Синтезы на основе малонового эфира — Органическая химия для олимпиад

Синтезы на основе малонового эфира

8 заданий

Схема синтеза

linkОпора

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

  1. Этилат натрия превращает малоновый эфир в енолят, а алкилгалогенид даёт \(\ce{RCH(COOEt)2}\).
  2. Для второго заместителя повторяют обработку этилатом натрия и вторым алкилгалогенидом.
  3. Кислота при нагревании (или NaOH, затем кислота и нагревание) гидролизует эфир; малоновая кислота теряет \(\ce{CO2}\), и получается \(\ce{RCH2COOH}\).
  4. Обратная задача: в кислоте \(\ce{R-CH2-COOH}\) фрагмент \(\ce{CH2COOH}\) приходит из малонового эфира, а R — из алкилгалогенида.
  5. У α-атома можно ввести не больше двух новых заместителей: три (как в 2,2-диметилпропановой кислоте) не ввести.
  6. 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.
Малоновый эфир с бензилбромидом даёт после гидролиза и декарбоксилирования 3-фенилпропановую кислоту
Малоновый эфир с бензилбромидом даёт после гидролиза и декарбоксилирования 3-фенилпропановую 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.

Два заместителя у одного атома
Два заместителя у одного атома

2. Цикл. Малоновый эфир с двумя эквивалентами этилата натрия и 1,2-дибромэтаном даёт диэтилциклопропан-1,1-дикарбоксилат, а затем — циклопропанкарбоновую кислоту.

Дигалогенид замыкает трёхчленный цикл
Дигалогенид замыкает трёхчленный цикл

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

  1. Ацетамидомалонат \(\ce{AcNHCH(COOEt)2}\) с этилатом натрия и алкилгалогенидом, а затем кислота при нагревании (гидролиз амида и эфиров, декарбоксилирование) дают α-аминокислоту \(\ce{RCH(NH2)COOH}\).
  2. Малонат (или метилмалонат) с α-бромэфиром даёт триэфир, а кислота при нагревании — замещённую янтарную кислоту.
  3. Малонат с акцептором Михаэля (урок 293) даёт производные глутаровой кислоты.
  4. Другой путь к α-аминокислотам — синтез Штреккера (урок 241).
\[\ce{RCH(COOEt)2 ->[\ce{H3O+}, t] RCH2COOH + CO2}\]

Примеры

1. Фенилаланин. Ацетамидомалонат с этилатом натрия и бензилхлоридом, а затем кислота при нагревании дают фенилаланин.

Аминокислота из малонового синтеза
Аминокислота из малонового синтеза

2. Янтарная кислота. Малоновый эфир с этилбромацетатом в присутствии этилата натрия, а затем кислота при нагревании дают янтарную кислоту.

α-Бромэфир даёт 1,4-дикислоту
α-Бромэфир даёт 1,4-дикислоту

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 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.