Синтезы Кнорра и Файста — Бенари
Синтез Кнорра
linkОпора
- Урок 352. Синтез Пааля — Кнорра — получать фураны, пирролы и тиофены из 1,4-дикетонов
Синтез Пааля — Кнорра (урок 352) требует готового 1,4-дикетона. Синтез Кнорра строит пиррол из двух половинок: α-аминокетона и соединения с активной группой \(\ce{CH2}\) рядом с карбонилом. Поскольку α-аминокетоны неустойчивы, их получают прямо в колбе восстановлением оксимов.
Как получить пиррол по Кнорру
- Нитрозируйте β-кетоэфир по активной группе \(\ce{CH2}\) нитритом натрия в уксусной кислоте: образуется α-оксиминокетон.
- Восстановите оксим до аминогруппы цинком в уксусной кислоте в присутствии второго компонента — β-кетоэфира или 1,3-дикетона: α-аминокетон сразу вступает в реакцию.
- Аминогруппа конденсируется с кетонной группой второго компонента и даёт енамин, атом углерода енамина атакует кетонную группу аминокетона, и уходит вода.
- Атомы N1, C2 (с группой COOEt) и C3 приходят от аминокетона, а C4 (с группой COOEt или ацилом) и C5 — от второго компонента.
Примеры
1. «Пиррол Кнорра». Ацетоуксусный эфир с нитритом натрия в уксусной кислоте даёт этил-2-(гидроксиимино)-3-оксобутаноат. Цинк в уксусной кислоте восстанавливает его в присутствии второго эквивалента ацетоуксусного эфира, и образуется диэтил-3,5-диметилпиррол-2,4-дикарбоксилат \(\ce{C12H17NO4}\) (рисунок выше).
2. Аминокетон из ацетилацетона. Оксим ацетилацетона с ацетоуксусным эфиром и цинком в уксусной кислоте даёт этил-5-ацетил-2,4-диметилпиррол-3-карбоксилат: ацетильная группа аминокетона оказывается у атома, соседнего с азотом.
errorα-Аминокетон не хранят
Свободные α-аминокетоны быстро конденсируются сами с собой: две молекулы дают дигидропиразин. Поэтому их получают в присутствии партнёра, восстанавливая оксим цинком прямо в колбе.
edit_noteПопробуйте сами
Какую роль играет цинк в синтезе Кнорра?
expand_moreПоказать решение
Восстанавливает оксимную группу C=N–OH до аминогруппы.
Синтезы Ганча и Файста — Бенари
Если вместо α-аминокетона взять α-галогенкарбонильное соединение, азот можно ввести аммиаком или не вводить вовсе. С аммиаком β-кетоэфир превращается в енамин, и получается пиррол (синтез Ганча), а с основанием без азота — фуран (синтез Файста — Бенари). Исходные вещества одни и те же, а кольцо определяет третий реагент.
Как выбрать между пирролом и фураном
- Возьмите β-кетоэфир и α-галогенкарбонильное соединение, например хлорацетальдегид или α-хлоркетон.
- С аммиаком или первичным амином (синтез Ганча) β-кетоэфир сначала превращается в енамин, и получается эфир пиррол-3-карбоновой кислоты; первичный амин даёт 1-замещённый пиррол.
- С основанием без азота, например с пиридином или триэтиламином (синтез Файста — Бенари), получается эфир фуран-3-карбоновой кислоты.
- Сложноэфирную группу в положении 3 можно убрать гидролизом и декарбоксилированием при нагревании.
Примеры
1. Синтез Ганча с метиламином. Ацетоуксусный эфир, хлорацетальдегид и метиламин дают этил-1,2-диметилпиррол-3-карбоксилат: заместитель амина оказывается у азота.
2. Синтез Файста — Бенари. Циклогексан-1,3-дион с хлорацетальдегидом в пиридине даёт 6,7-дигидробензофуран-4(5H)-он: без азота замыкается фурановое кольцо.
errorТри синтеза Ганча
Пиррол Ганча получают из β-кетоэфира, α-галогенкарбонильного соединения и аммиака, пиридин Ганча (урок 358) — из двух β-кетоэфиров, альдегида и аммиака, а тиазол Ганча (урок 356) — из α-галогенкетона и тиоамида.
edit_noteПопробуйте сами
Что получится из ацетоуксусного эфира, хлорацетальдегида и бензиламина?
expand_moreПоказать решение
Этил-1-бензил-2-метилпиррол-3-карбоксилат.
push_pinГлавное
Синтез Кнорра: α-аминокетон конденсируется с β-кетоэфиром или 1,3-дикетоном в пиррол. α-Аминокетоны неустойчивы (сдваиваются в дигидропиразины), поэтому их получают прямо в колбе — восстанавливают цинком в уксусной кислоте α-оксиминокетон, полученный нитрозированием β-кетоэфира (\(\ce{NaNO2}\), AcOH). Из двух эквивалентов ацетоуксусного эфира — «пиррол Кнорра», диэтил-3,5-диметилпиррол-2,4-дикарбоксилат: азот, C2 и C3 — от аминокетона, C4 и C5 — от второго компонента. Синтез Ганча: β-кетоэфир + α-галогенкарбонильное соединение + аммиак или амин → пиррол-3-карбоксилат. Синтез Файста — Бенари: те же компоненты с основанием без азота (пиридин, \(\ce{Et3N}\)) → фуран-3-карбоксилат. Сложноэфирную группу потом гидролизуют и декарбоксилируют.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.