Stoff der 22. Vorlesung -...
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ORGANISCHE CHEMIE 1 22. Vorlesung, Dienstag, 09. Juli 2013 Harald Schwalbe Institut für Organische Chemie und Chemische Biologie Goethe Universität Frankfurt Tel.: +49 (0)69 7982 9130 Email: [email protected] Literatur zur 22. Vorlesung: -Vorlesungsskript -“Warren“ Stoff der 22. Vorlesung: Reaktionen ... I. Reaktionen der Carbonylgruppe I. mit C-Nukleophilen Enole und Enolate Michaeladdition Aldol
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ORGANISCHE CHEMIE 1
22. Vorlesung, Dienstag, 09. Juli 2013
Harald Schwalbe
Institut für Organische Chemie und Chemische Biologie
Goethe Universität Frankfurt
Tel.: +49 (0)69 7982 9130
Email: [email protected]
Literatur zur 22. Vorlesung:
-Vorlesungsskript
-“Warren“
Stoff der 22. Vorlesung:
Reaktionen
...
I. Reaktionen der CarbonylgruppeI. mit C-Nukleophilen
Enole und EnolateMichaeladditionAldol
Carbonylchemie
O
R´R
N-Nukleophile• Primäre Amine zum Imin
• Sekundäre Amine zum Enamin
• Hydrazin zum Hydrazon
• Hydroxylamin zum Oxim
C-Nukleophile
• Cyanid
• Grignard-Reaktion
• Organolithiumverbindungen
• Wittig-Reaktion (Ylid)
• Enolatreaktionen (C-Alkylierung)
• Enamine
• Enolester
• Silylenolether
• β-Dicarbonylverbindungen
• Cuprate
• Aldolreaktion
• Mannich-Reaktion
O-Nukleophile• Hydrolyse (H2O)
• Alkohole (R-OH)
• Enolatreaktionen (O-Alkylierung)
H-Nukleophile• Reduktionen
(LiAlH4, NaBH4)
S-Nukleophile• Thioalkohole (R-SH)
• Natriumhydrogensulfit (NAHSO3)
R H
O NaCNH2SO4
H2O
OH
R HNC
rac
R H
H OH
R
O
H+I -Ioder: LiAlH4
NaBH4
O
H H
+ H2OOH
H H
HO
Formaldehyd Hydrat
O
R H
EtOH OH
R H
OEt
HemiacetalHalbacetal
EtOH O
R H
OEt Et
Vollacetal
O
R H
+HS SH S S
R H
BF3·Et2O
(Bortrifluoridetherat)
O+ Na HSO3
HO SO3 Na
Schütteln,Eisbad
verdünnteSäure
C O R NH2+H+
C
OH
NHR
C N
R
HalbaminalHemiaminal
Imin
-H2O
H2N OH N
OH
Hydroxylamin Oxim
H2N NH2
Hydrazin
N
NH2
+ N
N
Hydrazon
O
+ R2NH
NR2
Enamin
- H2O
O
MgBr
2. H+, H2O
1.HO
, Ether
O
Li1.
2. H+, H2O
HO
+ LiOH
OPh3P CH2
+ Ph3PO
O 1. Base
R X
O
R
+
O
+
R
O
R
2.
O1. Base
R X
O
+
O
+
OR R R
2.
H
O
+ N
H
H+
N
N
2 diastereomere Produkte(voneinander trennbar)
C I
N
NMeI
I
I
Iminiumsalze
MeI
+
H
H
O
Ac2OO
O
+
O
O
HClO4
O
TMS-Cl
OTMS
+
OO
+ LiIBase
SiMe3
MeI
R
O O
1 2 3α
βK2CO3
Aceton,Rückfluss
R
O OK
MeIR
O O
Me
COOMe
R
O
MeONaCl, DMSO,H2O, 160 °C
COOMe
R
+ CO2
Me Cu Me Li
Methylcuprat
+
O O Li
Me
O
H
NaOH
Rückfluss
O
HH
2
OH
- H2O
O
H
Aldol Crotonaldehyd
O
Me2NH, H2CO
kat. HCl
O
NMe2
O
OEt EtO
O O
β-Ketoester
21. NaOEt, EtOH
2. H2O
OO
OEtH
EtOOEt
O
O
HexandisäurediethylesterAdipinsäurediethylester
1. NaOEt, EtOH
2. H2O
O
R
+
O
R´ R R´
O OBase
Enon 1,5-Dicarbonylverbindung
• Claisen-Esterkondensation
• Dieckmann-Kondensation
• Michael-Addition
• Karpcho-Decarboxylierung
Die Wittig Reaktion
Enole
O O O OH
70 % 30 %
Dimedon (5,5-Dimethoxycyclohexan-1,3-dion)
Keto-Enol-Tautomerie
O OH
0.001 %
Aceton: Cyclohexanon: O OH
0.02 %
Katalyse der Einstellung des Keto-Enol-
Gleichgewichts
O
HH
H O
H
HProtonierung desCarbonyl-Sauerstoffs O
HH
H
O
H
H
Abspalten einesProtons vom α-C O
H
H
+ H3O
H+-Katalyse:
Katalyse der Einstellung des Keto-Enol-
Gleichgewichts
OH--Katalyse:
O
HH
O H
O
H
H O
H
Enolat
OH
H
+ HO
Abspalten einesProtons vom α-C
Vergleich der Aziditäten der Keto- und der
Enol-Form
Keto-
O
HH
OH
H
Enol-
Deprotonierung
O
H
O
H
Enolat
Keto-
Enol-
∆G0Keto
∆G0Enol
E
Elektronenverteilung im Enolat I
O
H
α-C
Oxianion
O
H
Carbanion
Elektronenverteilung im Enolat II
HOMO
O O
HOMO
Allylsystem Enolatsystem
Elektronendichteam α-C größer
Chemie des Enols/Enolatanions
OH+
OH OH
+
Z
OH
+
E
Säurekatalysiert:
O OHO O
+
Z
O
+
E
Basenkatalysiert:
Deprotonierung unter kinetischer oder
thermodynamischer Kontrolle
∆G
RKT
A
B
∆∆∆∆G‡B
B´
∆∆∆∆G‡B´
∆∆∆∆∆∆∆∆G‡B,B´
Deprotonierung unter kinetischer oder
thermodynamischer Kontrolle
OB
OO
Z
O
+
E
B
TD-Kontrolle kinetische Kontrolle
Base: NaOEt/Ethanol
Temperatur: hoch
Gleichgewichtsreaktion
Base: LDA
Temperatur: niedrig (-78°C)
kinetisch kontrollierte Reaktion
LDA:
N Li
Acidität ausgewählter org. Verb.
O
OH
pKa
5O O
HDeprotonierung
9
pKa
OH 18
O
H
20
O
O
H
25
O O
O
HO
O
O
O
H
11
13
Butan 38-40
LDA 36
Acetonitril 25
H
NC
O
O9
H
NO2
9
H
O2N NO24
Acidität ausgewählter org. Verb.
O
OH
pKa
5O O
HDeprotonierung
9
pKa
OH 18
O
H
20
O
O
H
25
O O
O
HO
O
O
O
H
11
13
Butan 38-40
LDA 36
Acetonitril 25
H
NC
O
O9
H
NO2
9
H
O2N NO24
Alkylierung von Enolaten: C-Alkylierung
O 1. Base
R X
O
R
+
O
+
R
O
R19 20 ent-20
Produkte der C-Alkylierung
2.
O
H
B
O
R X
O
R
+ BH + X
Alkylierung von Enolaten: O-Alkylierung
O1. Base
R X
O
+
O
+
O
21 22-Z 22-E
Produkte der O-Alkylierung
R R R
2.
Vergleich von C- und O-Alkylierung
O O
Vergleich von C- und O-Alkylierung
O O
O O
harte Lewis-Base
weiche Lewis-Base
Vergleich von C- und O-Alkylierung
O 1. Base
R X
O
R
+
O
+
R
O
R19 20 ent-20
Produkte der C-Alkylierung
2.
O1. Base
R X
O
+
O
+
O
21 22-Z 22-E
Produkte der O-Alkylierung
R R R
2.
Nukleophil
Elektrophil
Elektrophil
HSAB-Prinzip
O: (CH3)3SiCl(TMS-Cl,Trimethylsilylchlorid)
O
R Cl
O
R O R
O
hart
Produkte
OTMS
Silylenolether
O
O
R
Enolester
C: Alkyliodide (R-I)Alkylbromide (R-Br) weich
hartes Seite des Nukleophils reagiert mit hartem Elektrophilweiche Seite des Nukleophils reagiert mit weichem Elektrophil
Beispiel
OEt
O O
H
B
K2CO3
OEt
O OK+
O-Alkylierung
C-Alkylierung
Beispiel
OEt
O O
H
B
K2CO3
LöMi,100°CnBu-X OEt
O O
Bu
C-Alkylierung:
OEt
O O
O-Alkylierung:
Bu
Stereochemieunbestimmt
OEt
O OK+
O-Alkylierung
C-Alkylierung
Beispiel
OEt
O O
H
B
K2CO3
LöMi,100°CnBu-X OEt
O O
Bu
C-Alkylierung:
OEt
O O
O-Alkylierung:
Bu
Stereochemieunbestimmt
OEt
O OK+
O-Alkylierung
C-Alkylierung
LöMi X C-Alkylierung O-Alkylierung
Dimethylformamid
(DMF)Cl 54 % 46 %
DMF I 99 % 1 %
Aceton Cl 90 % 10 %
Acidität ausgewählter org. Verb.
O
OH
pKa
5O O
HDeprotonierung
9
pKa
OH 18
O
H
20
O
O
H
25
O O
O
HO
O
O
O
H
11
13
Butan 38-40
LDA 36
Acetonitril 25
H
NC
O
O9
H
NO2
9
H
O2N NO24
1,3-Dicarbonylverbindungen
R
O O
H H
1 2 3α
β
pKa ~10 pKa ~20
K2CO3
Aceton,Rückfluss
R
O O
R
O O
R
O OK
MeIR
O O
Merac
Methylierung und Decarboxylierung
OEt
O O
R
NaOH
H2O O
O O
RVerseifungeines Esters
Methylierung und Decarboxylierung
OEt
O O
R
NaOH
H2O O
O O
RVerseifungeines Esters
O
R
+ CO2
OH+
R
Methylierung und Decarboxylierung
OEt
O O
R
NaOH
H2O O
O O
RVerseifungeines Esters
O
R
+ CO2
H+
O
O O
R
HOH
R
+ CO2
OH+
R
O O
O ONaOEt
EtOHO O
O O
Na
+ BrBr
Intramolekulare Doppelalkylierung
O O
O ONaOEt
EtOHO O
O O
Na
+ BrBr
O O
O O
H
+ NaBr
Br
Intramolekulare Doppelalkylierung
Intramolekulare Doppelalkylierung
O O
O ONaOEt
EtOHO O
O O
Na
+ BrBr
O O
O O
H
+ NaBr
O O
O O
Br
- H+
O O
O O
+ NaBr
Na
Br
![Kurzbeschreibung Punkte · Kalium- trioxalatoferrat(III)- trihydrat, K 3[Fe(C 2O 4) 3] • 3 H 2O Chemikalien : 5,3 g FeCl3• 6 H2O 12 g K2C2O4• H2O Geräte : 1 Porzellantrichter](https://static.fdokument.com/doc/165x107/60685fad48f6fe6cee04b0b0/kurzbeschreibung-punkte-kalium-trioxalatoferratiii-trihydrat-k-3fec-2o-4.jpg)
