2. Gruppe: Carbonsäuren und · PDF filePh O Cl RCl O Bu2CuLi 2 BuMgBr R 1 O ONa R2 O Cl...
9
R O O H H O R O [RCO 2 H] R O O R O O R O O O O X O X O R Cl O R O O O R R OR' O R NR 2 O R O O Et Me CH 2 OH KMnO 4 Et Me CO 2 H R O 3 RCO 2 H R CH 3 O R O OH I 2 NaOH OH R O I I R O I R O I I I R O OH HCI 3 + OH 2. Gruppe: Carbonsäuren und Derivate 1) Eigenschaften der Carbonsäuren: Carbonsäuren gehen Wasserstoff- brückenbindungen ein. RCO 2 H + H 2 O RCO 2 + H 3 O pK a = 5 vgl. pK a (H 2 O) = 16 stabilisiert durch Mesomerie K a = [RCO 2 ] [H ] Bsp.: Säure pK a 4.76 2.86 1.29 0.65 -0.60 4.86 5.05 Reaktivität der Carbonylgruppe: Reaktivitätsskala: > > > > 2) Synthesen von Carbonsäuren: A) Oxidationsreaktionen: 1. oxidative Aufarbeitung 2. + HCCI 3 (Haloform- Reaktion) 3. 1 CH 3 CO 2 H ClCH 2 CO 2 H Cl 2 CHCO 2 H Cl 3 CCO 2 H F 3 CCO 2 H Pr-CO 2 H t-Bu-CO 2 H
Transcript of 2. Gruppe: Carbonsäuren und · PDF filePh O Cl RCl O Bu2CuLi 2 BuMgBr R 1 O ONa R2 O Cl...
RO
O H
H OR
O
[RCO2H]
R
O
O
R
O
OR
O
O
O O
X
O
X
O
R Cl
O
R
O
O
O
R R OR'
O
R NR2
O
R O
O
Et
Me
CH2OHKMnO4
Et
Me
CO2H
R
O3RCO2H
R CH3
O
R
O
OH
I2NaOH
OH
R
O
I IR
O
IR
O
I
I
I
R
O
OHHCI3+
OH
2. Gruppe: Carbonsäuren und Derivate
1) Eigenschaften der Carbonsäuren:
Carbonsäuren gehen Wasserstoff-brückenbindungen ein.
RCO2H + H2O RCO2 + H3O pKa= 5 vgl. pKa(H2O) = 16
stabilisiert durch MesomerieKa=
[RCO2 ] [H ]
Bsp.:
Säure
pKa 4.76 2.86 1.29 0.65 -0.60 4.86 5.05
Reaktivität der Carbonylgruppe:
Reaktivitätsskala:
> > > >
2) Synthesen von Carbonsäuren:
A) Oxidationsreaktionen:
1.
oxidativeAufarbeitung
2.
+ HCCI3 (Haloform-Reaktion)
3.
1
CH3CO2H ClCH2CO2H Cl2CHCO2H Cl3CCO2H F3CCO2H Pr-CO2H t-Bu-CO2H
CH3O2N∆
HO
ArCH2XNaCNDMF
ArCH2CN OH
BrMg
MgBrCO2
OH H CO
Me
OH
MeHH2SO4
CO
N N
RO
OHR
O
O
H
H
H
-H
R
O
OR'
Me
O
OEt
Me
HOH
Me
OO
O
H
EtMe
H
ROH
OH
O
R
O
OR'
H
Me
H2O
CO2MgBr
O2N CO2H
ArCH2CO2H
R-OH
H2O
R'O
H
HO2CCO2H
O
O
COH2O
O
OR
CO2H
NH
O
R
HOOH
OR'
H
R
HOOH2
OR'
ArCO2H
Me
CO2H
O HH
Et Me
H
4.K2Cr2O7, H2SO4
5.50%ige HNO3
V2O5, 60°C60%
B) Substitutionsreaktionen
oder NaOOH(Radziszewski - Reaktion)
Die Koch - Haaf - Reaktion:
vgl. mit der Ritter - Reaktion:
+
3 Reaktionen mit Nucleophilen
3.1 Mechanismus der Reaktion von CarbonsäurenSäurekatalyse
Baseninitiierte Katalyse
+
=> Verseifung
22. Gruppe: Carbonsäuren und Derivate
Synthese einestertiären Amids
R
O
OH
R
O
OH
O
O
O
OMe
O
BuLi
LiAlH4
H
R O
O
MgBr
R O
O
AlH
HH
Li
R
O
NH
OMe
PhMgBr
R
O
OH
SOCl2
R
O
O H Cl
O
O
Cl
H
O
NMe2 Cl
O
O
Cl
H
Cl
Me2N
Cl
R
OO
H
Li
Bu Li
R
O
Ph
MgX
NH
O Me
R
O
Cl
C O
Cl
O
O O
BrMg
O
O
O
Cl
H NMe2
H
Me2N
R
OO
Cl
R
O
O
O
O
Cl
R Bu
O OLiLi
Cl
R O AlH2
O H
H2O
H2O
H2O
Cl
H3O
R Ph
O
O
O
O
Cl
H NMe2
R
O
Cl
O
R H
O
CO2H
R Bu
O
CO
CO2
LiAlH4 RCH2OH
Spezielle Mechanismen:
sterisch gehinderte Ester
H2SO4 cc.
-MeOH
Andere nucleophile Additionen
3.2 Reaktionen von Carbonsäurechloriden
Darstellung von Carbonsäurechloriden:
oder (COCl)2Oxalylchlorid
+ CO + CO2 (mit Oxalylchlorid)
DMF kann als Katalysator für die Reaktion verwendet werden : Vilsmeier - Reagenz:
+ SO2 + HCl (mit Thionylchlorid)
+ + + HCl
+
+ RCOCl + DMF
32. Gruppe: Carbonsäuren und Derivate
unter den Reaktionsbedingungen ist das tetraedrischeIntermediat stabil
Ph
O
Cl
R Cl
O
Bu2CuLi
2 BuMgBr
R1
O
ONa R2
O
Cl
R
O
OH
H O OEt
O O
R
O
OEt
R
O
OEt
Cl
O
OEt
N
NMe2
H O H
O O
Ph
Bu Bu
OH
Ph
O
Bu
BuOH
N
Et3N
Et2O
R1
O
O
O
R2
R
O
Ot-Bu
H
O
Cl
R
O
OBu
R
O
OBu
R O OEt
OO
R1
O
O R2
O
O
Katalyse mit DMAP
+ t-BuOH + HCl
Säurechloride reagieren mit zahlreichenNucleophilen: HNR2, HSR, H2N-NH2, ....
Reaktion von Säurechloriden mit metallorganischen Reagenzien
reagiert nicht mehr mit Kupfer - Organylen
3.3 Reaktionen der Carbonsäureanhydride
Darstellung
2 2
++
Synthese von gemischten Anhydriden:
+ + HNEt3 Cl
stabiles gemischtes Anhydrid
Formylierungsreaktion: oder sind nicht stabil, aber
kann hergestellt werden
3.4 Carbonsäureester
Carbonsäureester sind schwache Elektrophile
Umesterung:
+ BuOH + EtOHBuONa kat.
Verwendung in der Synthese:
Ti(Oi-Pr)4 (Kat.)
42. Gruppe: Carbonsäuren und Derivate
Pyr
H2 / Pd / C
RO
NH2
R' CO2H
NH2
RO
N R2
R1
H2N CO2H
R OR'
O
H2N CO2H
MeOH
H
O
O
OH
∆
CO2H
NH2
PhCH2O Cl
O
LiAlH4
Et3N
RO
OH
MeOH
K2CO3
RO
N R1
R2
O
O
O O
O
RCH2OH
THF
Boc
BnO NH
CO2H
HHO
MeOH
H
OH
O NH
CO2H
O
R'NH
CO2H
NH2
R2O
R
N
R2
R1
O
Boc
MeO Me
O
CbzHN CO2H
HN CO2H
H2N CH2CO2H
H2N CH2CO2H
H+
Ester können auch als Schutzgruppe verwendet werden:
+
Sdp.: 57 °C
Reduktion von Estern:
oder LiBH4selektiv für Ester, Säuren werden nicht reduziertBH3 reduziert Carbonsäuren aber nicht Estern
3.5 Carbonsäureamide (Proteine, Peptide, Nylon, Perlon,...)
+ NH3 schwierige Reaktion
Peptidsynthese: Problem: Unselektivität bei der Amidbildung und Racemisierung
+ + H2O
Die Verwendung von Schutzgruppen ist notwendig:
Schützung der Aminfunktion:
a)
physikalischeRotationsbarrierevon 80 - 90 kJ/mol
Z oder Cbz
Chlorameisen-säurebenzyl-ester
b)
tBu tBu
tBu
5
oder H
2. Gruppe: Carbonsäuren und Derivate
Entschützungen sind orthogonal
BocHN CH2CO2H
R OH
O
R OH
O
R OTs
H2N CO2H
Me
H2NO
NH
CO2H
Me
ROH
N N NN
O
DCC
N C N c-Hexc-Hex
DMSOKCN
Me3SiCl
BocHN
HN
O
CO2H
Me
R CN
OMe
OMe
N C OSCl
OO
DMF
RCN
CONHSO2ClOMe
OMe
F3CCO2H
NN
O
R
Im
R
O
NHR1
R
O
O
N
NH
c-Hex
c-Hex
DMF
NO
OSO2
Me2N
OMe
OMe
H2N
O
HN CO2H
Me
O
R Im
CNOMe
OMe
O
HN
NH
c-Hex
c-Hex
Aktivierung der Carbonylgruppe von Carbonsäuren:
+ - CO2
- ImH
a)
b)+
Dicyclohexylcarbodiimid
R1-NH2
+
Harnstoff
Synthese von
1) DCC
2) - CO2, -
Glycyl - Alanin3.6 Reaktionen der Carbonitrile
Darstellung (Nitrile sind auch durch Dehydratisierung von Carbonsäureamiden zugänglich):
generelle Methode:NaI (Kat.), NaCN
J. Org. Chem. 1981, 46, 2985
Bsp.:
Chlorsulfonylisocyanat 30 °C
6
- SO3- DMF
2. Gruppe: Carbonsäuren und Derivate
CO2Me
MgBr
MgXBu
R C N
TsCN
ClCN
LiAlH4
CO2Me
CN
Bu CN
R C NH
R C N HMeOH
MeMe
Br
OH
OH2
Br
HMeMe H
MeMe
HN
Br
Me
O
H
H2 SO
4
CH3 CN
R
O O
OH R
O O
O
H
RCH2NH2
R
R'N
MgX
R
OMe
NH2
HMe
Me HBr
Me H
Br
HN
HMe
O
Me
Cl
R
OH
NH 3
H3O
N
H 2O
R
MeO
NH
R
R'O
RNH
NH2
H
Br
N
HMe Me
R
O
CH3
R
OMeOMe
OMe
Reaktionen
R'MgX
Säurekatalyse
Amidin
Orthoester
Imidat
MeOH (2 Äquiv.)
Base
Ritter - Reaktion
4. Abbau der Carbonylgruppe
72. Gruppe: Carbonsäuren und Derivate
(HCl)wasserfrei
O CO2H
RO
ONa
R OH
O
R OAg
O
R Br
R O
O
Br
AgO2C Br
Br2
R
O
OH
HN3H2SO4 R
HO OH
N N2
H
R
O
Cl R
O
N N2 R
O
N N2
N3
R
O
NH2 R
O
N
Br
NaOHBr2 Na
RO
OX
RO
O
HO
R NH
O
OH
R NH2
R N C O
R
O
NBr
H2O
2 R
R O
O
R O
O
RHN
O
OR'
RNCO
R-R
R O
OBr
Anti - Bredt-Molekül
Anode (-e )
DMF/ H2O2 2
- CO2
Hundsdiecker - Reaktion:
HgO/ Br2
hνR + CO2
+ R-Br
schwache Bindung
Acylhypobromid
Ketten-reaktion
+ CO2 + HgBr2
87%
Schmidt, Curtius, Hofmann - Abbau:
Schmidt:
RNH2 + CO2
CarbaminsäureCurtius:
RNH2 + CO2
Hofmann:
R'OH
82. Gruppe: Carbonsäuren und Derivate
Kolbe-Elektrolyse:
- H
Bredt - Regel: Doppelbindungen am Brückenkopf sind instabil
− CO2
RCH2CO2H
R
Br
CO2EtZn
Me
MeH
O
Cl NEt3
H2C C OO
O
O
R
NOH
R
ZnBr
CO2Et
C OMe
Me
H3O
Br
CO2HR
EtO
MCPBA
O
O OH
Cl
NOH2
R
HOEt
OZnBr
HS
NH3
OEt
OO
CN
OR
O
CO
C O
RSH
CO2
RCO2
NH3
RCO2
CN
N
HN
O
-H
HO H
R
EtO2CR1
OH
EtO
O O
O
O
RCO2H
NH2
Reformatzki - Reaktion:
R1CHO
5.2 Ketene:
Dimerisation
instabil
Pyrolyse vonAceton
Acetessigester
5.3 Lactone und Lactame:
Baeyer - Villiger -Synthese
Beckmann - Umlagerung
2. Gruppe: Carbonsäuren und Derivate
5. Reaktionen in der Seitenkette
5.1 αααα-Halogencarbonsäuren
Hell -Volhard - Zelinsky - Reaktion:
P/Br2
(2P + 3Br2 2PBr3)
9
Base
