Диазосоединения: диазометан и диазоперенос по Регитцу
Диазометан
linkОпора
- Урок 304. Соли диазония: реакции Зандмейера и Шимана — замещать диазогруппу на галоген, CN, OH, H
- Урок 269. Перегруппировка Вольфа и синтез Арндта — Айстерта — удлинять кислоту на один атом углерода
Диазометан \(\ce{CH2N2}\) уже встречался в уроке 260 как реагент для получения метиловых эфиров. Он отдаёт группу \(\ce{CH2}\) и выделяет азот, поэтому реакции с ним необратимы и идут быстро. Кроме метилирования кислот, диазометан расширяет циклы кетонов и превращает алкены в циклопропаны.
Как использовать диазометан
- Диазометан получают из N-метил-N-нитрозомочевины (или диазальда) и KOH в виде эфирного раствора; удобнее и безопаснее триметилсилилдиазометан \(\ce{Me3SiCHN2}\) в метаноле.
- С кислотами протон присоединяется к атому углерода, образуется ион \(\ce{CH3N2+}\), и карбоксилат по \(S_N2\) вытесняет \(\ce{N2}\): быстро и количественно получается \(\ce{RCOOCH3}\). Фенолы реагируют медленнее, а спирты — только в присутствии \(\ce{BF3}\) или \(\ce{HBF4}\).
- Хлорангидрид с двумя эквивалентами диазометана даёт диазокетон \(\ce{RCOCHN2}\), а он вступает в перегруппировку Вольфа (синтез Арндта — Айстерта, тема 21).
- С кетонами в присутствии \(\ce{BF3}\) группа \(\ce{CH2}\) встраивается в связь C–C(O), и кольцо увеличивается на один атом; побочно образуется эпоксид.
- С алкенами диазометан вступает в 1,3-диполярное циклоприсоединение и даёт пиразолин, который при нагревании теряет \(\ce{N2}\) и превращается в циклопропан; на свету или с солями меди и палладия образуется карбен, и он циклопропанирует алкен.
Примеры
1. Кислота раньше фенола. Салициловая кислота с одним эквивалентом диазометана даёт метилсалицилат: кислота реагирует раньше фенольной группы.
2. Расширение цикла. Циклопентанон с диазометаном в присутствии \(\ce{BF3}\) даёт циклогексанон.
errorДиазометан опасен
Он ядовит и взрывается от шероховатого стекла и яркого света; работают с разбавленными эфирными растворами за защитным экраном. Для метилирования кислот чаще берут \(\ce{Me3SiCHN2}\).
edit_noteПопробуйте сами
Что даст фенол с избытком диазометана?
expand_moreПоказать решение
Анизол (метилфениловый эфир); фенол реагирует медленнее, чем кислота.
Диазокарбонильные соединения и Регитц
Карбонильная группа рядом с диазогруппой делает диазосоединение устойчивым — такие диазокетоны уже встречались в синтезе Арндта — Айстерта (урок 269). Удобный способ их получения — диазоперенос по Регитцу: группа \(\ce{N2}\) переходит с сульфонилазида на активную группу \(\ce{CH2}\). Под действием солей родия диазокарбонильные соединения дают карбеноиды, которые циклопропанируют алкены.
Как получить и использовать диазокарбонильное соединение
- Реакция Регитца: 1,3-дикарбонильное соединение с тозилазидом \(\ce{TsN3}\) (или мезилазидом \(\ce{MsN3}\)) и триэтиламином даёт 2-диазо-1,3-дикарбонильное соединение и \(\ce{TsNH2}\).
- Деформилирующий вариант: кетон формилируют (этилформиат, этилат натрия), проводят диазоперенос, и формильная группа уходит, а остаётся α-диазокетон.
- Сложные эфиры α-аминокислот с азотистой кислотой дают α-диазоэфиры: эфир глицина превращается в этилдиазоацетат, устойчивый благодаря группе C=O.
- Карбеноиды родия (\(\ce{Rh2(OAc)4}\)) циклопропанируют алкены, внедряются в связи C–H и O–H и вступают в перегруппировку Вольфа.
- Реакция Бэмфорда — Стивенса: тозилгидразон с основанием даёт диазосоединение, а затем карбен (тема 20).
Примеры
1. Диазомалонат. Малоновый эфир с тозилазидом и триэтиламином даёт диэтил-2-диазомалонат.
2. Циклопропанирование. Этилдиазоацетат со стиролом в присутствии \(\ce{Rh2(OAc)4}\) даёт этил-2-фенилциклопропанкарбоксилат.
errorДиазоперенос — не диазотирование
Реакция Регитца переносит группу \(\ce{N2}\) с сульфонилазида на атом углерода, а диазотирование (урок 304) превращает группу \(\ce{NH2}\) в \(\ce{N2+}\) с помощью азотистой кислоты.
edit_noteПопробуйте сами
Что даст пентан-2,4-дион с тозилазидом и триэтиламином?
expand_moreПоказать решение
3-Диазопентан-2,4-дион.
push_pinГлавное
Диазометан \(\ce{CH2N2}\) — жёлтый ядовитый и взрывоопасный газ; его получают из N-метил-N-нитрозомочевины (или диазальда) и KOH, безопаснее — (триметилсилил)диазометан. Атом C диазометана нуклеофилен, а \(\ce{N2}\) — прекрасная уходящая группа. Кислоты протонируют его → \(\ce{CH3N2+}\) → метилирование → \(\ce{RCOOCH3 + N2}\); спирты — только с \(\ce{BF3}\). С хлорангидридами — диазокетоны (Арндт — Айстерт), с кетонами — вставка \(\ce{CH2}\) (циклогексанон → циклогептанон), с алкенами — пиразолины или, через карбен, циклопропаны. Регитц: 1,3-дикарбонил + \(\ce{TsN3}\) + \(\ce{Et3N}\) → 2-диазо-1,3-дикарбонил; этилдиазоацетат — из эфира глицина и \(\ce{HNO2}\); родиевые карбеноиды циклопропанируют алкены.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.