АЦИЛИРОВАНИЕ

Реакции ацилирования/Практикум по органической химии/Прянишников Н. Д

АЦИЛИРОВАНИЕ
  Ацилированием называют реакции замещения водорода спиртовой или аминогруппы на остаток карбоновой кислоты, или ацил . В результате ацилирования спиртов получают сложные эфиры, при ацилировании аминов — одно- и двузамещенные амиды.

  Ацилирование можно проводить различными методами; наиболее часто применяют следующее:

  1. Непосредственное нагревание спирта или амина с органической кислотой:

  2. Реакция обратима и не доходит до конца, если не принять меры к связыванию или удалению образующейся при реакции воды.

Ацилирование спиртов может быть значительно облегчено прибавлением концентрированной серной кислоты или введением безводного хлористого водорода, которые не только связывают выделяющуюся при реакции воду, но также каталитически ускоряют процесс.

Однако многие органические вещества претерпевают глубокие изменения в присутствии концентрированных минеральных кислот, и поэтому данный способ имеет лишь ограниченное применение.

  2. Нагревание спирта или амина с ангидридом кислоты:

  Образования воды в этом случае не происходит и реакция идет в отсутствие водуотнимающих средств, вроде серной кислоты. Поэтому данный способ является более общеприменимым.

  3. Действие на спирт или амин хлорангидрида кислоты:

  Вследствие большой реакционной способности хлорангидридов реакция протекает весьма энергично; она широко применяется как в лабораторной практике, так и в технике. Прибавляя щелочь, можно связать выделяющуюся соляную кислоту и тем самым избежать, если это необходимо, нежелательного воздействия минеральной кислоты.

17. Уксусноэтиловый эфир

  Уксусноэтиловый эфир получается при нагревании уксусной кислоты с этиловым спиртом в присутствии концентрированной серной кислоты:

  Серная кислота (точнее — ионы водорода, образующиеся при ее диссоциации) каталитически ускоряют процесс, а кроме того, являясь водуотнимающим средством, она способствует более полному протеканию реакции. (Серная кислота как катализатор этого процесса предложена В. В. Марковниковым в 1873 г.)

  Реакция этерификации обратима*1; поэтому при проведении ее обычно приходится принимать меры к тому, чтобы сместить равновесие в нужном направлении. В данном случае, так как уксусноэтиловый эфир легколетуч, то отгонка его из реакционной смеси по мере его образования обуславливает смещение равновесия рассматриваемой реакции вправо и практически полное его протекание.

  Вместе с уксусноэтиловым эфиром отгоняется некоторое количество спирта; поэтому спирт приходится брать в избытке и выход продукта рассчитывать на взятое количество уксусной кислоты. Вследствие неизбежных потерь эфира в процессе его очистке (в силу его летучести и хорошей растворимости в воде) практический выход обычно не превышает 70% от теоретического.

  Реактивы:   Уксусная кислота ледяная…..30 мл (0,5 моля)   Спирт 95%-ный…………….45 мл (около 0,75 моля)

  Серная кислота; углекислый натрий; хлористый кальций; сернокислый натрий

  В перегонную колбу емкостью 100 мл помещают 15 мл спирта и затем осторожно при перемешивании приливают такой же объем концентрированной серной кислоты.

Колбу закрывают пробкой, в которую вставлена капельная воронка, соединяют с длинным холодильником и нагревают на масляной бане до 140°.

Нагревание можно вести и на сетке, но в этом случае в пробку нужно вставить термометр, опустив шарик его в жидкость; нагревать следует до 110-120°.

  В нагретую смесь постепенно приливают из капельной воронки смесь 30 мл спирта и 30 мл ледяной уксусной кислоты. Приливание ведут с такой же скоростью, с какой отгоняется образующийся эфир.

По окончании реакции дистиллят (для удаления уксусной кислоты) взбалтывают с насыщенным раствором углекислого натрия до тех пор, пока синяя лакмусовая бумажка, опущенная в верхний слой эфира, не перестанет краснеть.

Раствор углекислого натрия нужно прибавлять постепенно, так как жидкость сильно вспенивается выделяющимся углекислым газом.

Смесь переливают в делительную воронку, отделяют эфир от нижнего водного слоя и для освобождения от примесей спирта взбалтывают его с 15 мл 50%-ного раствора хлористого кальция. Отделив эфир, его сушат безводным сернокислым натрием и перегоняют на водяной бане из маленькой перегонной колбы.

  Выход около 30 г.

  Темп. кип. 77,2°.

  Препарат может быть использован для синтеза ацетоуксусного эфира.

18. Бензойноэтиловый эфир

  Образование бензойноэтилового эфира протекает согласно уравнению:

  Как и в случае получения уксусноэтилового эфира, для ускорения реакции прибавляют серную кислоту. Так как бензойноэтиловый эфир труднолетуч, то для смещения равновесия вправо приходится прибавлять большой избыток спирта.

  Реактивы:   Бензойная кислота…….12,2 г (0,1 моля)   Спирт 95%-ный………..35 мл (около 0,6 моля)

  Серная кислота; углекислый натрий; эфир; хлористый кальций

  В круглодонную колбу емкостью 100-150 мл помещают смесь исходных продуктов, прибавляют 4 мл концентрированной серной кислоты и бросают несколько кусочков пористой глиняной тарелки. Смесь нагревают в течение 3 час.

на водяной бане с обратным холодильником. Затем заменяют обратный холодильник нисходящим и по возможности полно отгоняют избыток спирта.

Остаток после охлаждения выливают в 80 мл холодной воды и нейтрализуют твердым углекислым натрием.

  Выделившееся масло извлекают эфиром, отделяют при помощи делительной воронки эфирный слой и сушат его в течение нескольких часов хлористым кальцием.

Затем переливают раствор в небольшую перегонную колбу, бросают в нее несколько стеклянных капилляров и отгоняют эфир на водяной бане.

Оставшийся в колбе бензойноэтиловый эфир перегоняют на небольшом пламени (без сетки) с воздушным холодильником.

  Выход 10-12 г.

  Темп. кип. 212,9°; уд. вес 1,0509; показатель преломления 1,5079.

  Для бензойноэтилового эфира, как и для всех сложных эфиров, характерна реакция омыления.

  Реакцию омыления проводят следующим образом: 1 мл эфира помещают в небольшую круглодонную колбу, приливают 20 мл 10%-ного раствора едкого натра, бросают кусочек пористой глиняной тарелки и слабо кипятят до тех пор, пока маслянистый слой эфира не исчезнет (около 30 мин.). При подкислении раствора разбавленной соляной кислотой выделяется бензойная кислота.

19. Диэтиловый эфир щавелевой кислоты

  Образование щавелевоэтилового эфира протекает согласно уравнению:

  Щавелевая кислота при нагревании с серной кислотой разлагается, образую в числе продуктов разложения углекислый газ, окись углерода и муравьиную кислоту.

Поэтому при получении щавелевоэтилового эфира путем нагревания щавелевой кислоты со спиртом и серной кислотой выходы получаются недостаточно хорошие.

Лучшие результаты получают, проводя реакцию при низких температурах и заменяя серную кислоту безводным хлористым водородом.

  Реактивы:   Щавелевая кислота безводная…..36 г (около 0,4 моля)   Абсолютный спирт…………….60 мл (около 1 моля)

  Газообразный хлористый водород (из аппарата Киппа); углекислый натрий; хлористый кальций

  Продажная кристаллическая щавелевая кислота содержит две молекулы кристаллизационной воды. Для обезвоживания ее растирают в порошок, рассыпают тонким слоем на листах фильтровальной бумаги и высушивают в течение нескольких часов в сушильном шкафу при 95°.
  Отвешенное количество безводной щавелевой кислоты помещают в круглодонную колбу емкостью 150-200 мл, приливают спирт и при помощи двурогой насадки присоединяют обратный холодильник, как показано на рис. 29. Верхний конец холодильника закрывают хлоркальциевой трубкой (см. рис. 41).

  Через стеклянную трубку, доходящую почти до дна колбы, пропускают сильную струю хлористого водорода.

Реакционная смесь при этом разогревается, и после 10-минутного пропускания хлористого водорода ее охлаждают до 0°; хлористый водород продолжают пропускать до тех пор, пока он не перестанет поглощаться и не начнет выходить через хлоркальциевую трубку.

Тогда постепенно, при перемешивании, выливают продукт реакции в смесь 300 г толченого льда и 200 г измельченного кристаллического углекислого натрия. Выделившийся эфир отделяют при помощи делительной воронки, промывают небольшим количеством воды, сушат хлористым кальцием и перегоняют из небольшой перегонной колбы с воздушным холодильником.

  Выход 26-28 г.

  Темп. кип. 186°.

  Полученный препарат может быть использован для синтеза щавелевоуксусного эфира.

  Получение хлористого водорода. Хлористый водород может быть получен в аппарате Киппа действием концентрированной серной кислоты на крупные куски сплавленного нашатыря. Удобно также получать хлористый водород, приливая из капельной воронки по каплям концентрированную серную кислоту к концентрированной (37%) соляной кислоте.

  Хлористый водород высушивают, пропуская через промывную склянку с концентрированной серной кислотой. Вслед за промывной склянкой надо обязательно ставить пустую предохранительную склянку для устранения опасности перетягивания насыщаемой жидкости в промывную склянку с серной кислотой.

20. Ацетанилид

  Ацетилирование (т. е. замещение водорода на остаток уксусной кислоты — ацетил) анилина производят или нагревая его с избытком ледяной уксусной кислоты, или (что более удобно) путем взаимодействия анилина с уксусным ангидридом:

  Реактивы:   Анилин…………………18,6 г (0,2 моля)   Соляная кислота конц…….17 мл (0,2 моля)   Уксусный ангидрид……….25 мл (около 0,25 моля)

  Активный уголь; уксуснокислый натрий крист.

  В литровом стакане к 500 мл воды приливают 17 мл концентрированной соляной кислоты и при помешивании прибавляют анилин. Если раствор получается окрашенным, то прибавляют 3-4 г активного угля, перемешивают в течение 5 мин. и фильтруют. Бесцветный раствор нагревают до 50°, приливают уксусный ангидрид и перемешивают до полного его растворения.

Затем немедленно приливают раствор 30 г уксуснокислого натрия в 100 мл воды, хорошо перемешивают и охлаждают льдом. Выпавшие кристаллы ацетанилида отфильтровывают на воронке Бюхнера, отсасывают и промывают небольшим количеством ледяной воды. Продукт получается достаточно чистым; в случае необходимости его можно перекристаллизовать из воды.

  Выход 21-22 г.

  Темп. пл. 115°.

  Препарат может быть использован для получения п-нитроанилина.

Ацилирование посредством хлорангидрида кислоты

  В некоторых случаях бензоилирование протекает более гладко, если водный раствор щелочи заменить пиридином, который является хорошим растворителем для большинства органических соединений. В качестве промежуточного продукта при этом образуется бензоилпиридинийхлорид, отличающийся большой реакционной способностью:

  Бензоилпиридинийхлорид при взаимодействии со спиртами образует солянокислый пиридин и соответствующий бензойный эфир:

  В присутствии воды бензоилпиридинийхлорид образует бензойный ангидрид, который может загрязнять основной продукт реакции:

21. Глицеринтрибензоат

  Примером бензоилирования в присутствии пиридина может служить получение глицеринтрибензоата:

  Реактивы:   Глицерин…………..1,8 г (0,02 моля)   Хлористый бензоил…..7 мл или 8,4 г (0,06 моля)

  Пиридин; серная кислота; спирт

  В конической колбе смешивают глицерин с 9 мл чистого пиридина и к охлаждаемому льдом раствору понемногу прибавляют хлористый бензоил.

  Из раствора, принимающего красную окраску, выпадает обильный осадок солянокислого пиридина. Смесь оставляют стоять несколько часов и затем прибавляют холодную разбавленную (10%) серную кислоту. Солянокислый пиридин при этом растворяется, а трибензоат глицерина выпадает в виде осадка, который отсасывают, хорошо промывая водой, высушивают и перекристаллизовывают из спирта.

  Выход около 6 г.

  Темп. пл. 76°.

  *1Равновесный характер и кинетика реакции этерификации изучены Н. А. Меншуткиным. Установлено, что с наибольшей скоростью протекает реакция этерификации первичных спиртов, с наименьшей — третичных. Аналогичные соотношения скоростей реакции этерификации наблюдаются у кислот, содержащих карбоксильную группу при различных атомах углерода (первичном, вторичном или третичном). | ПРЕДЫДУЩАЯ | СОДЕРЖАНИЕ | СЛЕДУЮЩАЯ |

Ацилирование енолят-ионов

АЦИЛИРОВАНИЕ

Другим важным типом реакций с енолят-ионами кетонов является их ацилирование с использованием ангидридов и галогенангидридов кислот. Ацилирование енолят-ионов по атому кислорода также полнстью соответствует принципу ЖМКО.

Особенности ацилирования енолят-ионов

Однако направление ацилирования по $O-$ положению происходит только в тех случаях, когда растворы щелочных енолятов медленно прибавляются к избытку ацилирующих агентов в растворах ТГФ, ДМЭ или диполярных апротонных растворителей.

Рисунок 1.

При противоположном порядке проведения процесса всегда образуются смеси ацилпроизводных кетонов замещенных и в $C-$ и в $O-$ положениях.

Так при медленном прибавлении натриевых енолятов диэтилкетонов к избытку уксусного ангидрида в диполярных апротонных растворителях образуются только енолацетаты, тогда как при обратных условиях — при медленном введении уксусного ангидрида к енолятам в диполярных апротонных растворителях — образуются смеси $C-$ и $O-$ацилированных производных в соотношении 3:1.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Рисунок 2.

Такое различие в продуктах реакций обусловлено кинетическим или термодинамическим контролем ацилирования. Кинетический контроль реакции влияет на ход реакции при добавлении енолятов к большему избытку ацилирующих агентов при низкой температуре, т.е.

при полном отсутствии в растворах свободных енолятов.

При противоположном порядке смешения реагирующих веществ реакции подчиняются термодинамическому контролю, и в реакционных смесях преобладают термодинамически более стабильные $C$-изомеры, так как $O$-изомеры сами являются хорошими ацилирующими агентами относительно к исходным енолятам.

Рисунок 3.

В качестве классических примеров проявления этих типов контроля в процессах ацилирования енолятов приведят реакции натриевой соли ацетона с ацетилхлоридом:

Рисунок 4.

Ацилирование аренов. Механизм ацилирования аренов

Кроме ацилирования енолят-ионов можно рассмотреть и ацилирование аренов, которое в свою очередь дает кетоны.

С целью синтеза кетонов ацилирование аренов и их производных по Фриделю — Крафтсу осуществляют карбоновыми кислотами или их производными (галогенангидридами, ангидридами, нитрилами, амидами, эфирами), которые по ацилирующей эффективности располагаются в ряд:

Рисунок 5.

Поэтому чаще всего используют галогенангидриды.

Реакция ацилирования принципиально отличается от алкилирования галогеналкилами местом координации катализатора, его количеством, влиянием на возможные последующие стадии ацилирования. В отличие от алкилирование при этом отсутствует полиацилирование.

Сравним между собой особенности строения ацилирующих галогенангидридов и алкилирующих галогеналканов. В галогенангидридах избыток электронной плотности размещается на атоме кислорода в большей степени, чем на атоме хлора, вследствие большей электроотрицательности кислорода.

У галогеналканов избыток электронной плотности концентрируется на атоме хлора.

Поэтому катализатор — кислота Льюиса взаимодействует (координируется) с ацилирующим агентом по атому кислорода карбонила, образуя прочный комплекс, который в основном сохраняется не только в $sigma$-комплексе, но и в конечных продуктах ацилирования:

Рисунок 6.

Исходя из этого количество катализатора должно быть как минимум эквимолекулярным для галогенангидридов и больше, чем вдвое, для других производных карбоновых кислот.

Конечной стадией процесса ацилирования является разрушение созданного комплекса гидролизом:

Рисунок 7.

Альтернативный механизм ацилирования аренов

Наряду с приведенным механизмом ацилирования иногда предлагают другой вариант с получением из вышеперечисленного комплекса ацил-катиона. Считают, что ацил-катион существует в свободном состоянии или в виде ионной пары и после образования непосредственно взаимодействует с аренами:

Рисунок 8.

Ацил-катион, устойчивость которого приближается к устойчивости трет-алкильных карбокатионов, обнаружен методом ИК-спектроскопии в полярных растворах и н обнаружен в неполярных. Так или иначе, при взаимодействии карбонильного соединения ацилирующего агента и катализатора образуется электрофильный реагент.

Применение ацилирования аренов

Указанную разницу между реакциями ацилирования и алкилирования аренов широко используют для синтеза органических соединений вследствие преимуществ метода ацилирования по сравнению с алкилированием. Во-первых, ацил-катионы, если они образуются, а не изомеризуются в отличие от алкильных карбокатионов.

Во-вторых, вступление первой электроноакцепторной ацильной группы в бензольное ядро пассивирующей его к дальнейшим реакций электрофильного замещения, в то время как алкильная группа, наоборот, активирует бензольное кольцо. Это в конечном итоге сводит вероятность полиацилирования практически до нуля.

Из-за этого цилирование аренов является выгодным путем синтеза ряда соединений:

  1. Так с целью синтеза неразветвленных алкилбензолов сначала ацилируют бензол с образованием соответствующего алкиларилкетона, который затем восстанавливают до алкилбензолов по Клемменсену, например:

    Рисунок 9.

  2. К реакциям ацилирования относится образование кетонов Михлера, которые применяется в производстве красителей:

    Рисунок 10.

  3. К процессам ацилирования принадлежит также реакция Л. Гат-Термана — Ю. Коха (1897 г.), которую еще называют реакцией формилирования (карбонилирования). Вместо неустойчивого соединения хлорангидрида муравьиной кислоты применяют смесь оксида углерода (II) и хлороводорода в присутствии кислот Льюиса:

    Рисунок 11.

Реакции ацилирования

АЦИЛИРОВАНИЕ

Реакции ацилирования обладают очень многими полезными свойствами. Они позволяют вести в молекулу функциональную группу C=O путем реакций присоединения либо замещения, не подвергая исходную молекулу окислению (восстановлению).

Таким образом, можно получать соединения различных классов: а) амиды; б) сложные эфиры; в) ангидриды карбоновых кислот; г) кетоны и другие полезные соединения. Неудивительно, что реакции ацилирования находят широкое применение в промышленности и в химических исследованиях.

В своем докладе я рассмотрю три наиболее важных типа реакций ацилирования C-ацилирование, O-ацилирование и N-ацилирование.

Реакции C-ацилирования.

Наиболее часто в реакциях С-ацилирования используются металлоорганические соединения (реактивы Гриньяра, кислоты Льюиса, соединения алкила с металлом, алкоголяты металлов, а также комплексные соли с алкильными лигандами).

Реакция алкил-де-галогенирования.

Рассмотрим реакцию алкил-де-галогенирования (превращения ацилгалогенидов в кетоны с помощью металлоорганических соединений). Ацилгалогениды гладко и в мягких условиях взаимодействуют с диалкилкупратами лития, давая с высокими выходами кетоны. Это происходит по следующей схеме:

Группа R' может быть первичной, вторичной или третичной алкильной или арильной; она может содержать йодо-, кето-, нитро-, циано- и сложноэфирные группы.

Успешно проведены реакции, в которых группа R была метильной, первичной алкильной и винильной. Вторичные и третичные алкильные группы можно ввести, если вместо R2CuLi использовать PhS(R)CuLi.

Группа R может быть и алкинильной, если в качестве реагента применяется ацетиленид меди R’’CºCСu.

Другой тип металлоорганических реагентов, которые дают хорошие выходы кетонов при обработке ацилгалогенидами, — это кадмийорганические соединения R2Cd (получаемые из реактивов Гриньяра) В этом случае группа R может быть арильной или первичной алкильной.

Вторичные и третичные алкилкадмиевые реагенты оказываются, как правило, недостаточно устойчивыми, чтобы служить полезными реагентами в этой реакции. Как в R’COX, так и в R2Cd может присутствовать сложноэфирная группа. Цинкорганические соединения ведут себя аналогично, но используются реже.

Ртутьорганические соединения и тетраалкилсиланы также вступают в эту реакцию при катализе AlX3.

Реакция алкил-де-ацилокси-замещения.

Также интересна реакция алкил-де-ацилокси-замещения (превращение ангидридов, сложных эфиров и амидов карбоновых кислот в кетоны с помощью металлоорганических соединений), с помощью котрой можно получать кетоны из соединений других классов.

Как и ацилгалогениды, ангидриды и сложные эфиры карбоновых кислот при обработке реактивами Гриньяра дают третичные спирты. Для увеличения выхода кетона применяют низкие температуры и обратный порядок смешения реагентов.

Реакции сочетания ацилгалогенидов.

Известны также интересные реакции сочетания ацилгалогенидов, в результате которых можно получать симметричные a-дикетоны.

При действии пирофорного свинца ацилгалогениды вступают в реакцию сочетания, аналогичную реакции Вюрца:

Аналогично проходит реакция бензоилхлорида под действием ультразвука в присутствии литиевой проволоки с образованием бензила:

Реакции ацилирования кетонов ангидридами.

Ацилирование кетонов ангидридами в присутствии трифторида бора в качестве катализатора приводит к  b-дикетонам. В случае несимметричных кетонов ацилирование идет главным образом по наиболее замещенному положению:

 Продуктом является комплекс, содержащий BF2, который под действием водного ацетата натрия разлагается с образованием ацилированного кетона. Следовательно, трифторид бора и кетон надо брать в эквимолярных соотношениях.

Реакции ацилирования сложных эфиров сложными эфирами. Конденсации Кляйзена и Дикмана.

При обработке сложных эфиров, содержащих атом водорода в a-положении, сильным основанием (этилат натрия), происходит конденсация, приводящая к b-кетоэфирам. Эта реакция называется конденсацией Кляйзена:

Необходимо отметить, что реакция идет еще дальше с образованием карбаниона и этилового спирта. Это очень важный процесс, так как он смещает равновесие вправо и позволяет получить желаемый продукт:

Когда в реакцию вводят смесь двух различных сложных эфиров, каждый из которых содержит a-атом водорода, то обычно получается смесь всех четырех возможных продуктов; вследствие этого реакция редко используется в синтетических целях. Однако, если атом водорода в a-положении имеется только в одном из сложных эфиров, смешанная реакция часто дает удовлетворительные результаты.

Если две сложноэфирные группы, участвующие в конденсации, находятся в одной молекуле, в результате получается циклический b-кетоэфир; такая реакция называется конденсацией Дикмана:

Наилучшие результаты при конденсации Дикмана получены для синтеза пяти-, шести- и семичленных циклов. Реакции, приводящие к циклам с числом атомов в кольце от 9 до 12, идут с очень низким выходом или не идут совсем; циклы большего размера синтезированы с использованием метода высокого разбавления.

Реакция ацилирования Фриделя-Крафтса.

Данная реакция позволяет присоединять к бензолу ацильный радикал. В присутствии кислот Льюиса хлорангидриды и ангидриды кислот дают ион ацилия R–C+=O, который действует как эффективный электрофильный реагент, приводя к образованию кетона:

Получающийся кетон образует комплекс с хлористым алюминием извлекая его тем самым из сферы реакции. Таким образом, для завершения реакции необходимо значительно больше одного эквивалента катализатора.

Имеются, однако, некоторые указания, согласно которым, если бы комплекс с AlCl3 не возникал, то кетон образовывал бы комплекс с ионом ацилия, который не мог бы атаковать основной субстрат, в данном случае бензол.

Причем если радикал имеет сильно разветвленное строение, то может происходить отщепление C=O, и в этом случае вместо ожидаемого ацилирования будет наблюдаться алкилирование субстрата:

Интересным примером использования реакции Фриделя-Крафтса может быть следующая двухстадийная и весьма важная в синтетическом отношении реакция:

 

Реакции N-ацилирования.

Реакции амино-де-галогенирования наиболее часто используются для синтеза амидов. Действие аммиака или аминов на ацилгалогениды представляет собой общий метод синтеза амидов.

Реакция сильно экзотермична и требует тщательного контроля, обычно охлаждением или разбавлением.

При использовании аммиака получают незамещенные амиды, из первичных аминов получают N-замещенные амиды, а из вторичных аминов – N,N-дизамещенные амиды. Аналогично можно ацилировать ариламины.

В некоторых случаях для связывания выделяющейся галогеноводородной кислоты добавляют водный раствор щелочи. Такая реакция носит название метода Шоттена-Баумана.

Гидразин и гидроксиламин также реагируют с ацилгалогенидами, давая соответственно гидразиды RCONHNH2 и гидроксамовые кислоты RCONHOH; эта реакция часто используется для синтеза данных соединений.

Если вместо ацилгалогенида взять фосген, то как ароматические, так и алифатические первичные амины дают хлороформамиды ClCONHR, которые теряя HCl, превращаются в изоцианаты RNCO.

Это один из наиболее распространенных методов синтеза изоцианатов.

Тиофосген при аналогичной обработке дает изотиоцианаты. Фосген в этой реакции можно заменить более безопасным трихлорометилхлороформиатом. При действии первичных аминов на хлороформиаты ROCOCl получаются карбаматы ROCONHR’. Примером этой реакции служит защита аминогруппы в аминокислотах и пептидах действием карбобензоксихлорида:

Аминогруппы вообще часто защищают превращением в более устойчивые – амидные. Взаимодействие ацилгалогенидов с нитридом лития дает N,N-диациламиды (триациламины).

Ацилирование аминов ангидридами.

По механизму и диапазону применимости реакция амино-де-ацилокси-замещения аналогична реакции описанной в предыдущем разделе и может быть проведена с участием аммиака, первичных или вторичных аминов.

Однако при использовании аммиака и первичных аминов получаются также и имиды, в которых с атомом азота свяэаны две ацильные группы. Это происходит особенно легко в случае циклических ангидридов, из которых образуются циклические имиды:

Второй стадией этой реакции, которая намного медленне первой, является атака атома азота амидной группы на карбоновую кислоту.

Ацилирование аминов карбоновыми кислотами.

При обработке карбоновых кислот аммиаком или аминами получаются соли. Соли, полученные из аммиака, а также первичных и вторичных аминов в результате пиролиза дают амиды, но этот метод менее удобен, чем реакции аминов с ангидридами, ацилгалогенидами и сложными эфирами, и редко используется в препаративных целях.

Хотя и взаимодействие кислот с аминами не приводит непосредственно к амидам, можно добиться чтобы эта реакция шла с хорошим выходом при комнатной или немного повышенной температуре.

Кислоты можно превратить в амиды также нагреванием с амидами других карбоновых кислот (обмен), сульфоновых или фосфиновых кислот или действием трис(алкиламино)боранов [B(NHR’)3] или трис(диалкиламино)боранов [B(NR’2)3]:

Ацилирование аминов сложными эфирами.

Превращение сложных эфиров в амиды – полезный метод синтеза незамещенных, N-замещенных и N,N-дизамещенных амидов из соответствующих аминов.

 Реакцию можно проводить с алкильными или ароматическими группами R и R’. Особенно хорошей уходящей группой является n-нитрофенильная. Эта реакция весьма ценна, так как многие сложные эфиры легкодоступны или сравнительно легко получаются даже в тех случаях, когда этого нельзя сказать о соответствующем ангидриде кислоты или ацилгалогениде.

Как и по реакции с ацилгалогенидами, этим методом из сложных эфиров можно синтезировать гидразиды и гидроксамовые кислоты действием гидразина и гидроксиламина соответственно. И гидразин, и гидроксиламин взаимодействуют быстрее, чем аммиак или первичные амины. Вместо сложных эфиров часто используют фенилгидразиды, получаемые из фенилгидразина.

Остаётся добавить, что реакция образования гидроксамовых кислот. которые в присутсвии трёхвалентного железа дают окрашенные комплексы, часто используется как тест на сложные эфиры.

Ацилирование аминов амидами.

Это реакция обмена, и ее обычно проводят с солью амина. Уходящей группой служит, как правило, NH2, а не NHR или NR2; в качестве реагентов наиболее широко применяются первичные амины (в виде солей).

 Для образования комплекса с уходящим аммиаком можно добавлять BF3. Эту реакцию часто применяют для получения замещенных производных мочевины из самой мочевины:

Диметилформамид можно превратить в другие формамиды продолжительным нагреванием с первичным или вторичным амином.

Реакции O-ацилирования.

Ацилгалогениды очень реакционноспособны, поэтому гидролиз проходит легко. Большинство галогеноангидридов простых кислот следует хранить в безводных условиях, так как они реагируют с влагой воздуха. Поэтому обычно вода оказывается  достаточно сильным нуклеофилом для проведения реакции гидролиза, хотя в отдельных случаях необходимо использовать гидроксид-ион.

Реакция, как правило, не имеет синтетической ценности, так как ацилгалогениды обычно получают из кислот. Реакционная способность ацилгалогенидов изменяется в следующем ряду: F

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть