Синтезы на основе малонового эфира, кислоты Мельдрума и ацетоуксусного эфира
СОДЕРЖАНИЕ: Строение и схема получения малонового эфира. Синтез ацетоуксусного эфира из уксусной кислоты, его использование для образования различных кетонов. Таутомерные формы и производные барбитуровой кислоты. Восстановление a,b-Непредельных альдегидов и кетонов.Синтезы на основе малонового эфира, кислоты
Мельдрума и ацетоуксусного эфира
Карбоновые кислоты, у которых в b-положении по отношению к карбоксильной группе имеются электроноакцепторные группировки, такие как карбонильная группа, сравнительно легко декарбоксилируются:
(30)
Диэтиловый эфир малоновой кислоты чаще всего называютмалоновым эфиром. Его получают из хлоруксусной кислоты по следующей схеме:
Кислота Мельдрума образуется при действии на малоновую кислоту ацетона в присутствии серной кислоты:
(31)
Ацетоуксусный эфир получают конденсацией Клайзена из этилацетата (19) или действием этилового спирта на дикетен.
(32)
(33)
В малоновом эфире, кислоте Мельдрума и ацетоуксусном эфире атомы водорода метиленовой группы, находящейся между двумя карбонильными группами, чрезвычайно подвижны. При действии на эти соединения алкоголята натрия, а в случае кислоты Мельдрума и просто щелочи (в этом ее преимущество перед малоновым эфиром) один из атомов водорода замещается на натрий. Натриевые производные этих соединений далее могут реагировать с алкилгалогенидами:
или
(35)
или
(36)
После гидролиза, полученных алкилпроизводных, путем нагревания они могут быть декарбоксилированы:
(37)
(38)
(39)
Упр.22. Напишите реакции получения (а) малонового эфира, (б) кислоты Мельдрума, (в) ацетоуксусного эфира, (г) ацетилацетона.
Упр.23. Напишите реакции получения из кислоты Мельдрума 4-метилпента-новой (изокапроновой) кислоты.
Ответ:
Упр. 24. Составьте схему синтеза кислоты Мельдрума из уксусной кислоты. Напишите еe реакцию с гидроксидом натрия, а затем с этилбромидом; осуществите гидролиз полученного продуктa с дальнейшим декарбоксилированием.
Упр. 25. Составьте схему синтеза малонового эфира из уксусной кислоты. Напишите формулы промежуточных продуктов. Рассмотрите строение малонового эфира и напишите его реакцию с натрием в спирте, а затем с этилбромидом; осуществите гидролиз полученного продуктa с дальнейшим декарбоксилированием.
Алкилмалоновые эфиры далее могут быть проалкилированы еще раз:
 |
При использовании дигалогенидов из малонового эфира и кислоты Мельдрума можно получать и дикарбоновые кислоты:
 |
Упр. 26. Напишите схемы взаимодействия натриймалонового эфира с:
(а) этилбромидом, (б) этиловым эфиром хлоруксусной кислоты, (в) иодом. Осуществите гидролиз полученных продуктов с дальнейшим декарбоксилирова-нием. Назовите полученные продукты.
Упр. 27. Напишите схему синтеза из малонового эфира: (а) валериановой кислоты, (б) диметилуксусной кислоты, (в) адипиновой кислоты.
Упр. 28. Рассмотрите строение малонового эфира и напишите схемы его взаимодействия с: (а) Н2 О в кислой среде при нагревании; (б) натрием в спирте; (в) уксусным альдегидом в щелочной среде.
Упр. 29. Завершите реакции:
 |
 |
(а)(б)
Использование ацетоуксусного эфира позволяет получать различные как кетоны, так и кислоты, поскольку алкилацетоуксусные эфиры могут претерпевать как кетонное (разбавленной серной кислотой) так и кислотное (концентрированным раствором щелочи) расщепление:
или
(40)
(41)
(42)
Упр.30. Составьте схему синтеза ацетоуксусного эфира из уксусной кислоты. Напишите формулы промежуточных продуктов. Рассмотрите строение ацетоуксусного эфира и напишите его реакцию с натрием в спирте, а затем с пропилбромидом; осуществите кетонное и кислотное расщепление полученного продуктa.
Упр.31. Напишите реакции получения из ацетоуксусного эфира (а) 2-гексанона, (б) 2,5-гександиона, (в) капроновой кислоты, (г) глутаровой кислоты.
Упр.32.
Завершите реакцию:
 |
В присутствии этоксида натрия малоновый эфир реагирует с мочевиной давая барбитуровую кислоту:
 |
 |
(43)
Барбитуровая кислота
Барбитуровая кислота существует в нескольких таутомерных формах:
 |
 |
 |
Барбитуровая кислота немного сильнее уксусной кислоты. Производные барбитуровой кислоты под названием барбитураты используются в качестве снотворных.
 |
 |
 |
веронал фенобарбитал секонал
(5,5-диэтилбарбиту- (5-фенил-5-этилбар- [5-аллил-5-(1-метилбу-
ровая кислота) битуровая кислота) тил)барбитуровая кислота]
Упр.33.
Завершите реакцию:
 |
Упр.34. Напишите реакции получения (а) веронала и (б) секонала из малонового эффира, мочевины и других необходимых реагентов.
a , b -Непредельные альдегиды и кетоны
Простейшим непредельным альдегидом является акролеин. В промышленности его получают окислением пропилена:
(44)
Другие a,b-непредельные альдегиды и кетоны могут быть получены альдольной (кротоновой) конденсацией альдегидов и кетонов (10-13).
Ацетоуксусный и малоновый эфиры и кислота Мельдрума конденсируются с альдегидами под действием слабых оснований (конденсация Кновенагеля), например:
 |
(45)
При взаимодействии a,b-непредельных альдегидов и кетонов с нуклеофильными реагентами присоединение может происходить двумя путями.
Магнийорганические соединения дают преимущественно продукты простого присоединения.
(46)
(72%) (20%)
В отличие от реактивов Гриньяра медьорганические и литийдиалкилкупратные соединения образуют почти исключительно продукты сопряженного присоединения.
(47) (85%)
Синильная кислота, вода, аммиак и амины обычно дают продукты сопряженного присоединения.
 |
 |
(48)
Ацетоуксусный и малоновый эфиры и кислота Мельдрума могут и сопряженно присоединяться к непредельным карбонильным соединениям (присоединение Михаэля), например:
 |
(49)
Упр.35. Напишите реакцию этилового эфира коричной кислоты с малоновым эфиром в присутствии этоксида натрия.
Упр. 36. Напишите реакции окиси мезитила с (а) аммиаком, (б) с метиламином, (в) водой.
Особое значение имеют реакции сопряженного присоединения СН-кислотных соединений к a,b-непредельным карбонильным соединениям в присутствии оснований (присоединение по Михаэлю ), например, присоединение циклогексанона к бензальацетофенону:
 |
 |
Сопряженное присоединение (присоединение Михаэля) с последующей альдольной конденсацией 2-метил-1,3-циклогександиона к винилметилкетону является примером циклизации Робертсона.
 |
(51)
Пока еще не найдены общие закономерности, которые бы позволили предсказать, по какому пути в том или ином конкретном случае пойдет присоединение. Считается, что a,b-непредельные альдегиды более склонны к простому присоединению, а кетоны - к сопряженному.
При восстановлении a,b-непредельных альдегидов и кетонов водородом в момент выделения в первую очередь восстанавливается не карбонильный, а винильный фрагмент. Если прервать восстановление на стадии присоединения 1 моля водорода к 1 молю a,b-непредельного карбонильного соединения, то можно получить соответствующий предельный альдегид или кетон.
(52)
При 150о С акролеин димеризуется по типу реакции Дильса-Альдера:
(53)
2-формил-2,3-дигидропиран
Упр. 37.
При взаимодействии гидразина с акролеином образуется дигидропиразол:
Опишите механизм этой реакции.