Α.Π.Α.Υ. ΚΑΡΒΟΞΥΛΙΚΩΝ ΟΞΕΩΝ

Transcript

1 Α.Π.Α.Υ. ΚΑΡΒΟΞΥΛΙΚΩΝ ΟΞΕΩΝ Όλα τα παράγωγα καρβοξυλικών οξέων µπορούν να συντεθούν από καρβοξυλικά οξέα, µέσω αντίδρασης πυρηνόφιλης άκυλο υποκατάστασης (ΑΠΥΑ).

2 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ ΜΕ SCl 2 ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ: ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ:

3 ΑΣΚΗΣH: To οξάλυλο χλωρίδιο (ClCCCl) χρησιµοποιείται σήµερα στη θέση του SCl 2. Σε αυτή την περίπτωση αποβάλονται αέριο C 2 και C. Μπορείτε να σχεδιάσετε ένα παρόµοιο µηχανισµό? R H Cl Cl R H Cl Cl H R Cl Cl R Cl + C + C + Cl R Cl Cl R Cl Cl

4 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΑΝΥΔΡΙΤΩΝ ΟΞΕΩΝ 1. Με αφυδάτωση καρβοξυλικών οξέων σε υψηλές θερµοκρασίες (µόνο οξικό οξύ και κυκλικούς ανυδρίτες) 2. Αντίδραση ακυλοχλωριδίων µε καρβοξυλικά άλατα. Μέθοδος κατάλληλη και για µικτούς ανυδρίτες: ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ:

5 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΕΣΤΕΡΩΝ ΑΠΟ ΚΑΡΒΟΞΥΛΙΚΑ ΟΞΕΑ S N 2 υποκατάσταση καρβοξυλικών αλάτων µε αλκυλοιωδίδια: Παράδειγµα/Μηχανισµός:

6 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΕΣΤΕΡΩΝ ΑΠΟ ΚΑΡΒΟΞΥΛΙΚΑ ΟΞΕΑ Εστεροποίηση FISCHER: ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ:

7 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΑΜΙΔΙΩΝ ΑΠΟ ΚΑΡΒΟΞΥΛΙΚΑ ΟΞΕΑ Απευθείας αντίδραση αµµωνίας µε καρβοξυλικά οξέα δίνει άλατα: Η σύνθεση επιτυγχάνεται εύκολα από χλωρίδια (αλλά και ανυδρίτες και εστέρες):

8 ANΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ

9 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ ΜΕ SCl 2 ΥΔΡΟΛΥΣΗ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ ΣΕ ΚΑΡΒΟΞΥΛΙΚΑ ΟΞΕΑ Παράγεται ένα ισχυρό οξύ (HCl) ΑΛΚΟΟΛΥΣΗ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ ΣΕ ΕΣΤΕΡΕΣ Παρουσία µιας βάσης (πυριδίνη) το οξύ εξουδετερώνεται

10 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Ίδιος µε το µηχανισµό υδρόλυσης χλωριδίων οξέων R R R N R H ίδια αντίδραση από την πλευρά µιας αλκοόλης: «Ακυλίωση Αλκοολών» Η ακυλίωση είναι ευαίσθητη σε στερεοχηµικές αλληλεπιδράσεις που χρησιµοποιείται π.χ., στην εκλεκτική ακετυλίωση πρωτοταγών αλκοολών:

11 ΑΜΙΝΟΛΥΣΗ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ ΣΕ ΑΜΙΔΙΑ Δεν χρησιµοποιείται πυριδίνη σε αυτή την περίπτωση αφού ένα 2 ο ισοδύναµο αµίνης παίζει το ρόλο εξουδετέρωσης του παραγόµενου HCl. Πρωτοταγείς και Δευτεροταγείς αµίνες συµµετέχουν στην αντίδραση και παράγουν Ν- υποκατεστηµένα και Ν,Νδιυποκατεστηµένα αµίδια. Ο µηχανισµός είναι ευθέως ανάλογος της υδρόλυσης ενός χλωριδίου και περιλαµβάνει τρία στάδια (1) πυρηνόφιλη προσβολή (2) απώλεια αποχωρούσας οµάδας και (3) µεταφορά πρωτονίου

12 ΑΝΑΓΩΓΗ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ ΣΕ ΠΡΩΤΟΤΑΓΕΙΣ ΑΛΚΟΟΛΕΣ Και τα δύο αντιδρώντα είναι ιδιαίτερα δραστικά και η αντίδραση γίνεται σε χαµηλή θερµοκρασία (µέχρι και -78 ο C) σε αιθερικούς διαλύτες (ΤΗF, Et 2 ). H 2 ή Η 3 Ο + στο τέλος της αντίδρασης λειτουργεί ως πηγή πρωτονίων ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η αντίδραση δεν µπορεί να σταµατήσει στο στάδιο της αλδεΰδης η οποί είναι εξίσου δραστική:

13 ΕΚΛΕΚΤΙΚΗ ΑΝΑΓΩΓΗ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ ΣΕ ΑΛΔΕΥΔΕΣ τρις(τερτ-βουτόξυ)λιθιοαργιλιοϋδρίδιο To ενδιάµεσο άλας είναι σταθερό και δεν σπάει Al Το χλώριο παραµένει στη θέση του, η αλδεΰδη δεν παράγεται παρά µόνο µετά την υδατική κατεργασία R Cl H Στερεοχηµικά παρεµποδισµένο

14 ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ ΜΕ ΟΡΓΑΝΟΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ Τα χλωρίδια µε αντιδραστήρια Grignard δίνουν τριτοταγείς αλκοόλες. Οι ενδιάµεσες κετόνες που παράγονται είναι δραστικές και αντιδρούν περαιτέρω: ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Το χλωρίδιο οξέως δίνει σε δυο στάδια το προϊόν πυρηνόφιλης άκυλο υποκατάστασης Η Ενδιάµεση κετόνη δίνει τη γνωστή αντίδραση πυρηνόφιλης προσθήκης

15 ΕΚΛΕΚΤΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ ΜΕ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ GILMAN Aντιδραστήριο Gilman Αιθερικός Διαλύτης (ΤΗF, Et 2 ) -78 o C (Dialkyl Lithium Cuprate) Ο δεσµός R-Cu έχει µεγαλύτερο οµοιoπολικό χαρακτήρα (είναι λιγότερο πολωµένος από τον αντίστοιχο R-Mg ή R-Li). Η εκλεκτικότητα αυτής της αντίδρασης οφείλεται στη χαµηλή δραστικότητα των αντιδραστηρίων Gilman που αντιδρούν γρήγορα µε ακυλοχλωρίδια αλλά αργά µε κετόνες Σηµειώστε ότι καρβοξυλικά οξέα, εστέρες, αµίδια, ακόµα και ανυδρίτες είναι αδρανείς κάτω από αυτές τις συνθήκες Tα αντιδραστήρια Gilman παρασκευάζονται από τα αντίστοιχα R-Li µε CuI

16 ΣΥΝΟΨΗ ANΤΙΔΡΑΣΕΩΝ ΧΛΩΡΙΔΙΩΝ ΟΞΕΩΝ R Ar Ar-H AlCl 3 xs ακούγεται ως excess

17 ΑΣΚΗΣΕΙΣ Δώστε τα ενδιάµεσα στάδια και αντιδραστήρια για τον παρακάτω µετασχηµατισµό:

18 ANΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΥΔΡΙΤΩΝ ΟΞΕΩΝ Πλήρης αντιστοιχία µε τις αντιδράσεις χλωριδίων οξέων. Η αποχωρούσα οµάδα είναι ένα καρβοξυλικό ανιόν και το παραπροϊόν ένα καρβοξυλικό οξύ που δεν απαιτεί όµως εξουδετέρωση µε πυριδίνη.

19 ΑΚΕΤΥΛΙΩΣΗ ΜΕ ΟΞΙΚΟ ΑΝΥΔΡΙΤΗ Επειδή το µισό αρχικό υλικό ενός ανυδρίτη χάνεται ως παραπροϊόν, γενικά δεν προτιµώνται σε αντιδράσεις πυρηνόφιλης ακυλο υποκατάστασης και στη θέση τους βάζουµε τα χλωρίδια οξέων Εξαίρεση είναι ο οξικός ανυδρίτης ο οποίος χρησιµοποιείται ευρέως για την ακετυλίωση αλκοολών και αµινών: Παραδείγµατα από τη σύνθεση γνωστών φαρµάκων φαίνονται δίπλα: ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η οξική (ακέτυλο, acetyl, CH 3 C) οµάδα συντοµογραφείται ως «Ac». Άρα, το οξικό οξύ µπορεί να το βρείτε ως AcH και τον οξικό ανυδρίτη ως Ac 2 και καλό είναι να το θυµόσαστε.

20 ΣΥΝΘΕΣΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΕΣΤΕΡΩΝ

21 ΣΥΝΘΕΣΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΜΙΔΙΩΝ

22 ΣΥΝΘΕΣΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΝΙΤΡΙΛΙΩΝ