Документ: Травень В.Ф. - Органическая химия. В 3 т. Т. 2, страницы 451-455

19.1. Насыщенные и ароматические альдегиды и кетоны

451

Стадия 1 — основание, применяемое в каталитических количествах, превращает циановодород в цианид-ион, который и является нуклеофильным реагентом:

H CN + B H B + C N

В качестве основания применяют NaOH, H2O; K2CO3, KCN, третичные амины.

Стадия 2 — медленное присоединение цианид-иона к карбонильной группе с образованием алкоксид-иона:

	δ	O
δ	O
δ

RC + C N R C CN

H H

Стадия 3 — быстрое протонирование алкоксид-иона:

O

OH

H

B

+ B

R

C

N

R

C

N

катализатор

H

Реакция обратима на всех стадиях. Выход циангидрина обусловлен пространственным строением карбонильного соединения и составляет 80–100%.

Вследствие высокой токсичности HCN препаративное получение циангидринов проводят с применением цианидов натрия или калия и с добавлением минеральных кислот (HCl, H2SO4). Циановодород генерируется in situ и с высоким выходом образует циангидрин.

Циангидрины содержат нитрильную группу. Как и другие нитрилы, они могут подвергаться гидролизу при кипячении с водным раствором кислоты. При этом образуются α-гидроксикислоты или ненасыщенные кислоты:

O

OH

HCN

H2O

CH3

C

CH3

CH

C

N

CH3

CH

COOH

(основание)

HCl, t

H

α-гидрокси-

(R, S)-молочная

ацетальдегид

пропаннитрил

кислота

OH

CH3

C

CH3

HCN

H2SO4

CH3

C

N

CH2

C

COOH

(основание)

t

O

CH3

ацетон	2-гидрокси-2-метил-	метакриловая
	пропаннитрил	кислота

452	Глава 19. Альдегиды и кетоны

Присоединение реагентов Гриньяра и литийорганических соединений. Стереохимия реакций AdN. В ходе этой реакции образуются смешанные алкоксиды магния или лития, которые легко гидролизуются до спиртов:

O

OMgX

OH

+ R'

H2O

R

C

MgX

R

C

R'

R

C

R'

H

реагент

H

альдегид

Гриньяра

спирт

Реакцию применяют для синтеза первичных, вторичных и третичных спиртов:

	O			O Li
	O	+ н-C4H9Li				H2O
C6H5	C		C6H5	C	C4H9-н	H2O
C6H5	C		C6H5	C	C4H9-н
	H	бутиллитий		H
бензальдегид				H
бензальдегид

OH

C6H5 C* C4H9-н

H

1-фенилпентанол

Продуктом последней реакции является рацемическая форма, образованная двумя энантиомерами 1-фенилпентанола. Такой стереохимический результат объясняется тем, что оба реагента являются ахиральными.

При наличии неодинаковых пространственных условий на стадии присоединения нуклеофила к карбонильной группе реакция протекает как стереоспецифическая. Например, в реакции (2S)-2-метилциклопентанона с метиллитием диастереомеры образуются в неравных количествах: 90% (1R,2S)-1,2-диметилциклопентанола и 10% (1S,2S)-1,2-диметилциклопен- танола.

O				HO CH3		CH3 OH
				HO CH3		CH3 OH
		H	1) CH3Li	H		H
		H		H		H
		CH3		CH3	+	CH3
		CH3	2) H3O	CH3	+	CH3
			2) H3O
(2S)-2-метилцикло-				(1R,2S)-1,2-диметил-		(1S,2S)-1,2-диметил-
	пентанон			циклопентанол		циклопентанол
				(90%)		(10%)

При наличии стерических затруднений в реагентах реакции металлоорганических соединений с альдегидами и кетонами могут сопровождаться побочными превращениями.

19.1. Насыщенные и ароматические альдегиды и кетоны

453

Одним из таких превращений является реакция енолизации:

O

(CH3)2CH C CH(CH3)2 + CH3MgBr

диизопропилкетон

OMgBr

O

H3O

(CH3)2CH

C

C(CH3)2

(CH3)2CH

C

CH(CH3)2

–CH

4

диизопропилкетон

BrMgO

CH3

H3O

HO CH3

(CH3)2CH

C

CH(CH3)2

(CH3)2CH

C

CH(CH3)2.

2,3,4-триметил-3-пентанол

В частности, при взаимодействии диизопропилкетона с реагентом Гриньяра металлоорганическое соединение выступает как основание и отрывает α-про- тон от стерически затрудненного исходного кетона. Образующийся енолят магния при последующей обработке водой гидролизуется до исходного кетона.

Еще одним примером побочного превращения при взаимодействии затрудненного кетона с затрудненным С-нуклеофилом является следующая реакция:

O

CH(CH3)2 + (CH3)2CHMgBr

H3O

(CH3)2CH

C

HO H

(CH3)2CH

C

CH(CH3)2 + CH3CH

CH2

2,4-диметил-3-пентанол

пропен

Как видно, в этой реакции вместо стерически затрудненного нуклеофила к атому углерода карбонильной группы присоединяется гидрид-ион. При этом исходный затрудненный кетон восстанавливается до соответствующего спирта.

X

Mg

O CH CH3

C CH2

– CH3CH CH2

H

MgX

OH3O

C H

H

O

C H

Побочные превращения значительно меньше осложняют реакции стерически затрудненных кетонов при применении литийорганических соеди-

454 Глава 19. Альдегиды и кетоны

нений. Это объясняется их более высокой реакционной способностью и возможностью применения при низких температурах:

(Me3C)2C	O	+ Me3CLi	эфир	H3O	(Me3C)3COH

			–78 °C
ди-трет-бутил-		трет-бутил-		3-трет-бутил-2,2,4,4-тетраметил-
кетон		литий			3-пентанол (80%)

Присоединение ацетиленидов. Ацетиленид натрия в жидком аммиаке реагирует с альдегидами и кетонами с образованием алкоксидов, гидролизом которых получают соответствующие ацетиленовые спирты:

CH3CH2

C

CH3

+ HC

C Na

NH3 (жидк.)

ацетиленид

O

бутанон

натрия

CH3

H2O

CH3

CH3CH2

C

CH

CH3CH2

C

CH

H

O Na

OH

3-метил-1-пентин-3-ол

1-Этинилциклогексанол. Сухой ацетилен (1 моль) пропускают через раствор амида натрия, приготовленного из натрия (23 г; 1 моль) в 1 л жидкого аммиака. К полученному ацетилениду натрия по каплям прибавляют циклогексанон (98 г; 1,2 моль). Аммиак испаряют, и к остатку прибавляют 400 мл ледяной воды, подкисленной 50%-й H2SO4. Продукт экстрагируют эфиром и выделяют перегонкой, т. кип. 73 °С (12 мм рт. ст.). Выход 87 г (70%).

Реакция Виттига. Взаимодействие альдегидов и кетонов с реагентами Виттига с образованием алкенов называют реакцией Виттига (1949 г.).

Реагент Виттига получают в две стадии.

Стадия 1 — взаимодействие трифенилфосфина (или других фосфинов) с галогеналканом, способным вступать в реакции SN2, с получением соли фосфония:

(C	H )		P	+ CH	CH	Br	[(C	H )		P	CH CH		]Br
6	5	3		3	2		6	5	3		2	3
трифенилфосфин				этилбромид			этилтрифенилфосфонийбромид

Поскольку фосфины являются хорошими нуклеофилами и слабыми основаниями, получение солей фосфония не осложняется реакцией элиминирования даже при применении вторичных алкилгалогенидов:

I		P(C6H5)3I
	+ P(C6H5)3
	+ P(C6H5)3
	трифенил-
иод-	фосфин	циклогексилтрифенил-
иод-		циклогексилтрифенил-
циклогексан		фосфонийиодид

19.1. Насыщенные и ароматические альдегиды и кетоны

455

Стадия 2 — превращение соли фосфония действием сильных оснований (CH3ONa, NaNH2, C6H5Na, (CH3)3COK) в реагент Виттига, называемый илидом, или фосфораном:

[(C6H5)3P CH CH3]Br	CH3ONa	(C6H5)3Р СH CH3	(C6H5)3Р СH CH3
	–NaBr,

H–CH3ОН

Легкость протекания этого превращения объясняется повышенной кислотностью протона алкильной группы, соседнего с положительно заряженным атомом фосфора в соли фосфония.

В последующей реакции с карбонильным соединением реагент Виттига карбанионным центром атакует атом углерода карбонильной группы альдегида или кетона. Промежуточно образуется продукт присоединения в виде внутренней соли (бетаин), которая при низкой температуре циклизуется до оксафосфетана. Оксафосфетан при нагревании до 0 °С превращается далее в алкен и трифенилфосфиноксид:

CH3 δ

δ

–78 °C

CH3

–78 °C

C

O +

CH

CH3

C

CH

CH3

P(C6H5)3

O

P(C6H5)3

ацетон

илид (фосфоран)

бетаин

CH3

H

0 °C

C

+

CH3 C CH CH3

CH3

O

P(C6H5)3

оксафосфетан

2-метил-2-бутен

+

O

P(C6H5)3

O

P(C6H5)3

трифенилфосфиноксид

Реакция стереоселективна и сопровождается преимущественным обра-

зованием транс-изомера. Реакция Виттига служит прекрасным методом синтеза алкенов. Она названа в честь немецкого химика Г. Виттига, кото-

рый за ее изучение в 1979 г. был удостоен Нобелевской премии. Ниже приведены примеры получения алкенов с применением реактивов Виттига.

Получение 2-метилпропена

a) (C6H5)3P

+ CH3Br

[(C6H5)3P

CH3]Br

C6H5Li

(C6H5)3 P

CH2

трифенил-

бромметан

метилтрифенил-

илид

фосфин

фосфонийбромид

б) (C6H5)3P

CH2 + H3C

C

CH3

(C6H5)3P

О

H3C

C

CH3

трифенил-

O

CH2

фосфиноксид

ацетон

2-метилпропен

Материал: Травень В.Ф. - Органическая химия. В 3 т. Т. 2

Смотрите также: