AN na karbonylovou skupinu karboxylových kyselin a jejich funkčních derivátů Snížená reaktivita způsobená konjugací:

Prezentace na téma: "AN na karbonylovou skupinu karboxylových kyselin a jejich funkčních derivátů Snížená reaktivita způsobená konjugací:"— Transkript prezentace:

1 AN na karbonylovou skupinu karboxylových kyselin a jejich funkčních derivátů
Snížená reaktivita způsobená konjugací:

2 1. AN silných nukleofilů na karboxylové kyseliny a jejich estery
a) AN hydridového aniontu b) AN karbaniontů na karbonylovou skupinu esterů

3 2. AN slabých nukleofilů na karboxylovou skupinu a její deriváty
V souvislosti s nižší reaktivitou C=O skupiny karboxylové skupiny vyžadují AN slabých nukleofilů katalýzu, nejčastěji kyselou. I) AN HYDROXYDERIVÁTŮ - ESTERIFIKACE , TRANSESTERIFIKACE, HYDROLÝZA a) Kyselá katalýza Tímto jediným schematem je znázorněna kysele katalyzovaná: a) esterifikace (R1=H, R2=alkyl nebo aryl) b) hydrolýza (R1=alkyl nebo aryl, R2=H) c) transesterifikace (R1=alkyl, R2=jiný alkyl)

4 a) Esterifikace b) Kyselá hydrolýza U dikarboxylových kyselin není vhodná pro parciální hydrolýzu g) Kysele katalyzovaná transesterifikace

5 b) Bazická katalýza a) Esterifikace – nelze!! b) Bazická hydrolýza
U dikarboxylových kyselin je vhodná pro parciální hydrolýzu g) Bazicky katalyzovaná transesterifikace

6 c) Termická dehydratace karboxylových kyselin
Zde se jedná o pravou katalýzu, kdy katalyzátor vytváří nukleofilní činidlo a po proběhnutí reakce se opět vrací: c) Termická dehydratace karboxylových kyselin Význam spíše pro dikarboxylové kyseliny (maleinová, ftalová)

7 II) AN DUSÍKATÝCH NUKLEOFILŮ NA KARBOXYLOVOU SKUPINU A JEJÍ ESTERY
R = H, alkyl, aryl R´= alkyl, aryl (estery), H (karboxylové kyseliny) R1,R2 = H, alkyl, aryl v různých kombinacích (amoniak, primární a sekundární aminy) R1 = H, alkyl, aryl R2=OH, OR´ (hydroxylaminy) R1 = H, alkyl, aryl R2=-NR3R4 kde R3,R4 = H, alkyl, aryl (hydraziny) U kyselin (R´= H) mohou být tyto reakce komplikované tvorbou solí, které teprve za zvýšené teploty disociují na komponenty, které vzájemně reagují ve smyslu uvedeného schematu:

8 a) Amidy a) Na atomu N nesubstituované amidy (R1=R2=H) Z esterů vznikají snadno reakcí s NH3 ve vodném nebo alkoholickém prostředí, např.: Z volných kyselin vznikají amidy zahříváním jejich ammonných solí, často v proudu NH3.

9 b) N- substituované amidy
g) Cyklické amidy - laktamy Nejsnáze probíhá pro n = 1, 2

10 d) Cyklické imidy Snadno vznikají pouze cyklické imidy s pěti- nebo šestičlenným cyklem a to zahříváním amonných solí příslušných dikarboxylových kyselin b) Hydroxamové kyseliny Méně vhodnou metodou pro přípravu hydroxamových kyselin je zahřívání hydroxylamonných solí karboxylových kyselin. Na tomto principu lze však uskutečnit Losenovo odbourání kyselin:

11 c) Hydrazidy Je-li R3 = H, vznikají tyto hydrazidy velmi snadno z esterů karboxylových kyselin i z kyselin samotných a to zvolna dokonce i za pokojové teploty, rychle za teploty zvýšené. N-nesubstituované hydrazidy: důležité prekurzory v org. syntéze Viz. Curtiovo odbourávání

12 III) AN HALOGENIDOVÝCH NUKLEOFILŮ NA KARBONYL KARBOXYLOVÉ SKUPINY - PŘÍPRAVA ACYLHALOGENIDŮ
Stechiometricky se jedná o následující metody přípravy acylchloridů:

13 IV) AN SLABÝCH NUKLEOFILŮ NA KARBONYLOVOU SKUPINU ACYLHALOGENIDŮ - ACYLAČNÍ REAKCE
Acylhalogenidy jsou nejreaktivnějšími funkčními deriváty karboxylových kyselin, takže reagují se všemi nukleofily i bez katalýzy: Je-li nukleofil aniontem, probíhá reakce ještě rychleji:

14 a) Acylace alkoholů a fenolů
Narozdíl od esterifikace vznikají tímto způsobem estery nevratnou reakcí a) Bez přítomnosti báze b) Acylace v bazickém prostředí Snazší průběh, ale konkurenční hydrolýza Schotten-Baumannova benzoylace

15 Nejvýhodnější acylací alkoholů a fenolů je metoda Einhorn-Hollandtova:
b) Acylace karboxylových kyselin a jejich solí a) Reakce acylhalogenidů s kyselinami - probíhá až za zvýšené teploty b) Reakce acylhalogenidů se solemi karboxylových kyselin

16 c) Acylace peroxidů a) Reakce acylhalogenidů s H2O2 b) Reakce acylhalogenidů s alkylhydroperoxidy Touto cestou vznikají estery perkyselin, které esterifikací perkyselin připravit nelze:

17 d) Acylace amoniaku a aminů
Halogenvodík vznikající při acylaci se váže buď na přebytečný amin (reakce a), nebo na pyridin, resp. jiný terciární amin (reakce b) - viz. Einhorn-Hollandtova metoda. Použít lze i podmínek Schotten-Baumannovy reakce (reakce g). e) Acylace hydroxylaminu Nevýhoda – acylace i na kyslíku

18 f) Acylace hydrazinu a jeho derivátů
a) Reakce acylhalogenidů s N2H4 Jednoznačně probíhá acylace za vzniku diacylhydrazinů: Na přípravu hydrazidů není reakce vhodná, poněvadž i přidáváním acylhalogenidů k přebytku hydrazinu vzniká jako vedlejší produkt diacylhydrazin: b) Reakce acylhalogenidů s N-substituovanými hydraziny

19 g) Acylace azidů Patří mezi nejdůležitější metody přípravy acylazidů: Azidy jsou významnými acylačními činidly a jsou velmi důležité i pro řadu dalších syntéz v souvislosti s Curtiovým přesmykem. h) Acylace sulfanu a thiolů Reakce acylhalogenidů se sulfidy nebo thioláty: R´= H...thiokyseliny R´= alkyl, aryl...estery thiokyselin

20 AN karbaniontů vzniklých deprotonizací C-H kyselin na karbonylovou skupinu esterů
Počáteční stadium těchto reakcí je stejné jako u aldolizací. Narozdíl od nich však dochází vlivem +I efektu k odštěpení alkoxylové skupiny, takže celkově reakce vyznívá jako acylace příslušné C-H kyseliny: Takto však reakce probíhají jen u C-H kyselin majících pouze jeden atom H. U ostatních C-H kyselin obsahujících 2 a více atomů H vznikají C-acyl deriváty s ještě kyselejším atomem H, takže dochází k tvorbě solí příslušného mezomerního aniontu. Příslušné C-acyl deriváty vznikají teprve okyselením těchto solí.

21

22 I) CLAISENOVY ESTEROVÉ KONDENZACE S METHYLENOVOU SKUPINOU AKTIVOVANOU KARBONYLOVOU SKUPINOU
a) Vzájemné esterové kondenzace a) Reagují-li spolu dva různé estery, z nichž každý má reaktivní -CH2- skupinu Komplikace = tvorba směsí

23 b) Autokondenzace esterů
V tomto případě uvedené komplikace odpadají (v dříve uvedeném schematu je R1 = R2). Při těchto klasických Claisenových esterových kondenzacích se jako báze používají nejčastěji alkoholáty R´-ONa, kde R´ je methyl nebo ethyl. Karbaniont, kterým je vyvolána esterová kondenzace, se může vytvářet i působením alkalického kovu:

24 Velmi zajímavé jsou esterové kondenzace esterů dikarboxylových kyselin
Velmi zajímavé jsou esterové kondenzace esterů dikarboxylových kyselin. Jsou-li vhodně konstituované, může probíhat intramolekulární esterová kondenzace za vzniku 5-ti nebo 6-ti členného cyklu. Tyto esterové kondenzace jsou označovány jako Dieckmannovy kondenzace: g) Esterové kondenzace dvou esterů, z nichž pouze jeden má reaktivní methylenovou skupinu U těchto esterových kondenzací je situace mnohem jednodušší než u kondenzací uvedených v odstavci a). Docházet totiž může pouze k vzájemné kondenzaci esterů a vedlejším produktem může být jen produkt autokondenzace esteru s -CH2- skupinou:

25 b) Esterové kondenzace s aldehydy a ketony
Produktem těchto esterových kondenzací jsou b-dikarbonylové sloučeniny. a) Intermolekulární esterové kondenzace Reakce mají jednoznačnější průběh než vzájemná esterová kondenzace dvou různých esterů, protože zde konkurenční aldolizace je vratná, takže vedlejším produktem jsou jen sloučeniny vzniklé aldolovou kondenzací:

26 b) Intramolekulární esterová kondenzace aromatických ketonů - Baker-Venkataramanův přesmyk

27 II) ESTEROVÉ KONDENZACE S -CH2- SKUPINOU AKTIVOVANOU HYPERKONJUGACÍ S ELEKTRONOVĚ DEFICITNÍM ARYLEM
Zde je nejznámější Reissertova syntéza derivátů indolu:

28 III) ESTEROVÉ KONDENZACE S UHLOVODÍKY OBSAHUJÍCÍ REAKTIVNÍ C-H SKUPINU
a) Esterové kondenzace s cyklopentadienem, indanem a fluorenem b) Esterové kondenzace s alkyny

29 AN karbaniontů na karbonylovou skupinu acylhalogenidů
Acylace diazoalkanů Mechanismus těchto reakcí je velmi podobný AN diazosloučenin u aldehydů a ketonů. Vzniklý nestabilní adiční produkt se však může stabilizovat odštěpením kyselého atomu vodíku:

30 Arndt-Eistertova syntéza
Jedná se o významnou metodu sloužící k prodlužování řetězce karboxylových kyselin, kde klíčovou roli hraje acylace diazosloučenin (viz. pravá část předchozího schématu). Celkový průběh znázorňuje následující schéma: