丙二酸酯合成法(Malonic Ester Synthesi

2020-06-15 09:18:35 来源:引资文化552人评论

丙二酸酯合成法是一种有机合成法,将卤烷类化合物转变为羧酸化合物并增加两个碳原子。是利用丙二酸酯(1)$$\alpha$$ 位置上有酸性较大的氢(2)易发生脱羧反应等两大特性。

丙二酸酯合成法(Malonic Ester Synthesi

一般的酯类(图一),脱去一个氢后,负电荷能共振到羰基的氧上;而脱去一个氢的丙二酸酯(图二),负电荷则可被分散到一个碳原子及两个氧原子上,共有三个共振式。电荷越分散、非定域化(delocalized)的程度越高,对其结构稳定度越有帮助。

丙二酸酯合成法(Malonic Ester Synthesi

图一:乙酸乙酯,$$pKa=25$$

丙二酸酯合成法(Malonic Ester Synthesi

图二:丙二酸酯,$$pKa=13$$

由于丙二酸酯脱掉氢后会得到双边共振稳定的烯醇盐(enolate),丙二酸酯比一般的酯类酸性高了许多,所以可选用硷性较弱的 NaOEt $$(pKa=16)$$,即能脱除丙二酸酯上的氢。在此所选用的硷和溶剂通常和酯类上的烷氧基相同,避免发生酯交换反应,生成新的酯,增加产物的複杂性而难以分离。(图三)

丙二酸酯合成法(Malonic Ester Synthesi

图三

如图四中的式子,得到烯醇盐后,再加入卤烷。会进行取代反应烷基化,建立一个新的碳-碳键结。

丙二酸酯合成法(Malonic Ester Synthesi

图四

将化合物中的酯基官能基在硷性水溶液中水解(hydrolysis),可以将酯基酸化得到羧基。(如图五)

丙二酸酯合成法(Malonic Ester Synthesi

图五

最后,加热发生脱羧反应(decarboxylation),脱去一分子二氧化碳。(图六)

丙二酸酯合成法(Malonic Ester Synthesi

图六

另外,若是能在水解之前也可以再重複一次去质子/烷基化的动作,能够在此化合物的 $$\alpha$$ 位置上,引入另一个相同或不同的烷基。

若参与反应的卤烷为二卤化物,则可发生分子内丙二酸酯合成反应,并形成环状酸类。(如图七)在此情况下,反应亦称为 Perkin 脂环化合物合成(Perkin alicyclic synthesis)

丙二酸酯合成法(Malonic Ester Synthesi

图七、Perkin脂环化合物合成。

最后形成的化合物,可视为醋酸在 $$\alpha$$ 位置,建立新的碳-碳键结。此方法利用稳定的丙二酸酯进行反应,阶段式的引入需要的烷基,可避免多重烷基化,製造含有烷基的羧酸化合物。

参考资料 :

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