Учебное пособие: ОСНОВЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ФАРМАЦИЯ
Получаемые производные при кислом или щелочном гидролизе дают
исходные альдегиды (кетоны).
III. Реакции с PCl
5
, образование геминальных дигалогенопроизводных
C
O
CH
3
CH
3
PCl
5
C
Cl
CH
3
CH
3
Cl
+ POCl
3
2,2-дихлорпропан
Механизм S
N
i
PCl
5
2
PCl
4
PCl
6
+
PCl
6
PCl
5
+ Cl
C
O
CH
3
CH
3
C
O-PCl
4
CH
3
CH
3
- POCl
3
PCl
4
Cl
C
O
⎯P⎯Cl
CH
3
CH
3
Cl
Cl
Cl
Cl
+δ
−δ
C
Cl
CH
3
CH
3
Cl
IV. Реакции с участием атомов водорода при
α-углеродном атоме
Для альдегидов и кетонов, имеющих атомы водорода в
α-положениее
характерно явление таутомерии.
Таутомерия – это явление динамической изомеризации. Структурные
изомеры (в данном случае таутомеры), взаимно превращаясь, находятся в
состоянии динамического равновесия. Как правило, при изомеризации
происходит перенос протона, в этом случае таутомерию называют
прототропной.
C
O
CH
2
H
+δ
−δ
H
CH
2
=CH-O
⎯H
енол (виниловый спирт), неустойчив
∼ 0,0002%
По правилу Эльтекова виниловые спирты неустойчивы, в результате
внутримолекулярного присоединения протона превращаются в карбонильные
соединения (см. также тему “Алкины”, реакция Кучерова).
При наличии двух
α-положений в кетонах возможно образование двух
енолов.
+
CH
3
-CH
2
-C-CH
2
-CH
2
-CH
3
O
CH
3
-CH=C-CH
2
-CH
2
-CH
3
CH
3
-CH
2
-C=CH-CH
2
-CH
3
OH
OH
123
В метилкетонах енолизация происходит по метильной группе,
исключение составляет метилэтилкетон. Донорный эффект алкильной группы
(R) делает связь с
α
/
-H более прочной, следовательно атом водорода менее
подвижным, что затрудняет образование второго енола.
CH
3
-CH-C-CH
3
α
α
/
H O
CH
3
-C=CH-CH
3
OH
преимущественное образование
(причина - симметричное строение енола)
α
α
/
CH
2
=C-CH
2
-R
OH
CH
2
⎯C⎯CH←R
H
H
O
1. Галоидирование карбонильных соединений
а) Реакция с хлором
Идет легко без катализатора.
CH
2
→C
+δ
−δ
↑
H
+δ
α
Cl
2
-HCl
C
O
H
2
C
H
Cl
Cl
2
-HCl
C
O
HC
H
Cl
Cl
Cl
2
-HCl
C
O
Cl-C
H
Cl
Cl
хлорэтаналь,
хлоруксусный
альдегид
дихлорэтаналь,
дихлоруксусный
альдегид
трихлорэтаналь,
трихлоруксусный
альдегид, хлораль
O
H
Механизм S
E
(E=Cl
+
) (для первой стадии)
−δ
+δ
C
O
H
2
C
H
Cl
C
O
H
2
C
H
+δ
−δ
α
H
CH
2
=CH-OH
Cl
⎯Cl
C
O
⎯H
H
2
C
H
Cl
π-комплекс
σ-комплекс
-Cl
-H
медленно
б) Реакция с бромом
Катализируется щелочами или кислотами
C
O
CH
3
-CH
H
+δ
↑
H
α
Br
2
OH
C
O
CH
3
-HC
H
Br
−δ
+ HBr
2-бромпропаналь
124
Механизм S
E
(E=Br
+
)
C
O
CH
3
-C
H
+δ
H
α
OH
C
O
CH
3
-HC
H
−δ
-H
2
O
C
O
CH
3
-HC
H
C
O
H
3
C-HC
H
енолят-анион
(отрицательный заряд делокализован
с участием трех атомов)
−δ
+δ
Br
⎯Br
π-комплекс
C
O
CH
3
-HC
H
-Br
C
O
CH
3
-HC
H
Br
в) Галоформное расщепление
Реагент: изб. I
2
(Cl
2
или Br
2
), КОН (конц.)
Качественная реакция на наличие ацетильного фрагмента в
карбонильных соединениях.
C-CH
2
-CH
3
O
CH
3
NaOH(конц.)
3 I
2
HCI
3
+ CH
3
-CH
2
-C
O
ONa
трийодметан,
йодоформ
пропаноат натрия
Механизм
C-CH
2
-CH
3
O
CH
3
3 I
2
C-CH
2
-CH
3
O
I
⎯C
I
-3 HI
I
OH
←C
↓
↑
I
I
I
+
C-CH
2
-CH
3
O
HO
NaOH
H
2
O
CHI
3
+ CH
3
-CH
2
-C
O
ONa
+ CH
3
-CH
2
-C
O
O
CHI
3
HOH
OH
Галоформному расщеплению подвергаются:
1. Метилалкилкетоны
2. Ацетальдегид
3. Этанол
4. Вторичные спирты
125
Этанол и вторичные спирты под действием галогенов превращаются в
соответствующие альдегиды или кетоны, которые далее и претерпевают
галоформное расщепление.
CH
3
⎯CH⎯OH
H
α
Cl
2
-HCl
CH
3
⎯CH⎯O⎯H
Cl
CH
3
-C
O
H
- HCl
неустойчив
2. Реакции альдольной и кротоновой конденсации
Конденсация – реакция, приводящая к усложнению углеводородного
скелета. В альдольной и кротоновой конденсациях участвуют две молекулы
карбонильного соединения.
а) Альдольная конденсация (реакция катализируется основаниями)
CH
3
-C
O
H
OH
H
2
C-C
O
H
→
H
+
+δ
−δ
α
CH
3
-CH-CH
2
-C
O
H
OH
1
2
3
4
карбонильная
компонента
метиленовая
компонента
3-оксибутаналь
альдоль
Карбонильная компонента предоставляет для реакции карбонильную
группу, метиленовая - атом водорода при
α-углеродном атоме.
Механизм Ad
Nu
C
O
H
2
C
H
+δ
H
α
OH
C
O
H
2
C
H
−δ
-H
2
O
C
O
H
2
C
H
енолят-анион, Nu
C
O
CH
3
H
+δ
−δ
+
C
O
H
2
C
H
CH-CH
2
-C
O
CH
3
O
H
HOH
CH-CH
2
-C
OH
CH
3
O
H
OH
+
Альдоли способны при нагревании в щелочной среде отщеплять воду и
превращаться в
α,β - непредельные альдегиды (кетоны).
126
Пример реакции
CH
3
-CH
2
-C
O
H
OH
HC-C
O
H
→
H
+
+δ
−δ
α
CH
2
-CH
⎯C⎯C
O
H
OH
CH
3
CH
3
CH
3
H
-H
2
O
OH,
CH
2
-CH=C
⎯C
CH
3
CH
3
O
H
1
2
3
4
5
2-метил-3-оксипентаналь
2-метилпентен-2-аль
t
0
C
б) Кротоновая конденсация (реакция катализируется кислотами)
+δ
−δ
CH
3
-C
O
H
H
2
C-C
O
H
→
H
+
+δ
−δ
α
CH
3
-CH
⎯CΗ−C
OH H
-H
2
O
CH
3
-CH=CH
⎯C
2
3
4
бутен-2-аль
H
O
H
O
H
1
альдоль в кислых условиях неустойчив
Механизм Ad
Е
C
O
CH
3
H
CH-OH
H
2
C
C
O
CH
3
H
+δ
−δ
H
CH
2
-CH-OH
H
-H метиленовая компонента
C
OH
H
CH
3
H
карбонильная компонента
(E)
+
+δ
−δ
C
OH
CH
3
H
CH-OH
H
2
C
OH
CH
3
-CH
2
-CH
2
-C
O
⎯H
H
OH
2
CH
3
-CH
⎯CH-C
O
H
H
CH
3
-CH=CH-C
O
H
-H
3
O
H
OH
CH
3
-CH
2
-CH
2
-C
O
H
в) Реакция Канниццаро
При отсутствии атома водорода в
α-положении альдегиды подвергаются
реакции Каниццаро в присутствии 40% раствора NaOH (аутоокисление -
аутовосстановление).
H-C
O
H
2
H-C
O
ONa
CH
3
OH
+
40% NaOH
метаноат натрия метанол
Механизм
127