Нарощування вуглецевого ланцюга

НАРОЩУВАННЯ вуглецевого ланцюга

При синтезі сполуки, що містить більше число атомів вуглецю, ніж вихідна речовина, слід скористатися реакціями, в яких молекула вихідної сполуки ускладнюється на один атом або групу атомів вуглецю. Вирішуючи питання про те, скільки атомів вуглецю можна одночасно вводити в молекулу і якими шляхами побудови вуглецевого ланцюга скористатися, зручно вдатися до методу «фрагментації».

Наприклад, ми хочемо синтезувати бутанон-2 (метил-етил кетон) з етанолу. плануючи

синтез в зворотному порядку, спробуємо уявити собі ті фрагменти, т. е. групи атомів вуглецю, які можуть бути використані для побудови заданої четирехуглеродной ланцюга з функціональною групою у другого атома вуглецю. Нижче наводиться кілька можливих наборів фрагментів:

Слід враховувати, що функціональна група в цільовому з'єднанні знаходиться не у кінцевого атома вуглецю.

Тепер питання ставиться так: за допомогою яких реакцій можна зв'язати молекули, які відповідають цим фрагментами, щоб отримати метилетилкетон або з'єднання, легко перетворюється в цей кетон? Тут потрібно використовувати знання простих органічних реакцій. Застосувавши відомі методи отримання кетонів для першого набору фрагментів отримаємо наступні можливі реакції:

Кожна з цих реакцій є взаємодія етілмагнійгалогеніда з сполукою, що містить два атоми вуглецю.

Далі потрібно вирішити, наскільки легко можна перейти від вихідної речовини (етанолу) до будь-якого з названих двууглеродних з'єднань. Ацетальдегід отримують з етанолу в одну стадію:

Хлористий ацетил синтезують в дві стадії:

Однак ацетонитрил, необхідний для здійснення реакції виходить, виходячи з етилового спирту або з неорганічних речовин, не менше ніж в 3-4 стадії:

Отже, вигідніше за все в якості одного з можливих двууглеродних фрагментів вводити в реакцію оцтовий альдегід або хлористий ацетил. Оскільки шлях, який передбачає використання оцтового альдегіду, дає кращий вихід (в разі хлористого ацетил реакція ускладнюється побічними процесами), бажано застосовувати альдегід. Обидва шляхи складаються з однакового числа стадій.

Для другого набору фрагментів необхідно, по-видимому, спочатку побудувати трехуглеродний фрагмент з вихідного етанолу. синтез тільки

одинвуглецевого фрагмента з етанолу потребують щонайменше трьох стадій, як було показано вище при отриманні ацетонітрилу. Оскільки є досить зручний трьохстадійний шлях синтезу цільового з'єднання за першим варіантом немає необхідності обговорювати далі другий варіант.

Ті ж міркування відносяться і до третього набору фрагментів так як він містить два одноуглеродних компонента.

Прийнявши рішення використовувати шлях необхідно обговорити, як можна синтезувати реагент Гриньяра і ацетальдегід. Альдегід отримуємо дегидрированием спирту, який за умовою задачі є в готовому вигляді.

Реактив Гриньяра готують з магнію і бромистого етилу. Останній можна отримати наступним чином:

Хлористий етил, який також можна було б застосувати для отримання реактиву Гриньяра, - газ і тому незручний в роботі.

І нарешті, завершивши складання схеми синтезу в зворотному порядку з використанням методу фрагментації, напишемо загальну схему в звичайному вигляді, починаючи з вихідної речовини.

1. Отримання реактиву Гриньяра:

2. Отримання альдегіду:

3. Реакція реактиву Гриньяра з альдегідом:

4. Дегидрирование спирту:

Обраний нами найбільш вигідний шлях синтезу бутанон-2 з етанолу не є єдино прийнятним. Є й інші шляхи, які також знаходять застосування.

Можливий, хоча практично не використовується, і інший шлях синтезу на основі варіанту

У табл. 1 наведені реакції, як правило, використовується для нарощування вуглецевого ланцюга молекули на один або кілька атомів вуглецю. Перелік цих реакцій, звичайно, не є вичерпним.

Таблиця 1 (див. Скан) Методи нарощування вуглецевого ланцюга