Ганча синтезы

С. В. Телешов Конечно, каждый школьник, изучающий органическую химию, знает и правило Марковникова, и реакцию Вюрца, и реакцию Кучерова, а иногда и еще несколько других, так называемых именных, или персональных, ре

англ. Belousov—Zhabotinskyreaction

Основная статья: Реакция Белоусова-Жаботинского

Класс химических реакций, протекающих в колебательном режиме. Примером такого типа реакций служит реакция Реакция Бриггса — Раушера.

англ. Birchreduction

В 1944 году А. Бёрч открыл реакцию восстановления ароматического кольца раствором щелочного металла в жидком аммиаке в присутствии спирта в качестве протонирующего агента. Открытие этой реакции произошло из-за случайного попадания спирта в раствор натрия в жидком аммиаке.

англ. Hunsdieckerreaction или англ. Borodin—Hunsdieckerreaction

Основная статья: Реакция Бородина — Хунсдикера

Реакция серебряных солей карбоновых кислот с галогенами, дающая в результате галогенозамещенные углеводороды.

англ. Briggs—Rauscherreaction или англ. Briggs—Rauscheroscillatingreaction

Основная статья: Реакция Бриггса — Раушера

Автоколебательная химическая реакция. При взаимодействии пероксида водорода, йодноватой кислоты, сульфата марганца (II), серной и малоновой кислот и крахмала возникает колебательная реакция с переходами бесцветный — золотой — синий.

Синтез Ганча

Классический вариант синтеза Ганча приводит к симметрично замещённым 1,4-дигвдропиридинам, поскольку при этом используется два эквивалента 1,3-дикарбонильного соединения. Карбонильный атом молекулы альдегида становится атомом C(4) пиридинового цикла.

Последовательность промежуточных стадий синтеза Ганча точно не установлена, и, вероятно, может варьироваться от случая к случаю. Например, участие аммиака возможно как на ранних, так и на поздних стадиях процесса.

Наиболее рациональная последовательность стадий включает альдольную конденсацию с последующей реакцией Михаэля, что приводит к образованию 1,5-дикарбонильного соединения in situ.

1,4-Дигидропиридины, полученные по методу Ганча, содержат в каждом β-положении заместители, способные к сопряжению, что обеспечивает их стабильность настолько, что их можно выделить и затем окислить в соответствующие ароматические производные пиридина.

Классические методы дегидрирования 1,4-дигидропиридинов основаны на применении азотной или азотистой кислот; это превращение также может быть гладко осуществлено с использованием церий(IV)аммонийнитрата, нитрата меди(II), нанесённого на монтмориллонит, или диоксида марганца, нанесённого на бентонит.

Несимметричные 1,4-дигидропиридины можно получить при проведении синтеза Ганча в две стадии, то есть первоначально можно синтезировать продукт альдольной конденсации и затем провести его взаимодействие с аммиаком и другим 1,3-дикарбонильным соединением или енаминокетоном.

5.15.1.2.1. Синтез Ганча

Список литературы к главе 5

Упражнения к главе 5

Нитрование по атому азота пиридина протекает легко при взаимодействии производных пиридина с солями нитрония, например с тетрафторборатом нитрония. Протонные нитрующие агенты, такие, как азотная кислота, разумеется, приводят к образованию продуктов N-протонирования.

Тетрафторборат 1-нитро-2,6-диметилпиридиния — одна из многочисленных N-нитропиридиниевых солей, которые используются как некислотные нитрующие агенты, характеризующиеся хорошей субстратной и региоселективностью.

Заместители в положениях 2 и 6 стерически препятствуют резонансному сопряжению нитрогруппы с пиридиновым циклом и, как следствие, повышают реакционную способность таких соединений как доноров нитрониевого иона.

Однако 2,6-дигалогеноаналоги не обладают нитрующей способностью, что связано с большими стерическими препятствиями для подхода ароматического субстрата.

3-Бромпиридин получают с высоким выходом действием на пиридин брома в олеуме. Процесс протекает, по-видимому, через образование пиридиний-1-сульфоната как реакционноспособного промежуточного соединения, поскольку бромирование не идёт в 95 %-ной серной кислоте. 3-Хлорпиридин получается при хлорировании пиридина при 200 °C или при 100 °C в присутствии хлорида алюминия.

Наиболее эффективный способ получения 2-бром- и 2-хлорпиридина заключается во взаимодействии пиридина с галогенами при 0–5 °C в присутствии хлорида палладия(Н).

5.1.2.4. Галогенирование

Список литературы к главе 5

Упражнения к главе 5

При взаимодействии пиридина с ацетатом ртути(II) при комнатной температуре образуется соль, которая при 180 °C превращается в 3-ацетоксимеркурпиридин. Этот процесс, в котором участвует относительно слабый электрофильный агент, аналогично описанному ранее сульфированию, катализируемому сульфатом ртути, вероятно, включает атаку электрофилом по свободному пиридиновому основанию.

Пиридиновое кольцо обычно устойчиво к действию окислителей, и окисление возможно лишь в жёстких условиях.

Незамещённый пиридин окисляется нейтральным водным раствором перманганата калия (100 °C, запаянная трубка) приблизительно с такой же скоростью, с какой окисляется бензол в этих условиях, причём в результате образуется диоксид углерода.

В кислой среде пиридин более устойчив к действию окислителей, а в щелочной — окисление пиридина проходит быстрее, чем окисление бензола.

В большинстве случаев углеродные заместители могут быть окислены с сохранением пиридинового кольца; так, алкилпиридины превращаются в соответствующие кислоты под действием ряда реагентов. В некоторых случаях возможно селективное окисление. Диоксид селена окисляет алкильные группы только в α- и γ-положениях, и окисление может быть остановлено на стадии образования альдегидов.

5.2. Реакции с окислителями

Список литературы к главе 5

Упражнения к главе 5

Аминирование пиридина и родственных гетероциклических соединений, так называемая реакция Чичибабина, обычно проходит по α-положению относительно атома азота. Реакция пиридина с амидом натрия сопровождается выделением водорода.

Гидридный перенос и образование водорода включают взаимодействие образующегося аминопиридина, выступающего в роли кислоты, с анионным интермедиатом.

Преимущественное α-замещение возможно связано с внутримолекулярным процессом нуклеофильного присоединения, которому предшествует комплексообразование с участием атома азота пиридина и катиона металла.

Более жёсткие условия необходимы для аминирования 2- и 4-алкилпиридинов, поскольку первоначально происходит удаление протона под действием амида натрия из боковой цепи, и последующее нуклеофильное присоединение должно приводить к дианионному интермедиату. Аминирование 3-алкил-пиридинов проходит селективно по положению 2.

Викариозное нуклеофильное замещение (разд. 2.3.3.) позволяет вводить аминогруппу в орто-положение к нитрогруппе с использованием метоксиамина, как показано ниже:

5.3.1.2. Аминирование

Список литературы к главе 5

Упражнения к главе 5

Гидроксид-ион — гораздо более слабый нуклеофил, чем амид-ион, и он атакует пиридин лишь при очень высокой температуре, что приводит к образованию 2-пиридона с низким выходом. В противоположность этому реакции гидроксид-иона с хинолином и изохинолином (см. разд. 6.3.1.2.) и пиридиниевыми солями (разд. 5.13.4.) гораздо более эффективны.

5.3.1.3. Гидроксилирование

Список литературы к главе 5

Упражнения к главе 5