Главная страница
Навигация по странице:

  • Биологически важные гидроксикислоты.

  • HOOCCH(OH)CH

  • HOOCCH(OH)CH(OH)COOH

  • Механизм образования реагентов Гриньяра


    Скачать 1.52 Mb.
    НазваниеМеханизм образования реагентов Гриньяра
    Анкорshpory_org_khimia.docx
    Дата26.08.2017
    Размер1.52 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаshpory_org_khimia.docx
    ТипДокументы
    #19612
    страница1 из 10
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

    1.1

    Механизм образования реагентов Гриньяра

    В настоящее время не существует единого взгляда на общий механизм реакции. Хотя существует около 30-ти механизмов, наиболее принятым считается механизм Блонберга, Бодевидца и Бикельхаунта (для органических хлоридов).

    http://trotted.narod.ru/organic/lec-25/image600.gif

    ГРИНЬЯРА РЕАКЦИЯ, синтез орг. соединений с применением магнийорг. галогенидов RMgHal (реактивов Гриньяра). Последние обычно получают по р-ции: RHal + Mg -> RMgHal. При этом р-р RHal в диэтиловом эфире медленно приперемешивании прибавляют к суспензии Mg в этом же р-рителе. Во мн. случаях (особенно при работе с ArHal)магний активируют, для чего в реакц. смесь добавляют I2, BrCH2CH2Br или С2Н5Вг. Для синтеза RMgHal из СН2=СННа1 и ArCl вместо диэтилового эфира применяют ТГФ или др. циклич. эфиры, а также эфиры ди-итриэтиленгликоля. Из соед., содержащих подвижный атом Н (ацетиленыпирролиндол и др.), реактив Гриньяра получают обменной р-цией, напр.: 
    1121-5.jpg

    Активность RHal уменьшается в ряду: RI > RBr > RC1.

    При получении реактива Гриньяра на практике применяют RBr, т.к. RC1 мало реакционноспособен, а р-ции с RI сопровождаются побочными процессами в большей степени, чем с бромидами. В случае вторичных и особенно третичных RI наблюдается отщепление HI с образованием олефина. Другая побочная р-ция, к-рая часто сопровождает синтез алкилмагнийгалогенидов,-образование углеводородов (р-ция Вюрца-Гриньяра): R'Hal + RMgHal -> R—R' + MgHal2. В присут. каталитич. кол-в солей переходных металлов образуется обычно R—R (р-ция Хараша).

    Магнийорг. галогениды чрезвычайно реакционноспо-собны. наиб. широко их применяют в р-циях с соед., содержащими поляризованную кратную связь (напр., С=O, С1121-6.jpgN, C=S).

    При взаимод. RMgHal с формальдегидомоксидом этилена или этиленхлоргидрином образуются первичные спирты, из др. альдегидов и формиатов (эфиров)- вторичные, из кетонов, ангидридовхлорангидридов и сложных эфиров-третичные, напр.: 
    1121-7.jpg

    Р-цию RMgHal с ангидридами и хлорангидридами в спец. условиях используют для синтеза кетонов, напр.: 
    1121-8.jpg

    Наиб. широко для синтеза кетонов применяют амиды к-т и нитрилы
    1121-9.jpg

    Кетоны образуются также в Гриньяра реакции с применением орто-угольных эфиров: C(OR')4 + RMgHal -> RRC(OR')2 -> RC(O)R Удобный метод синтеза альдегидов-р-ции с использованием ортомуравьиного эфира; вместо него применяют также формиаты (эфиры и соли) и формамиды (обычно N-метилформанилид): 
    1121-10.jpg

    1.2

    Соединения этого класса являются достаточно простыми представителями природных соединений, они весьма часто встречаются в самых различных природных источниках. Гидроксиалкановые кислоты были выделены из ланолина, пчелиного воска, коры, корней, воскообразного слоя листьев, семян, бактерий и грибов. Наиболее часто встречаются б-гидроксикислоты, a в комбинации со сфингозинами животных и фитосфингозинами растений и Микроорганизмов они, очевидно, входят в состав всего живого.

    В-гидроксикислоты играют важную роль в биосинтезе и катаболизме жирных кислот. Жирные кислоты с длинной цепью с одной и более гидроксильными группами обнаружены в жирах растительного и животного происхождения. В таких молекулах гидроксильные функции находятся, главным образом, на некотором расстоянии от карбоксильной группы.

    Некоторые оксикислоты являются ключевыми соединениями на главных путях биосинтеза (глицериновая, мевалоновая, шикимовая, лимонная и др.), пантовая кислота входит в состав кофермента А (рис.1). Простейшая оксикислота гликолевая, НО-СН2-СООН, содержится в незрелом винограде, свекле, сахарном тростнике. Природная яблочная кислота, имеющая конфигурацию, содержится в кислых плодах, таких как незрелые яблоки, крыжовник, рябина, ревень. Лимонная кислота — важный продукт обмена веществ в живых организмах, некоторыми растениями накапливается в значительных количествах — в плодах цитрусовых — 6-8%, в листьях махорки — 8-14%, культуральными жидкостями некоторых бактерий — до 10%.

    оксикислоты
    Рис.1. Оксикислоты

    Классификация гидроксикислот построена по общему принципу классификации бифункциональных соединений — согласно взаимному расположению функциональных групп при углеродной цепи и количеству этих функциональных групп (рис.2). Очень многие природные гидроксикислоты имеют тривиальные названия, которые прочно укоренились в химической и биохимической практике.

    функциональные группы при углеродной цепи
    Рис.2. Функциональные группы при углеродной цепи

    В структурном плане для этих соединений характерно появление молекулярного асимметрического центра, что позволяет присутствовать им в природных источниках в трех формах- -изомера, -изомера и -изомера. К примеру, молочная кислота образуется при молочнокислом брожении лактозы в виде рацемической смеси, тогда как в животном организме в результате гликолиза образуется -О-молочная кислота, которая накапливается в мышцах при интенсивной работе, вызывая характерную мышечную боль (рис.3).

    молочная кислота
    Рис.3. Молочная кислота
    Биологически важные гидроксикислоты.

    Гликолиевая кислота HOCH2COOH содержится во многих растениях, например, свекле и винограде.

    Молочная кислота (соли лактатыCH3CH(OH)COOH
    Широко распространена в природе, является продуктом молочнокислого брожения углеводов. Содержит асимметрический атом углерода и существует в виде двух энантиомеров. В природе встречаются оба энантиомера молочной кислоты. При молочнокислом брожении образуется рацемическая D,L-молочная кислота. D-молочная (мясо-молочная) кислота образуется при восстановлении пировиногралной кислоты под действием кофермента НАД  Н и накапливается в мышцах при интенсивной работе. 
     

    CH3COCOOH + НАД . Н  +  Н+

    ®

    СH3CH(OH)COOH + НАД+

    Пировиноградная кислота

     

    D-Молочная кислота

    Яблочная кислота (соли малатыHOOCCH(OH)CH2COOH 
    Содержится в незрелых яблоках, рябине, фруктовых соках. Является ключевым соединением в цикле трикарбоновых кислот. В организме образуется путем гидратации фумаровой кислоты и далее окисляется коферментом НАД+ до щавелевоуксусной кислоты.

    http://studentik.net/uploads/kartinki/l-ximia/kartinki_k_lekciam/13.files/ca4x67kd.gif

    Винная кислота (соли тартратыHOOCCH(OH)CH(OH)COOH
    Содержит два хиральных центра и имеет 3 стереоизомера: D-винную кислоту, L-винную кислоту и оптически неактивную мезовинную кислоту (см. лек. №4). D-винная кислота содержится во многих растения, например, в винограде и рябине. При нагревании D-винной кислоты образуется рацемическая D,L-винная (виноградная) кислота. Мезовинная кислота образуется при кипячении других стереоизомеров в присутствии щелочи и при окислении малеиновой кислоты .

    2.2

    Общая формула жиров (триглицеридов)
    http://sites.google.com/site/himulacom/_/rsrc/1315460516666/zvonok-na-urok/10-klass---tretij-god-obucenia/ziry/123867910266e1.gif


    Жиры – сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.   Общее название таких соединений – триглицериды.  

       Животные жиры содержат главным образом глицериды предельных кислот и являются твердыми веществами. Растительные жиры, часто называемые маслами, содержат глицериды непредельных карбоновых кислот. Это, например, жидкие подсолнечное, конопляное и льняное масла.
      Природные жиры содержат следующие жирные кислоты

    Насыщенные:

    стеариновая (C17H35COOH)

    пальмитиновая (C15H31COOH)

    Масляная (C3H7COOH)

    В СОСТАВЕ

    ЖИВОТНЫХ

     ЖИРОВ

    Ненасыщенные:

    олеиновая (C17H33COOH, 1 двойная связь)

    линолевая (C17H31COOH, 2 двойные связи)

    линоленовая (C17H29COOH, 3 двойные связи)

    арахидоновая (C19H31COOH, 4 двойные связи, реже встречается)

    В СОСТАВЕ

    РАСТИТЕЛЬНЫХ

    ЖИРОВ

    Жиры содержатся во всех растениях и животных. Они представляют собой смеси полных сложных эфиров глицерина и не имеют чётко выраженной температуры плавления. 

                                                                                      Физические свойства жиров

    • Животные жиры (бараний, свиной, говяжий и т.п.), как правило, являются твердыми веществами с невысокой температурой плавления (исключение – рыбий жир). В твёрдых жирах преобладают остаткинасыщенных кислот.

    • Растительные жиры – масла (подсолнечное, соевое, хлопковое и др.) – жидкости (исключение – кокосовое масло, масло какао-бобов). Масла содержат в основном остатки ненасыщенных (непредельных)кислот.

     Химические свойства жиров

    1. Гидролиз, или омыление, жиров происходит под действием воды, с участием ферментов или кислотных катализаторов (обратимо) , при этом образуются спирт - глицерин и смесь карбоновых кислот:
    http://sites.google.com/site/himulacom/_/rsrc/1315460516666/zvonok-na-urok/10-klass---tretij-god-obucenia/ziry/2089_3041.gif

    или щелочей (необратимо). При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами. Мыла получаются при гидролизе жиров в присутствии щелочей:

    http://bobych.ru/lection/himiya/image1684.gif

    Мыла — это соли высших карбоновых кислот. 

    2.Гидрирование жиров – превращение жидких растительных масел в твердые жиры – имеет большое значение для пищевых целей. Продукт гидрогенизации масел – твердый жир (искусственное сало, саломас). Маргарин – пищевой жир, состоит из смеси гидрогенизированных масел (подсолнечного, кукурузного, хлопкого и др.), животных жиров, молока и вкусовых добавок (соли, сахара, витаминов и др.).

    Так в промышленности получают маргарин:

    http://sites.google.com/site/himulacom/_/rsrc/1315460516672/zvonok-na-urok/10-klass---tretij-god-obucenia/ziry/o4602.gif

    В условиях процесса гидрогенизации масел (высокая температура, металлический катализатор) происходит изомеризация части кислотных остатков, содержащих цис-связи С=С, в более устойчивые транс-изомеры. Повышенное содержание в маргарине (особенно, в дешевых сортах) остатков транс-ненасыщенных кислот увеличивает опасность атеросклероза, сердечно-сосудистых и других заболеваний.

    http://him.1september.ru/2004/41/20-1.gif
    Реакция получения жиров (этерификация)
    схема образования триглицерида

    Жиры – одна из основных групп веществ, входящих, наряду с белками и углеводами, в состав всех растительных и животных клеток. В организме животных различают запасные и плазматические жиры. Запасные жиры откладываются в подкожной клетчатке и в сальниках и являются источником энергии. Плазматические жиры структурно связаны с белками и углеводами и входят в состав большинства мембран. Жиры обладают высокой энергетической ценностью: при полном окислении в живом организме 1 г жира выделяется 37,7 кДж, что в два раза больше, чем при окислении 1 г белка или углевода. Благодаря низкой теплопроводности жиры играют важную роль в теплорегуляции животных организмов, предохраняя животных, особенно морских, от переохлаждения. Вследствие своей эластичности жирыиграют защитную роль в коже позвоночных и в наружном скелете насекомых. Жиры – необходимая составная часть пищи. Норма потребления взрослым человеком – 80-100 г/сут.

    3.2

    Гетероциклические соединения — органические соединения, содержащие в своих молекулах циклы, в образовании которых принимают участие неуглеродные атомы (гетероатомы). Гетероциклические соединения классифицируют по числу атомов в цикле и по типу гетероатома. В данной главе мы рассмотрим только некоторые азотсодержащие гетероциклы, производные которых имеют важное биохимическое значение.

    Шестичленные гетероциклы

    Пиридин C5H5N - простейший шестичленный ароматический гетероцикл с одним атомом азота. Его можно рассматривать как аналог бензола, в котором одна группа СН заменена на атом азота:

    http://www.himhelp.ru/pics/388_1121676329.gif

    Строение. По электронному строению пиридин напоминает бензол. Все атомы углерода и атом азота находятся в состоянии sp2-гибридизации. Шесть электронов (по одному от каждого атома), находящихся на негибридных орбиталях, образуют p-электронную ароматическую систему. Из трех гибридных орбиталей атома азота две вступают в образование σ-связей C-N, а третья содержит неподеленную пару электронов .

    Физические свойства. Пиридин — бесцветная жидкость, немного легче воды, с характерным неприятным запахом; с водой смешивается в любых отношениях.  

    Получение. Пиридин выделяют из каменноугольной смолы, в которой его содержание 0,08%. В лабораторных условиях пиридин можно синтезировать из синильной кислоты и ацетилена:

    2HC≡CH + HC≡N  C5H5N.

    Химические свойства пиридина определяются наличием ароматической системы и атома азота с неподеленной электронной парой.

    1.       Основные свойства. Пиридин — более слабое основание, чем алифатические амины (Кb = 1,7.10-9). Его водный раствор окрашивает лакмус в синий цвет:

    http://www.himhelp.ru/pics/391_294212010.gif

    При взаимодействии пиридина с сильными кислотами образуются соли пиридиния:

    http://www.himhelp.ru/pics/392_2011513757.gif

    2.         Ароматические свойства. Подобно бензолу, пиридин вступает в реакции электрофильного замещения, однако его активность в этих реакциях ниже, чем бензола, из-за большой электроотрицательности атома азота. Пиридин нитруется при 300 °С с низким выходом:

    http://www.himhelp.ru/pics/393_1723599475.gif

    Атом азота в реакциях электрофильного замещения ведет себя как заместитель 2-го рода, поэтому электрофильное замещение происходит в мета-положение.

    В отличие от бензола, пиридин способен вступать в реакции нуклеофильного замещения, поскольку атом азота оттягивает на себя электронную плотность из ароматической системы, и орто-пара-положения по отношению к атому азота обеднены электронами. Так, пиридин может реагировать с амидом натрия, образуя смесь орто- и пара-аминопиридинов (реакция Чичибабина):

    http://www.himhelp.ru/pics/394_2096444494.gif

    3.         При гидрировании пиридина образуется пиперидин, который представляет собой циклический вторичный амин и является гораздо более сильным основанием, чем пиридин:

    http://www.himhelp.ru/pics/395_1754456384.gif

    4.         Гомологи пиридина по свойствам похожи на гомологи бензола. Так, при окислении боковых цепей образуются соответствующие карбоновые кислоты:

    http://www.himhelp.ru/pics/396_1856969178.gif

    Никотиновая кислота и ее амид — важные лекарственные препараты

    4.1

    ДИКАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, орг. соед., содержащие в молекуле две карбонильные группы С=О. К ним относятся диальдегиды, дикетоны, кетоальдегиды, альдегидо- и кетокислоты (и их производные) и т. п. Помимо св-в, характерных для карбонильных соед., дикарбонильные соединения проявляют специфич. св-ва, зависящие от взаимного расположения групп СО.
    a-Дикарбонильные соединения (1,2-дикарбонильные соединения) RCOCOR'. Карбонильные группы обычно обнаруживают ярко выраженную электроф. реакц. способность. Для них характерна циклизация при действии бифункциональных нуклеофилов (напр., ур-ние 1) и соед. 3-валентного Р (2). Связь С—С между группами СО обычно сравнительно легко расщепляется, напр., при фотолизе (3) или действии нуклеофилов (4). Для a-диальдегида (глиоксаля a-кетоальдегидов характерна внутримол. Канниццаро реакция, для ароматич. a-дикетонов (бензилов) - бензиловая перегруппировка. 
    041_060-87.jpg 
    Осн. способы получения a-дикарбонильных соединений - окисление монокарбонильных соед. (5) или их a-замещенных производных, напр. ацилоинов (6), производных ендиолов (7), гликолей и др.; ароматич. a-дикетоны получают также из ароматич. соед. и оксалилхлорида по р-ции Фриделя - Крафтса. 
    041_060-88.jpg 
    Нек-рые a-дикарбонильные соединения, напр., метилглиоксаль СН3СОСНО, пировиноградная к-та СН3СОСООН, участвуют в обмене в-в в живых организмах. Диацетил обусловливает запах сливочного масла; его производное -диметилглиоксим применяется как аналит. реагент. a-Дикарбонильные соединения используют в орг. синтезе для получения гетероциклич. соед.
    b-Дикарбонильные соединения (1,3-дикарбонильные соединения) RCOC(R:R':)COR'. Соед. с R: и(или) R': = Н - сравнительно сильные СН-кислоты. Для них характерна легкая енолизация с образованием цис-енолов (в хелатной форме с внутримол. водородной связью), реже -транс-енолов (см. Таутомерия): 
    041_060-89.jpg 
    Наличие электроноакцепторных заместителей, напр., в случае полифтор-b-дикетонов, увеличивает кислотность кетоформы и способствует енолизации, а введение объемистых заместителей затрудняет ее. b-Дикарбонильные соединения легко образуют еноляты щелочных металлов, а с солями двух- и поливалентных металлов - прочные внутрикомплексные еноляты, содержащие хелатный цикл (см. b-Дикетонаты металлов), напр.: 
    041_060-90.jpg 
    Благодаря образованию енолятов b-дикарбонильные соединения в присут. оснований вступают в конденсации типа альдольной, р-ции Кнёвенагеля, Михаэля и т. п., легко алкилируются и ацилируются с образованием С- или О-производных (соотношение продуктов зависит от строения b-дикарбонильного соединения, природы основания иреагента, полярности р-рителя), напр.: 
    041_060-91.jpg 
    При действии избытка сильного основания на 1,3-дикарбонильные соединения, у к-рых имеются a- и g-атомы Н, образуются соли, содержащие дианионы этих дикарбонильных соединений; в этом случае атака электрофила направляется на g-атом С, напр.: 
    041_060-92.jpg 
    Под действием сильных оснований в жестких условиях расщепляется связь С—С ("кислотное расщепление"ацетоуксусного эфира). Взаимод. b-дикарбонильных соединений с бифункциональными нуклеофилами получают пяти-, шести- или семичленные гетероциклы, напр.: 
    041_060-93.jpg 
    b-Дикарбонильные соединения получают гл. обр. Клайзена конденсацией, а также аналогичными р-циями из производных енолов, напр.: 
    041_060-94.jpg 
    b-Дикарбонильные соединения широко применяют в орг. синтезе (см., напр., Ацетоуксусный эфир) для получения лек. ср-в, красителей и др. b-Дикетоны используют для разделения и анализа РЗЭ и актиноидов. См. такжеАцетилацетон, Гексафторацетилацетон, Индандионы, Теноилтрифторацетон, Трифторацетилацетон. 

    4.2
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   10
    написать администратору сайта