Реакция Кулинковича
Циклопропанолы из эфиров
linkОпора
- Урок 325. Литий- и магнийорганические соединения; реакция Барбье — получать металлоорганику и проводить реакцию в одну стадию
- Урок 153. Малые циклы: получение и раскрытие — получать циклопропаны и циклобутаны и предсказывать раскрытие цикла
Трёхчленные циклы мы получали из алкенов и карбенов (урок 153). Кулинкович нашёл совсем другой путь: из сложного эфира и реактива Гриньяра (урок 202) в присутствии изопропоксида титана образуется циклопропанол. Титан превращает две этильные группы в трёхчленный титанацикл, который ведёт себя как дианион этилена и присоединяется к карбонильной группе дважды. Реакция идёт в одну стадию и при комнатной температуре.
Как провести реакцию Кулинковича
- Сложный эфир \(\ce{RCOOR'}\) обрабатывают двумя эквивалентами этилмагнийбромида в присутствии каталитического количества \(\ce{Ti(OiPr)4}\) в эфире или ТГФ; после подкисления получается 1-R-циклопропан-1-ол.
- Две этильные группы переходят на титан, и при отщеплении молекулы этана образуется титанациклопропан.
- Титанациклопропан присоединяется к карбонильной группе, отщепляет алкоксид и превращает эфир в кетон, а вторая связь Ti–C атакует этот кетон и замыкает цикл.
- Один атом углерода кольца был карбонильным атомом эфира, а два других пришли из этильных групп реактива Гриньяра; алкоксигруппа эфира уходит.
- Если вместо этилмагнийбромида взять \(\ce{RCH2CH2MgBr}\), получаются 1,2-дизамещённые циклопропанолы с цис-расположением заместителей.
Примеры
1. Метил остаётся у атома C–OH. Этилацетат по Кулинковичу даёт 1-метилциклопропан-1-ол: метильная группа при карбонильном атоме остаётся в продукте, а этоксигруппа уходит.
2. Лактон. γ-Бутиролактон даёт 1-(3-гидроксипропил)циклопропан-1-ол: кольцо лактона раскрывается, и его алкоксигруппа становится концевой группой OH.
errorТитана нужно немного
Изопропоксид титана берут в каталитическом количестве: после замыкания цикла титан снова принимает этильные группы. Реактива Гриньяра нужно не меньше двух эквивалентов.
edit_noteПопробуйте сами
Какой сложный эфир нужен, чтобы получить 1-бензилциклопропан-1-ол?
expand_moreПоказать решение
Эфир фенилуксусной кислоты, например метилфенилацетат: бензильная группа стоит при карбонильном атоме и остаётся у атома C–OH.
Амиды и нитрилы
Если взять в реакцию первой части урока вместо сложного эфира амид или нитрил, в цикле вместо гидроксильной группы окажется аминогруппа. Циклопропиламины входят в состав многих лекарств, например антибиотика ципрофлоксацина. Сами циклопропанолы тоже полезны: кислота раскрывает их кольцо и превращает в кетоны.
Как получить циклопропиламин
- В реакции де Мейере N,N-диалкиламид реагирует с этилмагнийбромидом и стехиометрическим количеством \(\ce{Ti(OiPr)4}\). Атом кислорода амида уходит к титану, а атом азота остаётся, поэтому образуется N,N-диалкилциклопропиламин.
- В реакции Шимоньяка нитрил реагирует с этилмагнийбромидом и \(\ce{Ti(OiPr)4}\), а затем с \(\ce{BF3*OEt2}\), и образуется первичный 1-замещённый циклопропиламин.
- Циклопропанол ведёт себя как гомоенол: кислота раскрывает кольцо по связи C–C у атома с группой OH, и образуется кетон.
Примеры
1. Амид. N,N-Диметилбензамид превращается в N,N-диметил-1-фенилциклопропан-1-амин: атом кислорода амида уходит, а диметиламиногруппа остаётся у кольца.
2. Нитрил. Бензонитрил по Шимоньяку даёт первичный амин — 1-фенилциклопропан-1-амин.
errorВ амиде уходит кислород
В реакции де Мейере атом кислорода амида связывается с титаном и уходит, а атом азота остаётся в молекуле. Поэтому из амида получается амин, а не спирт.
edit_noteПопробуйте сами
Что даст N,N-диметилацетамид в реакции де Мейере?
expand_moreПоказать решение
N,N,1-Триметилциклопропан-1-амин.
push_pinГлавное
Сложный эфир с 2 экв. EtMgBr и каталитическим \(\ce{Ti(OiPr)4}\) даёт 1-замещённый циклопропан-1-ол. Два этила переходят на титан, диэтилтитан отщепляет этан — образуется титанациклопропан (эквивалент дианиона \(\ce{^-CH2CH2^-}\)); он присоединяется к C=O эфира, алкоксид уходит (кетон), и вторая связь Ti–C замыкает циклопропан. Два атома C кольца — из реактива Гриньяра, третий — карбонильный атом эфира. Де Мейере: N,N-диалкиламиды → циклопропиламины (кислород уходит к титану); Шимоньяк: нитрилы + \(\ce{BF3}\) → первичные циклопропиламины. Циклопропанолы — «гомоенолы»: кислота раскрывает их в кетоны.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.