|
|
CHS N, |
|
C H 3 — C H = C H — C H 3 |
• C H 3 — С Н — С Н — С Н з |
|
|
\ |
/ |
|
|
С Н 2 |
А Р О М А Т И З А Ц И Я Ц И К Л И Ч Е С К И Х СИСТЕМ
Довольно часто для решения той или иной синтетической задачи необходимо получить ароматическую систему из
Таблица 4
Некоторые реакции ароматизации