Синтезы на основе малонового эфира
Схема синтеза
linkОпора
- Урок 291. Синтезы на основе ацетоуксусного эфира — получать метилкетоны
Малоновый эфир — это уксусная кислота со «съёмной ручкой»: схема синтеза та же, что у ацетоуксусного эфира из урока 291, но после гидролиза и декарбоксилирования получается не кетон, а кислота. Атом углерода между двумя сложноэфирными группами алкилируют один или два раза, а дигалогеналканы замыкают цикл. Так получают замещённые уксусные и циклоалканкарбоновые кислоты.
Как получить замещённую уксусную кислоту
- Этилат натрия превращает малоновый эфир в енолят, а алкилгалогенид даёт \(\ce{RCH(COOEt)2}\).
- Для второго заместителя повторяют обработку этилатом натрия и вторым алкилгалогенидом.
- Кислота при нагревании (или NaOH, затем кислота и нагревание) гидролизует эфир; малоновая кислота теряет \(\ce{CO2}\), и получается \(\ce{RCH2COOH}\).
- Обратная задача: в кислоте \(\ce{R-CH2-COOH}\) фрагмент \(\ce{CH2COOH}\) приходит из малонового эфира, а R — из алкилгалогенида.
- У α-атома можно ввести не больше двух новых заместителей: три (как в 2,2-диметилпропановой кислоте) не ввести.
- Дигалогеналкан \(\ce{Br(CH2)_{n}Br}\) с двумя эквивалентами этилата натрия даёт циклоалкан-1,1-дикарбоксилат (циклы из 3–6 атомов), а затем — циклоалканкарбоновую кислоту.
Примеры
1. Два заместителя. Малоновый эфир последовательно алкилируют аллилбромидом и бензилбромидом (каждый раз с этилатом натрия), а гидролиз и декарбоксилирование дают 2-бензилпент-4-еновую кислоту.
2. Цикл. Малоновый эфир с двумя эквивалентами этилата натрия и 1,2-дибромэтаном даёт диэтилциклопропан-1,1-дикарбоксилат, а затем — циклопропанкарбоновую кислоту.
errorВторая группа COOEt уходит целиком
Из \(\ce{CH2(COOEt)2}\) в продукт переходят только группа \(\ce{CH2}\) и одна группа COOH; вторая уходит в виде \(\ce{CO2}\) и спирта.
edit_noteПопробуйте сами
Какой галогенид нужен для получения 4-фенилбутановой кислоты?
expand_moreПоказать решение
(2-Бромэтил)бензол \(\ce{C6H5CH2CH2Br}\).
Аминокислоты и дикислоты
Если заменить один атом водорода малонового эфира на ацетиламиногруппу, малоновый синтез из первой части урока даёт α-аминокислоты. А алкилирование α-бромэфиром приводит к замещённым янтарным кислотам. Так из простых реагентов получают важные природные соединения.
Как расширить схему
- Ацетамидомалонат \(\ce{AcNHCH(COOEt)2}\) с этилатом натрия и алкилгалогенидом, а затем кислота при нагревании (гидролиз амида и эфиров, декарбоксилирование) дают α-аминокислоту \(\ce{RCH(NH2)COOH}\).
- Малонат (или метилмалонат) с α-бромэфиром даёт триэфир, а кислота при нагревании — замещённую янтарную кислоту.
- Малонат с акцептором Михаэля (урок 293) даёт производные глутаровой кислоты.
- Другой путь к α-аминокислотам — синтез Штреккера (урок 241).
Примеры
1. Фенилаланин. Ацетамидомалонат с этилатом натрия и бензилхлоридом, а затем кислота при нагревании дают фенилаланин.
2. Янтарная кислота. Малоновый эфир с этилбромацетатом в присутствии этилата натрия, а затем кислота при нагревании дают янтарную кислоту.
errorα-Бромэфир даёт 1,4-дикислоту
Атом углерода малоната и α-атом бромэфира оказываются соседями, и две группы COOH разделены двумя атомами, как в янтарной кислоте.
edit_noteПопробуйте сами
Какую аминокислоту даст ацетамидомалонат с иодметаном?
expand_moreПоказать решение
Аланин.
push_pinГлавное
Малоновый эфир (\(pK_a\) 13) депротонируется этилатом; енолят алкилируется один или два раза. Гидролиз и нагревание дают замещённую малоновую кислоту, которая теряет \(\ce{CO2}\) → \(\ce{RCH2COOH}\) или \(\ce{R2CHCOOH}\). План: в целевой кислоте α-атом — бывший \(\ce{CH2}\) малонового эфира, его заместители (не больше двух) пришли из RX. С дигалогеналканами получаются циклоалканкарбоновые кислоты, из ацетамидомалоната — α-аминокислоты, с α-бромэфирами — замещённые янтарные кислоты.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.