Студент − это не сосуд, который надо наполнить, а...

Студент − это не сосуд, который надо

наполнить, а факел, который надо зажечь

Л. Арцимович

Фенолы

http://www.google.ru/imgres?imgurl=http://dic.academic.ru/pictures/wiki/files/66/Benzyl-alcohol-3D-vdW.png&imgrefurl=http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/198465&usg=__8acpgn5OctU0aRLdnFtk91J-nMs=&h=1036&w=1100&sz=198&hl=ru&start=1&zoom=1&tbnid=71rv5wNWeKN6SM:&tbnh=141&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3D%25D0%25B1%25D0%25B5%25D0%25BD%25D0%25B7%25D0%25B8%25D0%25BB%25D0%25BE%25D0%25B2%25D1%258B%25D0%25B9%2B%25D1%2581%25D0%25BF%25D0%25B8%25D1%2580%25D1%2582%26um%3D1%26hl%3Dru%26lr%3D%26sa%3DG%26tbs%3Disch:1,isz:l&um=1&itbs=1

Номенклатура

Способы получения фенола

• Сплавлением натриевой соли бензолсульфокислоты с гидроксидом натрия

PhSO3Na + NaOH PhONa + NaHSO3


• Гидролиз галогенсодержащих бензолов

Cl

+

CH

Cl OH

OH

OH + Cl


• Из солей диазония[Ph-N+N]Cl + Н2О

PhOH + N2 + НCl

• Из бензола

C6H6 + N2O PhOH + N2


• Кумольный метод

CH CH3

CH3

[O] CCH3

O OHCH3

H+

OH

+ CH3

CCH3

O

Кислотность

..O....

+ H

I II III IV

O O H..

O..

O.... ..

Фенол

Заря д делокализован

.... ..

....

..

..

+

Более сильная кислота

Более слабое основание

Свойства фенолов

C6H5OH + NaOH C6H5O + H 2ONa+

C6H 5OH + C2H5ONa C6H5O Na + C2H5OH+

Растворим в воде

Более сильная кислота

Более слабая кислота. Малорастворима в воде

+ H2CO3+ Na HCO3Ar OHAr O Na

+ +

Реакция Вильямсона

ÑÍ 3

-Î

CH3O Î ÑÍ 3

Î

- Nà OSO2OCH3

NaOH SN2Î Í

CH3I

- NaI

Na

Ì åòî êñèáåí çî ë Àí èçî ë

SO2

+

+ -

Образование сложных эфиров

Фенилaцетат

NaOH, Н 2ООН

CH3СO О СОСН 3

СН3С

О

Сl

CH3 C

O

O

SO2Cl

SO2 O

Фенилбензолсульфонат

Свойства фенолов

• Фенольные соединения взаимодействуют с хлоридом железа (III) и образуют характерные цветные комплексы (качественная реакция)

Свойства фенолов• фенол окрашивает в красно-

фиолетовый цвет, крезол - в синий, резорцин - в темно-фиолетовый

ФенолыЭлектрофильное

замещение в ароматическом ядре

ГалогенированиеOH

H2O+ 3 Br2 + 3HBr

OH

Br

Br

Br

2,4,6-Трибромфенол

OH

Br Br

Br

Br2

OH2

O

Br Br

BrBr

Галогенирование

OH

+ Br2

ССl4+

OH

Br

OH

Brп-Бромфенол о-Бромфенол

Нитрование

OH

разб. HNO3, 20 oC

OH

NO2

NO2

+

п-Нитрофенол

о-Нитрофенол

OH

Сульфирование

OHо-Фенолсульфоновая кислота

п-Фенолсульфоновая кислота

H2SO4, 20 оС

H2SO4, 100 оС

OH

SO2OH

OH

SO2OH

H2SO4, 100 оС

Ипсо-замещение сульфогруппы

2,4-Фенолдисульфоновая кислота

ОН

2H 2SO4

-H 2O

ОН

SO2OH

SO2OH

3HNO3

-H2SO4, -H 2O

ОН

NO2

NO2

O2N

Нитрозирование

OHOH

NO

NaNO2

ClH

OH

NO

O

NOH

С-алкилирование и С-ацилирование

п-Крезол

CH3

Изобутилен

ОН

SEAr+ 2

H3C

H3CC CH2 C

CH3ОН

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

H3C C

2,6-Ди(трет-бутил)-4-метилфенол

H+

OH

+ CH3 C

O

OH

BF 3

OH

CH3 C Oп-Гидроксиацетофенон

Синтез фенолфталеина

COO

CO+ 2

OH

ZnCl2

100-105°CC O

C O

HO OH

+ H2O

Перегруппировка Фриса

O C CH3

O

OH

CCH3

O

AlCl3, Т +

п-Гидроксиацетофенон

о-Гидроксиацетофенон

OH

CCH3O

SEAr

Перегруппировка Кляйзена

OOH

T

Сочетание с солями диазония

+N = N OH + NaCl

4-Ãèäðî êñèáåí çî ë

+

..

Õëî ðèä áåí çî ëäèàçî í èÿ

N2Cl + O:..

Na

Реакция Кольбе-Шмитта

+

+

O

OOHC

Na

O

O

C

.. ..

O

O ..

O

O..+

+

..

+

Ýëåêòðî ô èë

..

..O

H

C

Êî ì ï ëåêñ

Na

..

CNa

ÎO Na

H Í àòðèåâàÿ ñî ëüñàëèöèëî âî é êèñëî òû

. .

Фенолформальдегидные смолы

ОН

+ С OН

Н

ОН

СН2ОНОН или Н+ ОН

ОН

....

ОН

СН2 ОН

Н2С ,O ОН

СН2СН2

СН2

ОН

СН2

НО СН2

СН2

....

::

::

::

СН2

Бисфенол А

OH

H+

2 +O

OH OH

Реакция Реимера-Тимана OH

ClH

OH

CHOCHCl2

O

-O

CHO

-

Салициловыйальдегид

CHCl3, NaOH

- - -OH + CHCl3 H2O + :CCl3 Cl + :CCl2

O O

CCl2

CHCl2

O.. ..

CCl2

Н

..

. . ....

Формилирование по Вильсмайеру

(CH3)2N C OH

+ POCl3 (CH3)2N C

H

O P ClCl

OCl

OH

OH

(CH3)2N C

H

O P Cl ClO

Cl+

OH

OH

C N(CH3)2H OPOCl2

+ HCl

OH

OH

CHO

H2O

Окисление

ОН

CrO3

H3O+

O

O

Фенолп-Бензохинон

ОНОН

CrO3

H3O+

OO

Пирокатехин о-Бензохинон

Окисление• Пространственно затрудненных

фенолов до феноксильных (ароксильных) радикалов осуществляется под действием гексацианоферрата (III) калия в бинарной системе бензол-вода, диоксида свинца PbO2, оксида серебра или другого одноэлектронного окислителя в индифферентной среде, а также электрохимически

Антиоксиданты

OH

C(CH3)3C(CH3)3

C(CH3)3

R

- RH

O

C(CH3)3C(CH3)3

C(CH3)3

Хиноловые эфиры

Восстановление

Фенол

ОН

3Н 2

Ni, T, P

ОН

Циклогексанол

Защита функциональных групп в органическом

синтезе

Использование защитных групп в синтезе

• В многостадийном синтезе, как правило, приходится иметь дело с полифункциональными соединениями


• Многие из функциональных групп должны сохраниться в неизменном виде в целевом соединении

• Цель защиты функциональных групп в синтезе – предотвращение их превращений в условиях проведения реакций


• При этом возникают проблемы:1) Не все функциональные группы совместимы в одной молекуле(нельзя получить магний- или литийорганическое соединение, содержащее в молекуле карбонильную функцию и т.д.)


Эфир -аминокислоты неустойчив - легко образует дикетопиперазин наряду с полимером


• При этом возникают проблемы: 2) Один и тот же реагент может

взаимодействовать с разными функциональными группами


• В рассмотренных ситуациях используют избирательную блокаду тех или иных функциональных групп, создавая так называемые защитные группы, маскирующие данную функцию


• Реакция Кневенагеля между ванилином и малоновой кислотой осложняется другими реакциями, связанными с наличием фенольной ОН-группы

С6Н5СНО + СН2(СООС2Н5)2 С6Н5СН=С(СООС2Н5)2 + Н2О


• ОН-группу ванилина блокируют, "защищают"


• Задача использования защитных групп включает два момента: создание защитной группы и удаление, после проведения необходимых изменений в молекуле

• Одну и ту же функциональную группу можно защитить различными способами

Способы создания и удаления защитных групп для спиртов


• Конкретную защитную группу выбирают с учетом реагентов и условий реакции так, чтобы в этих условиях защитная группа не разрушалась


• Группа ТНР устойчива в щелочных условиях (рН 6-12), но неустойчива к водным растворам кислот и к кислотам Льюиса

• ТНР группа относительно устойчива к действию нуклеофилов и металлоорганических соединений, к гидридам, гидрированию и действию окислителей


• Одной из наиболее популярных защитных групп для спиртов является трет-бутилдиметилсилильная (TBDMS) группа


• Эфиры спиртов с этой группой устойчивы к действию многих реагентов, причем защитная группа легко удаляется в условиях, не затрагивающих другие функциональные группы

• TBDMS защита приблизительно в 104 раз более устойчива к гидролизу, чем триметилсилильная (TMS) защита


• Сейчас выработаны определенные стратегии, позволяющие использовать защиту различных групп в процессе данного синтеза

• Защитные группы в органической химии, ред. Дж.МакОми, М., Мир, 1976

• P.G.M.Wuts, T.W.Green, Protective Groups in Organic Synthesis, 3nd ed., Wiley, N.-Y., 1999


• В настоящее время выделяют две основные стратегические линии при использовании защитных групп: а) принцип «ортогональной стабильности»б) принцип "модулированной лабильности"


• Эти принципы относятся к тем случаям, когда в процессе синтеза одновременно используются несколько различных защитных групп

Принцип ортогональной стабильности

• Требует, чтобы каждая из используемых защитных групп удалялась в таких условиях, в которых остальные защитные группы остаются без изменений (в качестве примера можно привести сочетание тетрагидропиранильной, бензоильной и бензильной групп)


• При таком подходе данную защитную группу можно удалить на любой стадии синтеза

Принцип модулированной лабильности

• Принцип модулированной лабильности подразумевает, что все используемые защитные группы удаляются в сходных условиях, но с различной легкостью

Принцип модулированной лабильности

• При этом наименее кислотно-чувствительную метоксиметильную защитную группу нельзя удалить, не затронув остальные защитные группы


• В настоящее время в арсенале химика-синтетика имеется большое число различных защитных групп

• Однако, синтез надо стремиться планировать так, чтобы обойтись либо совсем без защитных групп, либо свести их применение к минимуму


• "The best protecting group is no protecting group"("Самая лучшая защитная группа - отсутствие защитной группы")


• Использование защитных групп в синтезе требует дополнительных операций (удлиняет и удорожает синтез)

• Применение защитных групп, как правило, отрицательно сказывается на выходе целевого продукта

Защитные группы(некоторые примеры)

Гидроксильная группа

• Один из способов защиты гидроксильной группы

Гидроксильная группа

• Способ защиты

• Образование сложных эфиров RCOOR’

• Действуют R’COCl и пиридин

• Защита устойчива к электрофилам, окислению

• Удаление защитной группы NH3 и MeOH

Амины RNH2

• Амиды RNHCOR’, Уретаны RNHCOOR’, Фталимиды

• Действуют R’COCl, Хлорформиаты R’OC(O)Cl, Фталевый ангидрид

• Защита устойчива к электрофилам

• Удаление защитной группы HO--H2O или H+-H2O, для R’= CH2Ph: H2(кат.) или HBr, для R’= t-Bu: H+, NH2NH2

Аминогруппа

• Защитная группа

• Снятие защиты

Аминогруппа• Бензилоксикарбонильная группа

Бензилхлоркарбонат

С6Н 5СН 2 О С Сl + H 2N CH C

O

R

O

OHС6Н 5СН 2 О С NH CH C

O

R

O

OH- HClЗащищенная аминогруппа

Альдегиды RCHO

• Ацеталь RCH(OR’)2 (1,3-диоксолан)

• Действуют R’OH, H+

или HOCH2CH2OH, H+

• Защита устойчива к нуклеофилам, основаниям, восстановителям

• Удаление защитной группы H+, H2O

O

O

NO2 O

O

ON

Ar

ArCH2CN

OHC NO2

HOCH2CH2OH

Кетоны R2CO

• Кеталь R2C(OR’)2 1,3-диоксолан

• Действуют R’OH, H+

или HOCH2CH2OH, H+

• Защита устойчива к нуклеофилам, основаниям, восстановителям

• Удаление защитной группы H+, H2O

Кислоты RCOOH • Сложные эфиры: RCOOMe, RCOOEt

RCOOCH2Ph, RCOOBu-t, RCOOCH2CCl3

• Действуют CH2N2, EtOH и H+

PhCH2OH и H+ H+ и t-BuOH, СCl3CH2OH

• Защита устойчива к слабым основаниям, электрофилам

• Удаление защитной группы HO- и H2O, H2(кат.) или HBr, H+, Zn и MeOH

Фенолы ArOH

• Простые метиловые эфиры или метоксиметиловые эфиры

• Действуют Me2SO4 и K2CO3, MeOCH2Cl и основание

• Защита устойчива к основаниям и слабым электрофилам

• Удаление защитной группы HI и HBr или BBr3, CH3COOH-H2O

Тиолы RSH

• Защитная группа AcSR

• Действуют RSH+AcCl+основание

• Защита устойчива к электрофилам

• Удаление защитной группы HO--H2O

Защита положений ароматического кольца

ArNH2 + NaNO2 + 2 HCl ArN+NCl- + NaCl + 2 H2O

..+ H3PO2, H 2O+ H3PO3 + HCl + N 2

N N Cl H

Пример

Студент − это не сосуд, который надо наполнить, а...

Documents

Transcript of Студент − это не сосуд, который надо наполнить, а...