Сложноэфирная конденсация Кляйзена
Механизм и движущая сила
linkОпора
- Урок 276. Еноляты: кислотность α-водорода, LDA — выбирать основание, кинетический и термодинамический енолят
- Урок 258. Присоединение — отщепление: общий механизм — рисовать тетраэдрический интермедиат
Конденсация Кляйзена похожа на альдольную реакцию (урок 282), но у сложного эфира есть уходящая группа (урок 258). Поэтому после присоединения енолята к группе C=O второй молекулы алкоксид-ион уходит, и получается β-кетоэфир. Реакция обратима, и её доводит до конца депротонирование продукта.
Как найти продукт конденсации Кляйзена
- Донор — α-атом сложного эфира \(\ce{RCH2COOEt}\), который этилат натрия превращает в енолят.
- Акцептор — группа C=O второй молекулы; из тетраэдрического интермедиата уходит этилат-ион.
- Продукт \(\ce{RCH2CO-CH(R)-COOEt}\) — β-кетоэфир: группы C=O и COOEt разделены одним атомом.
- Движущая сила: этилат-ион отрывает кислый атом водорода между двумя группами C=O, поэтому нужен целый эквивалент основания, а затем подкисление.
- Сложный эфир \(\ce{R2CHCOOEt}\) с одним α-атомом водорода с этилатом натрия не конденсируется: у продукта нет кислого атома водорода. Для него нужны более сильные основания (трифенилметилнатрий, LDA).
- Основание согласуют с эфиром: этилат — для этиловых эфиров, метилат — для метиловых; иначе пойдёт переэтерификация.
Примеры
1. Этилпропаноат. Две молекулы этилпропаноата с этилатом натрия после подкисления дают этил-2-метил-3-оксопентаноат.
2. Метилфенилацетат. Две молекулы метилфенилацетата с метилатом натрия после подкисления дают метил-3-оксо-2,4-дифенилбутаноат.
errorВ альдоле остаётся OH, в продукте Кляйзена — C=O
В альдольной реакции кислород акцептора остаётся в виде группы OH, а в конденсации Кляйзена он остаётся в группе C=O, а уходит алкоксид-ион. Продукт Кляйзена — β-кетоэфир.
edit_noteПопробуйте сами
Что даст этилбутаноат с этилатом натрия (затем кислота)?
expand_moreПоказать решение
Этил-2-этил-3-оксогексаноат.
Смешанная конденсация и кетоны
Два разных сложных эфира дают один продукт, если один из них не может быть донором, то есть не имеет α-атомов водорода. Кетон со сложным эфиром тоже даёт один продукт: кетон кислее и становится донором, а эфир — акцептором. Так получают 1,3-дикарбонильные соединения, которые затем легко алкилируются.
Как провести смешанную конденсацию
- Акцептор без α-атомов водорода — этилбензоат, этилформиат, диэтилкарбонат или диэтилоксалат; его берут в избытке.
- Кетон со сложным эфиром: енолят кетона (он кислее) служит донором, эфир — акцептором, и получается 1,3-дикарбонильное соединение.
- Кетон с этилформиатом даёт α-формилкетон (гидроксиметиленкетон), с диэтилкарбонатом — β-кетоэфир, с диэтилоксалатом — α,γ-дикетоэфир.
- 1,3-Дикарбонильный продукт алкилируют действием этилата натрия и алкилгалогенида по атому углерода между группами C=O.
Примеры
1. Формилирование. Циклогексанон с этилформиатом в присутствии этилата натрия даёт 2-(гидроксиметилен)циклогексанон.
2. Диэтилкарбонат. Этилацетат с диэтилкарбонатом \(\ce{(C2H5O)2CO}\) в присутствии этилата натрия даёт диэтилмалонат: у карбоната нет α-атомов водорода, и он служит только акцептором.
3. Диэтилоксалат. Ацетон с диэтилоксалатом в присутствии этилата натрия даёт этил-2,4-диоксопентаноат.
errorДонором становится самый кислый партнёр
Из двух партнёров енолят даёт тот, у которого α-атом водорода кислее: кетон (\(pK_a\) 19), а не сложный эфир (25). Эфир становится акцептором.
edit_noteПопробуйте сами
Что даст пропиофенон с диэтилкарбонатом в присутствии гидрида натрия?
expand_moreПоказать решение
Этил-2-метил-3-оксо-3-фенилпропаноат.
push_pinГлавное
Енолят сложного эфира атакует карбонил второй молекулы; из тетраэдрического интермедиата уходит алкоксид — получается β-кетоэфир. Равновесие невыгодно; его сдвигает депротонирование продукта (\(pK_a\) 11) алкоксидом, поэтому нужен целый эквивалент основания и кислотная обработка, а у эфира должно быть два α-H. Основание — тот же алкоксид, что в эфире. Смешанная конденсация однозначна, если акцептор без α-H: бензоат, формиат, карбонат, оксалат. Кетон с эфиром даёт 1,3-дикарбонильное соединение: енолят кетона — донор, эфир — акцептор.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.