3. elõadás (pdf fájl)

1

Szerves kémiaiszintézismódszerek

3. Alifás szén-szén egyszeres kötésekkialakítása báziskatalizált reakciókban

Kovács Lajos

H2C C

O

H

H2C C

O

H2C C

O

-H

H2C C

O

α

2

C-H savakSavas hidrogént tartalmazó szerves vegyületek

2 CH3CHO

H3CCHO

OHOH

CH3CHO + OH :CH2CHO + H2O

d2

K = 400 M-1 v = k[CH3CHO][OH-]

lassú

H3C CH2

O

H3C CH3

O

H3C

O

CH3

OH

CH3d2 a1

Ba(OH)271 %

K = 0,04 M-1 v = k[CH3COCH3]2[OH-]

lassú

H3C

O

CH3

OH

CH3

H3C

O

CH3

CH3

H+ vagy OH-

H3CO

H3C

CH3

ONaOH, H2O

80 °C2

3

Az egyensúly eltolható Soxhlet-extraktorban használt bázissal

Az aldol-reakció 1.1,3-Difunkciós vegyületek el

ıállítása karbonilvegyületek báziskatalizált reakciójával

Charles Adolphe Wurtz(1817-1884)

A reakció gyakrandehidratációval folytatódik:

P Tömény oldatban polimerizáció játszódik le

P megfelel ı körülmények között a reakciómegállítható a dimernél

O

2

αα'

OH O

α

OH O

α'+

R2O

R1

OH

R1O

R2

OH

R2O

R2

OH

R1O

R1

OH

Ca(OH)2

CH2OCannizzaro

CH3CHO + CH2O

HO OO

HO O

HO

OH

HO OH

HO

OH

Ca(OH)2

300 °C

Ca(OH)2aldol

aldol

4

Ha az egyik aldehidben nincs α-hidrogén,csak két termék lehetséges, ha ez az aldehidformaldehid, csak egy:

pl. a pentaeritrit el ı állítása aldol-kondenzációval és azt követ ı Cannizzaro -reakcióval:

Az aldol-reakció 2.Alkalmazások

Aszimmetrikus ketonokból többféle termék képz ı dhet:

Két aldehid legalább egy-egy α-hidrogénatommal négyféle terméket adhat:

Évi szükséglet: 61 000 t/év (2002)

O

O

RR

O

R

O i+

i, NaOH (2.5 ekv.), aldehid (1 ekv.), acetone (0.5 ekv.), H2O/EtOH, 0-25 oC.R = H, 4-Me, 4-t-Bu, 4-OMe, 2-OMe, 4-CF3, 3-CF3, 2-CF3, 2,4,6-Me2, 2,4,6-(OMe)3,4-F, 4-Cl, 4-Br, 3-NO2, 4-NO2, 4-NMe2, 3,4,5-(OMe)3, 3,5-(OMe)2.

80 %

O O 10 % NaOH+

70 %

5

Az aldol-reakció 3.Alkalmazások

Aldehidek és ketonok vegyes aldolkondenzációja kétféle terméketeredményezhet, s ı t, ha az aldehidben nincsα-proton, csak egyet:

A monoszacharidok bioszintézise is aldol-reakcióval játszódik le a természetben

6

Az aldol-reakció 4.A vegyes aldol-reakciók sokféle terméke háttérbe szorítható el ı re elkészített enolátok segítségével

CR C

O

HH

CR C

O

H

++

pKa = 19 pKa = 40

Li

N N

H

Li

NN

H THF, -78 EC

CH3CH2CH2CH2 Li CH3CH2CH2CH3+ +

"n-BuLi"

pKa = 40 pKa = 60lítium-

diizopropil-amid (LDA)

7

Az aldol-reakció 5.Az aldol-reakció diasztereoszelektivitása

8

Az aldol-reakció 6.Intramolekuláris változatok

Robinson-annelláció

Sir Robert Robinson(1886-1975)

Nobel-díj: 1947

9

A Claisen-kondenzáció 1.Aldehidek és észterek vagy észterek és észterek kondenzációs reakciója: 1,3-

dikarbonil-vegyületek elı

állítása

Ludwig Claisen(1851-1930)

10

A Claisen-kondenzáció 2.Intramolekuláris változat: a Dieckmann-kondenzáció

Walter Dieckmann(1869-1925)

Sir William Henry Perkin(1838-1907)

Aldehidek, savanhidridek és karboxilátok reakciójadrasztikus körülmények között: a Perkin-reakció

A reakciót elektronvonzó csoportok el ı segítik,elektronküld ı ek gátolják

O

NH2N+O

O-O

O

N

OO

NH2

N+

O

O-

O

O

N

reflux, 2hkvantitatív

kat. piperidin

+

MeOH

11

Más kondenzációs reakciók 1.Az Henry-reakció: 1,2-difunkciós vegyületek el

ıállítása nitro-aldol kondenzációval

Knoevenagel-kondenzáció: malonészter és származékai reakciója aldehidekkelszerves bázisok jelenlétében

OMe

ClOMe

OO

OMe

MeO

CH3ONa

CH3OH

O

75%

+

ClOMe

O

HO

MeO

O

H

MeO

O

Cl O

OMe

ClOMe

O

= CHO d1O

OMe

MeO

O

O

O

MeO

O

H

HH

C

OMeO

OH O

+

MeO

O

H

-H

12

Más kondenzációs reakciók 2.A Darzens-reakció: α,β-epoxiészterek el

ıállítása

Savas hidrolízis: karbonilvegyületek d1-lánchosszabbítása

13

Enolátok alkilezése 1.Acetecetészter-szintézis

14

Enolátok alkilezése 2.Malonészter-szintézis

15

További példák enolátok alkalmazására

16

Feladatok 1.F3.1. Hogyan lehet 3-metil-2-pentanontel

ıállítani etil-acetoacetátból?

F3.2. Hogyan lehet heptán-3-karbonsavatel

ıállítani dietil-malonátból?

18

Feladatok 2.F3.3. Hogyan lehet 3-fenilpropionsavatel

ıállítani báziskatalizált reakcióban?

F3.4. Hogyan lehet izoprént (2-metil-1,3-butadién) el

ıállítani acetecetészterb

ıl?

20

Ajánlott olvasmányok

PJ.-H. Fuhrhop, G. Li (2003): Organic synthesis. Concepts and methods. 3rd ed. Wiley-VCH,Weinheim. 517 pages. pp. 43-51.

PJ. R. Hanson (2002): Organic synthetic methods. Royal Society of Chemistry, Cambridge. 175pages. pp. 32-53.

PC. Willis, M. Wills (1995): Organic synthesis. (Series Ed: S. G. Davies. Oxford Chemistry Primers,31.) Oxford University Press, Oxford. 92 pages. pp. 15-33.

PR. O. C. Norman, J. M. Coxon (1993): Principles of organic synthesis. 3rd ed. Blackie Academicand Professional, London. 811 pages, pp. 206-250.

Phttp://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/bruice2/chapter19/deluxe.html