Перегруппировка Фаворского

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра органической химии

Курсовая работа

Перегруппировка Фаворского

Выполнила:

Студентка 2 курса Нестюк Т.П.

Научный руководитель:

старший преподаватель Чуриков Д.Г.

Минск, 2015

1. Общее представления

Перегруппировкой Фаворского называется протекающая под действием оснований перегруппировка углеродного скелета б-галогенкетонов (I) (здесь X обозначает галоген а В^- -- анион основания). При этом, в зависимости от применяемого основания и числа атомов галогена в молекуле кетона, образуются различные производные карбоновых кислот (II) с тем же числом атомов углерода, что и в исходном кетоне.

Участвующие в реакции б-галогенкетоны являются весьма реакционноспособными соединениями, и при действии на них оснований могут образовываться также продукты замещения (III) или отщепления галогена (IV), окиси (V), а-оксикетали (VI), предельные кетоны (VII) и т. д.

Протекание реакции по тому или иному направлению зависит от условий проведения и строения исходного кетона:

2. Историческая справка

Перегруппировка углеродного скелета б-галогенкетонов как общая реакция была впервые описана Фаворским в 1892 г.

В качестве основных направлений использования перегруппировки Фаворского в органическом синтезе можно выделить получение разветвленных карбоновых кислот, стереоспецифический синтез цис- а, в-ненасыщенных кислот, а также сужение циклов в алициклических и гетероциклических соединениях и модификацию стероидов.

Перегруппировку Фаворского обычно проводят путем добавления галогенкетона к раствору или суспензии основания.

В качестве оснований применяют гидроокиси щелочных или щелочно-земельных металлов, алкоголяты спиртов, а также карбонаты или бикарбонаты щелочных металлов, аммиак или амины.

Первые две группы оснований относятся к сильным, а две последние -- к слабым. Используемые растворители можно разделить на протонные (вода, спирты) и апротонные (эфир, диоксан, диметоксиэтан).

Протекание реакции зависит в первую очередь от строения исходного галогенкетона; в связи с этим нельзя дать общих рекомендаций по выбору оптимальных условий реакции -- их приходится подбирать отдельно для каждого типа кетонов.

3. Механизм

Существует две возможности протекания реакции, которые осуществляются в зависимости от заместителей.

При наличие енолизируемого атома водорода в исходном галокетоне 1 происходит его депротонирование, с образованием енолята 2, который внутримолекулярно циклизуется с образованием циклопропанкетона 3. Кетогруппа соединения 3 подвергается нуклеофильной атаке алкоголятом (или гидроксилом) с образованием соединения 4, что приводит к раскрытию циклопропанового фрагмента с образованием карбаниона 5а или 5b, что зависит от устойчивости карбаниона. Дальнейшее протонирование дает конечный продукт 6а или 6b.

При отсутствии протонов в альфа-положении (соединение 7), возможна непосредственная атака алкоголята (или гидроксила) кетогруппы с образованием соединения 8, которое превращается в соединение 9 в результате отщепления галогена и миграции алкильного фрагмента.

в-Галокетоны также вступают в реакцию. Перегруппировка в данном случае протекает через образование циклобутанового интермедиата 11.

4. Использование в тонкой и промышленной оргонической химии

Перегруппировка б- галогенкетонов в карбоновые кислоты в присутсвии щелочи вперые была описана Фаворским. Реакцию до настоящего времени не использовали для синтеза длинноцепочечных жирных кислот, хотя соответствующие галогенкетонами легко доступны. Статья описывает метод получения 2-метилпальметиновой, 2-метилстеариновой, 2-метилархидоновой кислотот из соответсвующей неразветленной жирной кислоты и цис -2- нонадекановой кислоты из стеориновой кислоты, используя перегруппировку Фаворского

Этапы синтеза выглядит следующим образом:

Получение 2-метил жирных кислот: Используем чистые исходные вещества: метилпальмитат, метилстеарат и концентрированный метилархидонат (78%). Сложные эфиры омыляют на холоде и востановленные кислоты тщательно сушат. Когда необходимо использутся очищенный азот для защиты от влаги и кислорода.

Обсуждение: Перегруппировка монохлоркетонов это простейший вариант перегруппировки Фаворского. Признано, что механизм включает в себя циклопропанон соединение, которое расщепляется, чтобы дать карбанион пероходящий в кислоту. Хлорметилкетон использованный в данном случаи, первичный , вторичный карбанион может быть промежуточным. Почти исключено образование 2- метил кислоты (рис 1а) так как образуется первичный карбанион. С другой стороны, расщепление циклического дибромметил кетона приводит к ненасыщенной кислоте (рис 1 б) Ввиду стабильности циклпропанона, маловероятно образование ненасыщенной кислоты. перегруппировка фаворский кетон

Перегруппировка Фаворского может быть использована для синтеза алифатических кислот с 9 или 11атомами углерода, но не для высших гомологов.

Примеры, приведенные здесь, показывают, что реакция может быть использована для синтеза длинноцепочечных кислот с структурными особенностями встречающихся природе.

Метильная группа в положении 2 характерна для кислот , таких как, миколиновая и preenoic. Синтез 2-метил жирных кислот является более легким с помощью перегруппировки Фаворског о, чем по традиционному пути с использованием метилмалоната.

Получение димерола и в-петидина: Синтетическим примером квазиперегруппировки Фаворского может служить получение препарата демерола.

Изоникотиновую кислоту (І) метилируют с использованием метилиодида и затем полученный метилиодид(ІІ) превращают в метилхлорид (ІІІ) с помощью Amberlite IRA-400( хлорид) смолы.

Это соединение затем восстанавливают до гидрохлорид 1-метил- 4пиперидинкарбоксиловую кислоту (IV), которую превращают в гидрохлорид хлорангидриновую кислоту, позволяя ей вступать в реакцию с тионилхлоридом.

Гидрохлорид-хлорангидриновую кислоту затем конденсируют по Фриделю-Крафтсу получая 1-метил-4-бензоил пиперидин (V). Хлорирование кетона V дает моно-хлоркетон гидрохлорида VI с превосходным выходом.

При действием щелочной обработкой получаем следующие продукты: 1-метил-4-фенил-4- пиперидинкарбоновую кислоту (VII), и 1 - метил - 4-гидрокси - 3 - бензилпиперидин (VIII). Этерификации VII дает требуемое соединение Демерол, этил I-метил-4-фенил-4- пиперидинкарбоновую кислоту гидрохлорид (IX).

в-петидин (Х) был получаеться по той же последовательности реакций с использованием никотиновой кислоты в качестве исходного реагента.

Основные продукты, полученные попытками перегруппировки в каждом случае получают 1-метилгидроксибензоилпиперидин VII и XI.

Оптически активный 1-метил-3-хлор-3-бензоил-пиперидин и его p-замещенные аналоги представляют отличный пример для изучения механизма квази-Фаворской перегруппировки с участием б-галогенкетонами не содержащие б-водороды

Размещено на Allbest.ru