WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Монокарбоновая
кислота

Дикарбоновая кислота

Выход,
% от теор.

(2)

(11)

40

(3)

(12)

85

(4)

(13)

60

(5)

(14)

88

(6)

(15)

90

(7)

(16)

76

(8)

(17)

65

(9)

(18)

85

Полученныедикарбоновые кислоты были выделены изреакционной смеси экстракцией серным эфиром иидентифицированы по спектрам ЯМР Н1 и13С.

В спектрах ПМРприсутствуют сигналыхарактеристичных групп атомовводородадикарбоновых кислот (11-18). Так, например,для -СН-СООН и
-СН2-СООН группхарактерны сигналы в области 2.2-2.7 м.д. Сигналы атомовводородакарбоксильных групп наблюдаются в слабомполе в области 7.0-11.0 м.д.Метильные иметиленовые группы резонируют в сильномполе в диапазоне 0.8-1.2 м.д. и 1.2-1.8 м.д., соответственно.

Спектры ЯМР 13С дикарбоновыхкислот (11-18)являются более информативными. Атомыуглерода карбоксильных групп резонируют вобласти
175.9-183.1 м.д.,СН3-групп– в диапазоне9.9-18.5 м.д., четвертичных атомов углерода(СН3)2С-групп – при 49.2 м.д.,СН2-групп– в области20.0-33.1 м.д.,
-СН2-групп – 28.5 м.д., -СН-СООН – 46.7-51.9 м.д.

Дикарбоновые кислоты(12,14-17) присутствуют в виде смеси диастереомеров (смеси мезо- и(±)-форм в соотношении ~810:1), наличие которыхподтверждается спектрами ЯМР Н1 и13С. Например, в спектреН12,3-диэтилянтарной кислоты триплет метильных группмезо-2,3-диэтилянтарной кислоты находится в диапазоне0.9-1.05 м.д., апротоны метильных групп (±)-2,3-диэтилянтарной кислоты - винтервале 1.05-1.1 м.д.; сигналы метиленовых группмезо-2,3-ди-этилянтарной кислоты присутствуютв виде двух мультиплетов в интервале
1.52-1.87 м.д., а (±)-2,3-диэтилянтарной кислоты – ввиде одного мультиплета в области – 1.87-1.9 м.д.; мультиплет метиновых группмезо-2,3-диэтилянтарной кислоты резонируют вдиапазоне 2.63-2.7 м.д., а сигналы протонов метиновых групп(±)-2,3-диэтилянтарной кислоты находятся вболее слабомполе –при 2.7-2.8м.д. Вспектре ЯМР 13С сигналы атома углерода СН3-групп наблюдаются при 13.03 и 11.09 м.д.,СН2-групп– при 22.2 и 22.36, -СН-СООН – при 46.79 и 48.48,а атомыуглеродакарбоксильных групп – при 182.08 и 182.88м.д.

Приполяриметрическом исследовании полученные дикарбоновые кислотыне проявили оптическойактивности.

Полученные результатыпоказывают, что выходыдикарбоновых кислот заметнозависят отстроения вовлекаемых в реакцию монокарбоновыхкислот. Присопоставлениивыходов полученныхдикарбоновых кислот (таблица 1) становится очевидным,что снаибольшими выходами образуютсяпродукты окислительного сочетанияенолят-анионовацилатов лития, содержащиханионоидный центр у вторичного -атомауглерода. Вслучаеокислительного сочетания енолят-анионов изобутираталития иособенноенолят-анионовацетата лития выходысоответствующихдикарбоновых кислот заметно ниже. Полученнаязависимость не может быть объясненаизвестнымипредставлениями о реакционнойспособности кислот на стадии металлированияили различной активностьюобразующихся дианионов.

Всоответствии с предложеннойсхемой эффективность образованияпромежуточныханион-радикальныхспин-аддуктов (11а-18а), являющихсяпредшественникамицелевых дикарбоновых кислот,должна зависеть отконцентрацииенольной формы енолят-анионовацилатов лития (2а-9а). Известно, что концентрация енольнойформы енолят-анионов карбонильныхсоединений существеннозависит отстроенияанионоидного центра енолят-аниона.Концентрация енольнойформы возрастает при переходе отпервичного ктретичному идалее вторичному -атомууглеродаанионоидного центра. В связи с этим, можнопредположить, что уменьшениевыходов дикарбоновых кислот в случае окислительного сочетаниядианионов уксусной иизомасляной кислот связано с пониженной концентрациейих енольныхтаутомерных форм.

Вцелом, следует отметить,что визученных условиях дикарбоновыекислоты (11-18)образуются судовлетворительнымивыходами (40-90 %),сопоставимыми с выходамидикарбоновых кислот, полученнымив работах Renaud, Belletire (1984, 1988)металлированием LDAизомасляной и фенилуксуснойкислот при низкихтемпературах (-78 °С) ипоследующимвзаимодействием с молекулярным иодом при 65 °С в течение ночи.Очевидно, что используемыенами условияявляются более удобными спрепаративной точки зрения.

Однаков этихусловиях неудается осуществить окислительноесочетаниеенолят-анионов,генерируемых из эфировкарбоновых кислот.

Приисследовании реакции с участием этилацетата(19), этилбутирата(20),этилизобутирата (21) было установлено,что вовсех случаяхнастадии металлирования протекает реакцияконденсации с образованиемсоответствующих кетоэфиров (23-25), итолько вслучаеэтилизобутирата в незначительныхколичествах образуется диэтиловый эфир2,2,3,3-тетраметилянтарнойкислоты (22).

Сцелью повышения эффективностисинтеза дикарбоновых кислот в реакцииокислительногосочетания енолят-анионовацилатов лития и расширения сырьевойбазы была изучена возможностьиспользования в качестве окислителей трет-бутилгипогалогенитов, являющихсядоступнымипродуктамиорганическогосинтеза. На примере маслянойкислоты (3) было установлено,что привзаимодействии енолят-анионовбутирата лития с трет-бутилгипоиодитом(26) в ТГФ при 20-25 °С в инертнойатмосфере при мольномсоотношении (3):(26), равном 2:1, в течение 2 часов также образуется2,3-диэтилянтарнаякислота (12) свыходом 92 %. Взаимодействиеенолят-анионов бутираталития стрет-бутилгипо-бромитом (27)и особеннос трет-бутилгипохлоритом(28) ваналогичных условиях протекаетменее эффективнои приводитк образованию 2,3-диэтилянтарнойкислоты (12) свыходами 23и 3-5%, соответственно.

Образование2,3-диэтилянтарной кислоты (12) можно описатьдвумя альтернативными схемами:

или

Впервом случае врезультате одноэлектронного окисления енолят-аниона бутираталития(3a)трет-бутилгипогалогенитом (26-28) возникает анион-радикал бутирата лития (3b).Взаимодействиепоследнегос бенолят-аниона бутирата лития(3a) приводит к образованиюсоответствующегоспин-аддукта (12а),в результатеодноэлектронногоокисления которого образуетсялитиевая соль 2,3-диэтилянтарнойкислоты (12b)и затем2,3-диэтилянтарнаякислота (12).

Втораясхема предполагает галогенированиедианиона бутираталития до литиевой соли -галогенмаслянойкислоты иучастие еев реакциинуклеофильногозамещения галогена енолят-анионабутирата лития. Уменьшение выхода2,3-диэтилянтарнойкислоты припереходе отButOI к ButOBrи ButOCl свидетельствует в пользувторой схемы, таккак эффективность нуклеофильногозамещениягалогена убывает в ряду I>Br>Cl.

Однакоприисследованииреакционных смесей вслучае ButOI иButOBr
-галогенкарбоновыекислоты небылиобнаружены, а в случае ButOClв спектре ЯМР Н1присутствует триплет в области 3.98-4.05 м.д., соответствующийтриплетуCH-Cl-группы -хлормаслянойкислоты.

Образование -галогенкарбоновых кислот также может протекать как гетеролитически,так и через стадию одноэлектронногопереноса сдианиона натрет-бутилгипогалогенити гомолитического галогенированияобразующегосяанион-радикала трет-бутилгипогалогенитом.

Такимобразом, полученные результатыпоказывают, что в изученных условиях при взаимодействииенолят-анионов ацилатовлития, генерируемых металлированиемкарбоновых кислот LDA, смолекулярным иодом и трет-бутилгипогалогенитами протекаетреакцияокислительногосочетания, приводящаяк образованию дикарбоновыхкислот.

Выходыпродуктов реакции существеннозависят отстроения енолят-аниона ацилата лития и природыокислителя. Наиболее эффективнореакция протекает с енолят-анионамиацилатов лития, содержащими-анионоидныйцентр привторичном атоме углерода и менееэффективно сенолят-анионами ацилатовлития, содержащими -анионоидныйцентрыпри первичном и третичноматоме углерода.

Прииспользовании трет-бутилгипогалогенитов с наибольшим выходомпротекает реакция с трет-бутилгипоиодитом.

2 Синтез дикарбоновыхкислот в реакции енолят-анионов ацилатов
лития с1,2-дигалогеналканами

Известно, что привзаимодействии енолят-анионов ацилатовлития с галогеналкилами протекает реакциянуклеофильного замещения галогена на
-карбоксиалкильный остаток собразованием соответствующих -алкил-замещенныхсолей карбоновых кислот.

Известно также, что привзаимодействии енолят-анионов ацилатовлития, полученных металлированиемизомасляной кислоты, с 1,3-дибромпропаном и1,4-дибромбутаном образуютсясоответствующие2,2,6,6-тетраметил-гептандиовая и2,2,7,7-тетраметилоктандиовая кислоты. Аналогичная реакция с1,2-дихлорэтаном не протекает.

Намиисследованавозможностьполучениядикарбоновых кислот в реакцияхнуклеофильногозамещения брома или хлора в1,2-дибромэтане и 1,2-дихлор-этанесоответственно на -оксикарбонилалкильные остатки под действием енолят-анионов ацилатовлития различного строения,генерируемыхметаллированиемкарбоновых кислот, содержащих первичный,вторичный итретичный-атомыуглерода,также изучено влияние их строения на выходыцелевых продуктов.

Входе исследований были подобранытемператураи времяреакции, обеспечивающие высокуюконверсию субстрата и выходы дикарбоновыхкислот.

Установлено, что привзаимодействии енолят-анионов ацетаталития, генерируемых из уксусной кислоты(2) под действиемLDA, с 1,2-дибромэтаном (29) в ТГФ в инертной атмосфере при 20-25°С при мольном соотношении (1):(2):(29),равном 4:2:1, в течение 2 часов наряду снуклеофильным замещением, приводящим кобразованию адипиновой кислоты (30) с выходом 38%,протекает реакция окислительногосочетания енолят-анионов ацилатов лития собразованием янтарной кислоты (11) с выходом 40%.

При взаимодействииенолят-анионов ацилатов лития, полученныхметаллированием масляной (3), изомасляной (4), капроновой (7) кислот, с1,2-ди-бромэтаном (29) в аналогичных условиях вреакционной смеси обнаружены толькопродукты окислительного сочетанияенолят-анионов ацилатов лития:2,3-диэтилянтарная (12), 2,2,3,3-тетраметилянтарная (13), 2,3-дибутилянтарная(16) кислоты свыходами 21-58% (таблица 2).

Образование янтарнойкислоты (11) изметаллированнойуксусной кислоты(2) и2,3-диэтилянтарной (12),2,2,3,3-тетраметил (13)- и2,3-дибутилянтарной (16)кислот изсоответствующихметаллированныхмасляной (3),изомасляной (4) икапроновой (7) кислот поддействием1,2-дибромэтана (29)не являетсяочевиднымрезультатом реакции ипредполагаетокисление енолят-анионовацилатов лития 1,2-дибромэтаном.В случаеодноэлектронногоокисления должны образовыватьсясоответствующиеанион-радикалы, последующиебимолекулярные превращениякоторых приводят кобразованиюдикарбоновых кислот.

Образующиесядикарбоновые кислоты (11-13,16) были идентифицированыметодами ЯМР Н1и 13С.Дикарбоновые кислоты(12,16) присутствуют в виде смесидиастереомеров (смеси мезо- и (±)-форм всоотношении ~ 810:1).

Таблица 2 – Выходы продуктов нуклеофильногозамещения и окислительного сочетания вреакции енолят-анионовацилатов лития с 1,2-дибромэтаном

(t= 20–25 °С, растворитель -ТГФ, инертная атмосфера (Ar), молярное
соотношение (2-4, 7):(29)= 2:1,=2ч)

Монокарбоновая кислота

Продукты реакции

Нуклеофильное замещение

Выход, %от теор.

Окислительное сочетание

Выход, %от теор.

(2)

(30)


38

(11)

40

(3)

_

(12)

64

(4)

_

(13)

37

(7)

_

(16)

76

Установлено, что ваналогичных условиях окислительноесочетание енолят-анионовацетата лития такжепротекает под действием других 1,2-дибромалканов.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»