1
16. Substytucja w pozycji
α
α
α
α
do grupy karbonylowej. Reakcje kondensacji związków
karbonylowych.
(konwersatorium, gr. D1 – Chemia, II rok, 2011/2012Z)
Zagadnienia
a) Tautomeria keto-enolowa. Tworzenie enolu katalizowane kwasem oraz zasadą. Kwasowość atomów
wodoru
α
– tworzenie jonu enolanowego.
b) Mechanizm oraz reakcje substytucji w pozycji
α
: a)
α
-halogenowanie ketonów (katalizowane kwasem lub
zasadą; w tym równieŜ reakcja haloformowa-halogenowanie wielokrotne); b)
α
-bromowanie kwasów
karboksylowych /reakcja HVZ: Hella-Volharda-Zielińskiego/; c) alkilowanie jonów enolanowych (i. keton
lub ester+I-rz. halogenek alkilowy+zasada: diizopropyloamidek litu, LDA, (i-Pr)
2
N
-
Li
+
/metoda przydatna
równieŜ do alkilowania nitryli w pozycji
α
/; ii. alkilowanie z wykorzystaniem estru malonowego (malonian
dietylu+zasada: etanolan sodu CH
3
CH
2
O
-
Na
+
+halogenek alkilowy→alkilowa lub dialkilowa pochodna
estru malonowego, która po hydrolizie i dekarboksylacji /H
3
O
+
, ogrzew./ daje podstawiony kwas
monokarboksylowy); iii. alkilowanie z wykorzystaniem estru acetylooctowego (acetylooctan etylu+zasada:
etanolan
sodu
CH
3
CH
2
O
-
Na
+
+halogenek
alkilowy→alkilowa
lub
dialkilowa
pochodna
estru
acetylooctowego, która po hydrolizie i dekarboksylacji /H
3
O
+
, ogrzew./ daje
α
-monopodstawiony lub
α,α
-dipodstawiony aceton).
c) Mechanizm oraz reakcje kondensacji związków karbonylowych: a) kondensacja aldolowa: „symetryczna”
/autokondensacja/, krzyŜowa /mieszana/ oraz wewnątrzcząsteczkowa (aldehyd lub keton /względnie zw.
dikarbonylowy/+zasada:
CH
3
CH
2
O
-
Na
+
lub
NaOH→
β
-hydroksyaldehyd
lub
β
-hydroksyketon
/otwartołańcuchowy lub cykliczny/; aldole w dalszym etapie mogą dehydratować do
α
,
β
-nienasyconych
związków karbonylowych /kat. H
3
O
+
lub OH
-
/); ii. kondensacja Claisena: „symetryczna” i krzyŜowa
/mieszana/ (ester+zasada: CH
3
CH
2
O
-
Na
+
→
β
-oksoester); iii. wewnątrzcząsteczkowa kondensacja Claisena
/tzw. cyklizacja Dieckmanna/ (diester+zasada: CH
3
CH
2
O
-
Na
+
→cykliczny
β
-oksoester); iv. reakcja
Michaela (addycja sprzęŜona C-H kwasu (m. in. połączeń enolizujących) do karbonylowego związku
α
,
β
-nienasyconego); v. reakcja enaminowa Storka (III etapy: I. tworzenie enaminy z ketonu, II. addycja
typu Michaela do
α
,
β
-nienasyconego związku karbonylowego /enaminy mogą ulegać równieŜ substytucji
do halogenków acylowych lub reaktywnych halogenków alkilu/, III. hydroliza powstałej enaminy
z odtworzeniem ketonu).
d) Annulacja Robinsona (reakcja Michaela oraz następująca po niej wewnątrzcząsteczkowa kondensacja
aldolowa, →tworzenie związków cyklicznych).
e) Przewidywanie produktów reakcji kondesacji zwiazków karbonylowych. Analiza retrosyntetyczna
produktów powstałych w wyniku kondensacji zw. karbonylowych (rozpoznawanie substratów na podstawie
struktury produktów).
Zadania
1. W kaŜdej z poniŜszych cząsteczek wskaŜ najbardziej kwasowy atom wodoru, oraz narysuj najwaŜniejsze
struktury rezonansowe dla anionu powstałego po usunięciu tego protonu.
a)
COOH
b)
O
O
c)
CN
O
O
OH
d)
e)
O
COOCH
3
f)
COOCH
3
CN
g) CH
3
CH CH
C
O
H
h) CH
2
CH CH
2
C
O
H
2. Uszereguj przedstawione związki w kolejności wzrastającej kwasowości.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
O
O
OCH
3
O
O
O
COOH
O
O
OCH
3
CN
CH
2
OH
O
OCH
3
