R-C-OR" + ROH: N
Katika hidrolisisi ya alkali, kikundi cha kuondoka (RO®) ni | inaonekana mbaya sana na hakuna majibu yanayowezekana. Mali hii - utulivu wa acetals katika mazingira ya alkali - hutumiwa wakati ni muhimu kulinda kundi la carbonyl. Ulinzi wa kikundi kimoja au kingine kinachofanya kazi (katika amini, alkoholi, phenoli, olefini, mercaptans, asidi ya CH, n.k.) ni kazi muhimu sana katika usanisi wa kikaboni (Sura ya XXII). glycerol aldehyde kutoka kwa acrolein inayopatikana kwa urahisi.
CH2=CH-Cf° + KMnO, N
Kitendo cha pamanganeti ya potasiamu moja kwa moja kwenye akrolini husababisha uoksidishaji wa ^C=CX^ na kundi la aldehyde-C: CH2-CH-C he he he
asidi ya glycerini ya acrolein uO HC1.
Hii inahitaji ulinzi wa kikundi cha aldehyde, ambacho kinaweza kupatikana kwa kuibadilisha kuwa acetal, kwa mfano, kwa hatua ya ethanol mbele ya kloridi hidrojeni.
3-chlororopanal
CH2-CH2-C-OS2H5
1D-diethoxy-3-xyaorpropane
Mwisho mara moja hushikamana na dhamana mbili wakati huo huo na uundaji wa acetal. Hatua muhimu ya usanisi ni kuzaliwa upya kwa dhamana ya C=C maradufu kama matokeo ya kuondoa klorini kwa alkali na uhifadhi wa asetali ambayo ni thabiti katika mazingira ya alkali.
CH2-CH-Cr-OC2H5
OH OH H 1, 1-diethoxy-2,3-dihydroxypropane
Asidi hidrolisisi ya asetali chini ya hali kali inatoa glyceraldehyde inayotaka:
R°g^ H3Oe UR
sn2-sn-schn? sn2-sn-on yeye os2n5 yeye n
2,3-dihydroxypropanal, glyceraldehyde Kwa sababu ya kizuizi cha steric, ketoni huguswa na alkoholi kuunda hemiketals kwa ugumu zaidi ikilinganishwa na aldehidi zinazounda hemiacetals, haswa na vikundi vikubwa katika ketoni au alkoholi.
Ili kulinda kikundi cha kabonili, ni rahisi kutumia glycols ambayo huunda acetals ya mzunguko, kwa mfano:
^O c© ^o-sn2
CH3CH2CH- + CH2-CH2 -H- CH3-CH2-C I
N OH OH N 0 СНз
2-ETNL-1,3-dioxalane
Hii ni muhimu hasa kwa ketoni, ambazo hazielekei kuunda ketals wakati wa kuingiliana na pombe za kawaida. Uundaji wa intramolecular wa hemiacetals na oxyaldehydes na oxyketones ni tabia ya wanga; tazama Sura ya XXIII kwa maelezo.
Ongezeko la asidi ya kaboksili. Aldehydes, kwa mlinganisho na alkoholi, inaweza kuongeza asidi ya kaboksili (ikiwezekana anhidridi zao), na kutengeneza acylals:
asetaldehidi asetiki anhidridi ethylidene diacetate
Upolimishaji wa aldehydes. Aldehydes ya chini (formaldehyde, mbaya zaidi - acetaldehyde) ina uwezo wa polyerization, mwanzilishi wa ambayo ni kawaida maji.
Nosn2-o-sn2-on + n-s
N.k. - HO^CH2O^H
Asili ya bidhaa za polima inategemea hali?
W Katika ufumbuzi wa maji, formaldehyde huunda polima za mstari wa oligomeric. Wakati suluhisho kama hilo limevukizwa, bidhaa ngumu, paraformaldehyde, huundwa. iliyo na vitengo 8 hadi 100 vya oxymethylene. Maji, ambayo yanaanzisha upolimishaji, wakati huo huo huvunja polima, ikiifanya hidrolisisi, kwa hivyo, haiwezekani kupata polima ya molekuli ya juu katika suluhisho la maji; inapokanzwa, ratformaldehyde, haswa na asidi, huvunjika, na kugeuka kuwa formaldehyde ya gesi, |^ikiwa hii hutokea katika chombo kilichofungwa - ndani ya trioxane "."pl. 64 "C, kiwango cha kuchemsha 115 ° C).
trioxane
lakini-|-сн2о--н -?- 9^у
paraformaldehyde
Wazo la kuvutia la kupata uzani wa juu wa Masi (L> 1000) polima kutoka kwa formaldehyde lilivutia wanakemia wengi maarufu. Polyformaldehyde ilielezewa kwanza na A. M. Butlerov katikati ya karne ya 19. Polima ilipokea shukrani zake za kuzaliwa upya kwa kazi ya mwanakemia wa Ujerumani G. Staudinger, mmoja wa waanzilishi wa kemia ya polymer, ambaye alifanya utafiti wa msingi wa msingi juu ya awali na mali ya polyformaldehyde ya juu ya Masi, ikiwa ni pamoja na mbinu za kemikali kwa kuongeza utulivu wake. Walakini, iliwezekana kushinda shida kubwa na utekelezaji wa uhandisi wa usanisi na kuanzisha uzalishaji wa viwandani na usindikaji wa polyformaldehyde ya molekuli ya juu kwa mara ya kwanza mnamo 1959 (Dupont).
Hivi sasa, polyformaldehyde inapatikana katika mfumo wa homopolymer na vikundi vya mwisho vya haidroksi vilivyobadilishwa kuwa rahisi kuzuia depolymerization.
au esta (Delrin, Tenac), au copolymer ya formaldehyde yenye 2.5-3.0% ethilini oksidi, 1,3-dioxolane
(I J) na wengine (celcon, SFD, hostaform) wenye molekuli O
uzani wa 40-120 elfu.
CH3-C-O-J-CH2OJ-C-CH3
polyformaldehyde (delrin, tenac)
Polyformaldehyde, kama nyenzo bora ya ujenzi, inazidi kutumika katika mashine, utengenezaji wa vyombo, na kwa nyuzi za kusokota.
79.3.1.3. Miitikio yenye nyukleofili zinazozingatia halojeni
Halojeni ni nukleofili dhaifu (vikundi vyema vya kuacha), na HHal huunda bidhaa zisizo imara za kuongeza na aldehidi na ketoni, kama ilivyoonyeshwa hapo juu.
ALDEHYDE[abbr. kutoka novolat. al(cohol)dehyd(rogenatum) - pombe isiyo na hidrojeni], org. conn., yenye aldehyde Kikundi cha SNO. Kulingana na jina la IUPAC jina. A. hutolewa kwa kuongeza jina. kiambishi tamati cha hidrokaboni "al" au kwa jina. hidrokaboni iliyo na atomi moja chini ya C, kiambishi tamati "carb" aldehyde"; katika kesi ya kwanza, kaboni aldehydic vikundi vinahesabiwa 1, katika pili - aldehydic kikundi hakijajumuishwa katika nambari za mnyororo. Katika uhusiano wa multifunctional aldehydic kikundi kinaashiriwa na kiambishi awali "formyl", k.m. conn. OSNCH 2 CH (CHO)CH 2 CHO inaitwa. 1,2,3-propanetricarb aldehyde au 3-formylpentandial; baadhi A. wana majina yasiyo na maana (tazama jedwali).
MALI ALDEHYDE
|
Kiwanja |
Jina |
Joto la kuchemsha, 0 C |
|||
|
IUPAC isiyo na maana |
|||||
|
Methane |
Fomu aldehyde, fomu A. |
||||
|
Acet aldehyde, siki A. |
|||||
|
C 2 H 5 CHO |
Propanal |
Propionic A. |
kutoka -81 hadi -80 |
||
|
C 3 H 7 CHO |
Butanali |
Butir aldehyde, mafuta A. |
|||
|
sn 2 = snno |
Propenal |
Acrolein, akriliki A. |
kutoka -88 hadi -86.5 |
||
|
CH 3 CH=CHCHO |
2-Bati |
Krotonovy A. |
kutoka -77 hadi -76 |
||
|
C 6 H 5 CHO |
Benz aldehyde |
||||
Katika IR spectra A. tabia. bendi za kunyonya v C=o ziko katika eneo 1740-1720 cm -1 (aliphatic A.), 1715-1695 cm -1 (kunukia), 1705-1685 cm -1 isiyojaa); V C_H -B eneo 2880-2650 cm -1. Chem. kuhama aldehydic protoni katika spectra ya NMR (1 H) - katika eneo la 9.4-9.7 ppm. (aliphatic A.) na 9.6-10.1 ppm. (kunukia). Tabia ya doublet katika spectra ya NMR (13 C), kutokana na kikundi cha 13 CHO, iko katika eneo la 190-205 ppm. (kwa 5-10 ppm katika uwanja wenye nguvu zaidi kuliko mabadiliko ya CO 13 ya ketoni zinazofanana). Mtazamo wa elektroniki una bendi na 290 nm kwa RCHO (R = CH 3, C 2 H 5, C 3 H 7), 345 nm kwa acrolein na 327 nm kwa creton A. (katika hali zote 15-25); molekuli spectra (RCHO) kilele sambamba na (HCO) +, (RCO) + na R + ions. Ikiwa A. wana atomi H katika nafasi, basi kwa miunganisho ya mstari. kilele cha tabia katika hizo 44, na kwa matawi - saa hizo 44 + 12i, wapi P - 1, 2, 3...
A. - moja ya wengi madarasa tendaji org. miunganisho. Chini A. polimisha kwa urahisi. Kulingana na kiwango cha oksidi, A. huchukua safu ya kati. nafasi kati ya pombe na misombo ya kaboni, ambayo kwa kiasi kikubwa huamua mali zao. A. hutiwa oksidi kwa urahisi na O 2 hewani hadi kiwango fulani tayari wakati wa kuhifadhi (bidhaa ya kati - peroxyacid):
Wao hupunguzwa chini ya ushawishi wa H 2 (cat.-Pt au Ni), pamoja na wafadhili wa ions hidridi, kwa mfano. LiAlH 4 na NaBH 4, kuwa pombe za msingi. Inaporejeshwa, ina harufu nzuri. A. metali au kielektroniki huzalisha glikoli zinazobadilishwa na lyaryl. Isiyo na uwiano na uundaji wa pombe na misombo: 2C 6 H 5 CHO + H 2 O -> C 6 H 5 CH 2 OH + C 6 H 5 COOH (wilaya ya Cannizzaro) au ester: 2RCHO -> RCOOCH 2 R (wilaya ya Tishchenko). Imepunguzwa na pombe mbele. pombe A1 (wilaya ya Meerwein-Ponndorf-Verley): RCHO + (CH 3) 2 CHONRCH 2 OH + (CH 3) 2 = O. Kunukia. A. ingiza ufupisho wa benzoini.
Kutokana na mgawanyiko wa vifungo, A. ina uwezo wa kuongeza nucleophiles katika kundi la carbonyl: maji, alkoholi, amini, nk. Kawaida A. ina maana. hai zaidi katika athari na nucleophiles kuliko ketoni. max. fomu za msikivu kwa urahisi aldehyde, ambayo kimsingi hupatikana katika suluhisho la maji. katika fomu ya hidrati. Katika suluhisho la pombe, A. huunda hemiacetali na asetali kwa mpangilio: RCHO + R"OH -> RCH(OR")OH RCH(OR") 2, inapoingiliana na hidroksilamine-oximes RCH=NOH, na hidrazine-hydra -zones RCH. =NNH 2 na azines, zenye msingi wa amini-Schiff besi (azomethines) RCH=NR"; pamoja na amini A. RCH 2 CHO kutoa enamines RCH=CHNR 2. Kutoka CH 2 O na NH 3 hexamethylenetetramine (urotropine) huzalishwa katika sekta. Uundaji wa asetali na enamines hutumiwa katika awali kama njia ya ulinzi aldehydic vikundi; suluhisho A. yenye NaHSO 3, inayoongoza kwa fuwele. nyongeza, - kwa kutengwa na utakaso wa A.
Muhimu sana katika shirika. awali aldol condensation kuunda hidroksi aldehidi. Mwisho hugawanyika kwa urahisi maji, kuwa na ukomo aldehidi(mkusanyiko wa creton):
Katika maeneo sawa, kunukia. A. na anhidridi za kaboni (suluhisho la Perkin), pamoja na aliphatic. na kunukia A. na esta za asidi ya malonic (suluhisho la Knoevenagel), mtawaliwa, asidi zisizojaa au esta zao huundwa, kwa mfano: 
Mkusanyiko wa asidi ya amino na esta ya asidi succinic husababisha asidi ya alkylidenesuccinic (wilaya ya Stobbe), na kwa asidi ya amino - kwa azlactones (wilaya ya Erlenmeyer-Plöchl). Nucleof. kuongeza kwa kundi la carbonyl ya A. ni msingi wa awali ya: alkoholi - mwingiliano. A. pamoja na vitendanishi vya Grignard au misombo mingine ya metallurgiska. uhusiano, pamoja na asetilini (suluhisho la Reppe): 2CH 2 O + HCCH -> NOCH 2 CCCH 2 OH; misombo ya aminocarbonyl - kuheshimiana. A. au ketoni zenye CH 2 O na amini (suluhisho la Mannich): CH 3 COCH 3 + CH 2 O + (C 2 H 5) 2 MH * HC1 -> CH 3 COCH 2 CH 2 M (C 2 H 5 ) 2 * HC1 + H 2 O; olefins - kwa condensation ya A. na phosphoranes ya alkylidene (suluhisho la Wittig): RCH 2 O + (C 6 H 5) 3 -CH 2 -> RCH=CH 2 + (C 6 H 5) 3 PO; etha za glycide - Suluhisho la A. lenye esta halogencarbon (suluhisho la Darzan):
Kikundi cha carbonyl cha A. pia kina uwezo wa kushiriki katika athari za Henri, Kizhner - Wolf, Leuckart, Strecker na wengine A. (sampuli kuu CH 2 O) humenyuka kama electroph. vitendanishi vilivyo na olefini, kutengeneza 1,3-dioxanes na 1,3-glycols (suluhisho la Prince), kwa mfano: 
Electroph. badala ya kunukia kiini chini ya ushawishi wa A. husababisha arylcarbinols. Mwitikio wa CH 2 O na phenoli ndio msingi wa utengenezaji wa fenoli-rasmi. resini
Wakati homolytic kuongeza kwa A. kwa olefins, iliyoanzishwa na peroxides au O 2, ketoni huundwa, na photochemical. A. ufumbuzi na olefini - oxacyclobutanes (oxetanes), kwa mfano: 
A. decarbonylate (paka.-Rh) kuunda hidrokaboni.
A. inajumuisha mono- na oligosaccharides muhimu zaidi - glucose, lactose, nk A. iko katika mafuta muhimu, kwa mfano. citral - katika lemongrass (hadi 80%) na mafuta ya coriander, citronellal - katika citronella (~ 30%) na mafuta ya eucalyptus, benzene aldehyde- katika mafuta machungu ya almond; Matunda ya vanilla yana 1.5-3% ya vanillin.
Uondoaji wa hidrojeni wa pombe juu ya Ag, Cu au vichocheo vya monochrome - nyingi. viwanda vya jumla A. njia ya uzalishaji (kimsingi fomu aldehyde na A. utungaji C 5 na zaidi). Acet aldehyde kuzalisha ch. ar. oxidation ya ethylene, pamoja na kichocheo. hydration ya asetilini (wilaya ya Kucherov), oxidation ya acrolein ya propylene, propionic na mafuta A. - hydroformylation, kwa mtiririko huo. ethylene na propylene. A. pia imeunganishwa katika tasnia kama kichocheo. urejesho wa misombo ya kaboni (hasa sampuli za juu) na asidi ya fomu, hidrolisisi ya hidrokaboni ya dihalogen-badala.
Njia za maandalizi za kupata A.: oxidation ya alkoholi na chromates au ketoni mbele. wanywaji pombe A1 (wilaya ya Oppenauer); ozonolysis ya olefins; urejesho wa mtengano derivatives kaboni, kwa mfano. kloridi asidi-H 2 mbele. Pd (wilaya ya Rosenmund), nitriles-hydrides ya chuma na zifuatazo. hidrolisisi ya aldimines kusababisha, nk; mwingiliano vitendanishi vya Grignard na ether ya orthoformic; upangaji upya wa etha za allyl vinyl (Claisen rearrangement); oxidation ya 1,2-glycols na iodini au (CH 3 COO) 4 Pb, pamoja na ufumbuzi wa Duff, Nef, Reimer-Tiemann, Sommlet, Gutterman na Gutterman-Koch syntheses.
Kwa sifa. ufafanuzi wa A. kwa kawaida hutumia myeyusho wa AgNO 3 unaozidi mmumunyo wa maji wa NH 3 (uundaji wa kioo cha fedha) au myeyusho wa kitendanishi wa alkali wa Fehling ulio na CuSO 4 na chumvi ya tartari (kutolewa kwa mvua nyekundu ya Cu 2 O). Vitendanishi hivi havifanyi na ketoni.
A. hutumika kwa ajili ya uzalishaji wa alkoholi (butyl, 2-ethylhexanol, pentaerythritol, nk.), asidi kaboniki na derivatives yao (kwa mfano, asetiki, peracetic, anhidridi asetiki, vinyl acetate, acetopropylacetate), polima, antioxidants, pyridine besi. , nk A., yenye atomi 8-12 C, vitu vyenye harufu nzuri. max. kiasi cha uzalishaji wa alumini duniani (tani milioni kadhaa kwa mwaka) hupungua aldehidi C 1 -C 4.
A. inakera kiwamboute ya macho na njia ya juu ya upumuaji, na kuwa na athari mbaya kwa mfumo wa neva. Kwa kuongezeka kwa idadi ya atomi za kaboni kwenye molekuli, athari ya kuwasha inadhoofika. A. isiyojaa ina athari ya kuwasha zaidi kuliko iliyojaa.
Angalia pia Acrolein, Anise aldehyde, Acet aldehyde, Benz aldehyde, Mdalasini aldehyde. Mafuta aldehyde, Propionic aldehyde, Salicylic aldehyde, Fomu aldehyde na nk.
Lit.: Roberts D.D., Caserio M.K., Misingi ya Kemia Hai, trans. kutoka kwa Kiingereza, gombo la 2, M., 1978; Buhler K., Pearson D., Mchanganyiko wa kikaboni, trans. kutoka kwa Kiingereza, sehemu ya 2, M., 1973, p. 51-91; Brettl R., katika kitabu: Kemia ya kikaboni ya jumla, trans. kutoka kwa Kiingereza, gombo la 2, M., 1982, uk. 488-569; Ensaiklopidia ya Kirk-Othmer. 3 toleo, v. I, N.Y.-, 1978, p. 790-98. M.G. Vinogradov.
Katika mbinu zote za tatizo la kuchagua ambazo tumezingatia hapo juu, "mchezo" ulitokana na tofauti zilizoathiri moja kwa moja washiriki katika mchakato mkuu: asili ya substrate na/au kitendanishi, hali ya athari, au hata asili. ya majibu yenyewe iliyopita. Ingawa katika kila kisa iliwezekana kuhakikisha uteuzi wa mabadiliko yanayohitajika, wakati mwingine mafanikio haya yalipatikana kwa bei ya juu, kwani ilikuwa ni lazima "kurekebisha" njia zozote kuu za utatuzi wa shida fulani, kwa zingine. maneno, kwa kutumia sitiari iliyotumika hapo awali ya "kuingia ndani ya kisanduku cheusi." Katika mazoezi, katika hali nyingi . Njia tofauti ya shida ya kuchagua inageuka kuwa faida zaidi. Wacha tuieleze kwa mfano wa kimkakati ufuatao.
Hebu fikiria substrate fulani A-X, ambayo njia ya kuibadilisha kuwa bidhaa A-Z imeandaliwa vizuri. Hebu sasa tuchukulie kwamba kazi maalum ni ubadilishaji wa kuchagua wa substrate Y-A-X, ambapo Z ni kundi sawa na mali kwa kundi X, katika bidhaa Y-A-Z. Unaweza, kwa kweli, kujaribu, kwa mfano, kurekebisha majibu kuu ili inathiri kikundi X tu na haiathiri kikundi Y kabisa. Walakini, njia kama hiyo inaweza kugeuka kuwa ya kazi sana, kwani itakuwa kuwa muhimu kurekebisha njia ambayo tayari imetengenezwa vizuri na ikiwezekana ngumu, na inawezekana kwamba kwa kila Y mpya katika mifumo ya aina ya Y"-A-X kazi hii italazimika kufanywa upya. Kwa bahati nzuri, kuna kanuni tofauti ya kutatua hili. aina ya tatizo. Kiini cha ggo ni kuondoa kwa muda kikundi Y kwenye mchezo na hivyo kubadilisha sehemu ndogo ya Y-A-X inayofanya kazi mara mbili kuwa ya kazi moja, ambapo mbinu ya kawaida ya kubadilisha X hadi Z katika mfumo wake wa kisheria inatumika. Hii inaweza kutumika. kufikiwa kwa kutumia baadhi ya miitikio rahisi ambayo hubadilisha kitendakazi Y kuwa kikundi ambacho hakifanyiki chini ya masharti ya mmenyuko mkuu na kuruhusu urejeshaji usio na uchungu kutoka humo hadi kazi ya awali Y katika hatua za baadaye za usanisi.
Masking kama hiyo, au ulinzi wa kazi, ni mbinu inayotumika sana katika mazoezi ya usanisi wa kikaboni. Ni rahisi kuona kwamba hii huondoa tatizo la kuchagua majibu kuu, lakini swali linatokea kuhusu kuchagua kwa kuweka kikundi cha ulinzi kwenye kazi ya Z bila kuathiri kazi inayohusiana X. Hata hivyo, katika kesi ya jumla, kutafuta suluhisho. kwa tatizo hili tayari incomparably rahisi kwa sababu kadhaa. Kwanza, njia za kuanzisha ulinzi ni za kitengo cha mabadiliko ya vikundi vya kazi, ambavyo ni rahisi katika kemia na ambayo njia kadhaa zimetengenezwa, ambayo inazifanya zitumike kwa karibu kesi zote zinazowezekana. Pili, muundo wa kikundi cha kulinda unaweza kutofautishwa ndani ya mipaka pana sana, kwani itaondolewa katika hatua zinazofuata, na asili yake haiwezi kuathiri uundaji wa bidhaa zinazofuata za mlolongo wa synthetic *. Kwa sababu ya hali hizi, anuwai ya athari ambayo inaweza kutumika kulinda kikundi fulani cha kazi ni pana sana, ambayo inahakikisha uteuzi unaohitajika wa kikundi cha kinga. Ili kuonyesha matumizi ya "mbinu ya kinga" kwa tatizo la kuchagua, hebu tuchunguze urejesho wa mfumo wa trifunctional uliojulikana tayari wa 156 (Mchoro 2.86).
| Mpango 2.86 |
Hapo awali, kwa kutumia mfumo huo huo, tulionyesha jinsi upunguzaji wa kuchagua wa kundi la formyl pekee au vikundi vya formyl icarbomethoxy unaweza kufikiwa kwa kubadilisha asili ya wakala wa kupunguza hidridi (ona Mpango 2.73). Lakini vipi ikiwa unataka kurejesha kikundi cha carbomethane tu? Ikiwa tunazingatia kwamba kazi hii itakuwa chini ya kazi kwa heshima na mawakala wowote wa kawaida wa kupunguza hidridi kuliko kundi la foryl, inaweza kuonekana kuwa mabadiliko yanayohitajika hayawezi kufanywa wakati wote kwa kutumia vitendanishi vya aina hii. Hata hivyo, kwa kweli, hali inaweza kusahihishwa kwa urahisi kwa kulinda kikundi cha carbonyl kwa kuibadilisha kuwa kikundi cha acetal kwa kutumia, kwa mfano, mmenyuko wa asidi-catalyzed na ethylene glycol. Kwa kuwa asetali hustahimili aina mbalimbali za nukleofili, kundi la esta la substrate iliyorekebishwa 188 inaweza kupunguzwa kwa kutumia wakala wowote wa kupunguza hidridi. Pombe inayotokana 189 inatofautiana na bidhaa inayohitajika 190 tu mbele ya ulinzi wa acetyl, lakini mwisho huo hutolewa kwa urahisi na hidrolisisi ya asidi-catalyzed. Kwa hivyo, tatizo la karibu lisilowezekana la kupunguzwa kwa kuchagua kwa kikundi cha carbomethoxy mbele ya kazi ya aldehyde inayoweza kupunguzwa kwa urahisi hutatuliwa kwa urahisi kwa kutumia "mbinu ya kinga".
Hebu sasa tuangalie zaidi mbinu fulani za kulinda vikundi muhimu zaidi vya kazi, kuanzia na kazi ya carbonyl.
Kinga ya aietal iliyotajwa hapo juu inaweza, kimsingi, kutumika kwa kiwanja chochote cha kabonili kwa kutumia aina mbalimbali za alkoholi au glycols, lakini kiwango cha mmenyuko huu, kulingana na hali maalum ya substrate, inaweza kutofautiana kwa amri kadhaa za ukubwa. Hii inaruhusu, hasa, kutofautisha wazi kazi za aldehyde na ketone, kwani ya kwanza ni electrophile inayofanya kazi zaidi na inaweza kubadilishwa kuwa asetali kwa urahisi zaidi. Wacha tuchunguze kama mfano shida maalum ya syntetisk ambayo mbinu hii ilitumiwa kwa ufanisi.
Kwa kutumia mfano huo huo, ni rahisi kuonyesha jinsi uteuzi wa kupunguzwa unaweza kuhakikishwa. Kwa kusudi hili, kikundi cha aldehyde kwanza kinalindwa na ulinzi wa thioacetal (Mpango 2.88). Kwa kuwa thioacetals ni thabiti kabisa chini ya hali ya asidi kidogo, bidhaa inayotokana 194 inaweza kubadilishwa zaidi kuwa derivative isiyolindwa 195. Kipengele maalum cha thioacetals ni uwezo wao wa kupata solvolysis kwa urahisi wakati wa kutibiwa na chumvi za zebaki (au cadmium). Kwa usindikaji kama huo kutoka kwa bidhaa 195 kupata derivative badala ya mmoja 196, ambayo wakati huu kundi la keto linalindwa, na kundi la aldehyde linaweza kupunguzwa zaidi au kutumika katika athari nyingine yoyote na vitendanishi vya nucleophilic.
Mara nyingi kuna matukio wakati ni muhimu kutofautisha kati ya kundi la kawaida la carbonyl na kundi moja lililounganishwa na dhamana mbili. Kwa kuwa uwepo wa uunganisho huo kwa kiasi kikubwa hupunguza electrophilicity ya kituo cha carbonyl, acetalization katika mifumo hiyo ya polyfunctional itaendelea na uteuzi wa juu, unaoathiri tu kazi ya pekee ya carbonyl. Mbinu hii, haswa inayotumiwa mara nyingi katika kemia ya steroid, inafanya uwezekano katika hatua zinazofuata kutumia kikundi cha enone kilichohifadhiwa kwenye molekuli katika mabadiliko kama vile, kwa mfano, nyongeza ya Michael.
Ni rahisi kuzingatia shida zinazotokea wakati inahitajika kutekeleza ulinzi wa kuchagua wa vikundi vya hidroksili kwa kutumia mifano kutoka kwa kemia ya wanga. Wacha tuseme kwamba tunahitaji kutekeleza kwa hiari majibu katika kikundi cha msingi cha haidroksili katika C-6 ya a-methyl-O-glucopyranoside. (197) (mchoro 2.89).
Ni wazi, ili kufikia lengo hili, ni muhimu kwanza kulinda kazi nyingine tatu za hidroksili zilizopo kwenye molekuli. Njia inayowezekana ya kutatua tatizo hili ni awali ya triacetate 198. Walakini, mabadiliko ya moja kwa moja 197 V 198 vigumu kutekeleza, kwa sababu acetylation ni majibu ya chini ya kuchagua ambayo hutokea kwa pombe za msingi kwa kasi zaidi kuliko kwa sekondari. Kwa hivyo, inabidi tugeukie njia ya kufanya kazi - usanisi wa triphenylmethyl (trityl, Tg) ether. 199. Kuanzishwa kwa ulinzi wa trityl kwenye hidroksili za msingi ni rahisi zaidi kuliko zile za sekondari, kwani athari za kikundi kikubwa cha trityl ni nyeti sana kwa ulinzi wa anga wa kituo kilichoshambuliwa. Kwa kweli, matibabu ya glucoside 197 kloridi ya trityl katika pyridine inaongoza kwa monotrityl ether katika mavuno ya juu 199. Katika kiwanja hiki, hidroksili ya msingi inalindwa, ambayo inapaswa kuwa huru katika kiwanja cha lengo. Hii, hata hivyo, haipaswi kutuchanganya: jambo kuu ni kwamba tuliweza "kuweka tag" kwa namna fulani, i.e. kutofautisha na wengine. Katika hatua inayofuata, tunahitaji kufunga vikundi vingine vyote vya hidroksili, ambayo inawezekana kabisa kutumia njia ya kawaida ya acetylation na anhidridi ya asetiki katika pyridine. Katika derivative inayosababisha 200 Kuna aina mbili za makundi ya kinga, ambayo hutofautiana kwa kasi katika mali zao, hasa, kwa utulivu kwa heshima na reagents tindikali. Kwa hiyo, kubadilisha bidhaa hii kwa triacetate inayolengwa 198 inaweza kufanywa kwa kuchagua kwa juu kwa hidrolisisi katika mazingira yenye asidi kidogo.
| Mpango 2.89 |
Kwa kutumia mfano unaozingatiwa, inafunza kufuatilia baadhi ya kanuni za jumla za matumizi ya vikundi vinavyolinda. Uteuzi wa matokeo ya mwisho katika mlolongo ulioonyeshwa wa mabadiliko hupatikana, kwa upande mmoja, na uteuzi wa kuanzisha ulinzi wa kwanza, kwa sababu ya mali yake yote na mali ya kazi iliyolindwa, na kwa upande mwingine, na uteuzi wa kuondoa moja ya ulinzi, kwa sababu tu ya tofauti katika mali ya vikundi hivi kama vile. Kwa hivyo, uchaguzi wa ulinzi na uteuzi wa ulinzi unadhibitiwa na mambo tofauti kabisa na kwa hiyo hufanya njia mbili za nguvu na za kujitegemea za kudhibiti uteuzi wa awali nzima.
Tatizo la ulinzi wa kuchagua wa kikundi cha hidroksili hutokea mara nyingi sana katika awali ya jumla. Ndiyo maana mfumo wa ulinzi wa hali ya juu sana umeundwa kwa ajili ya utendaji wa pombe kihalisi "kwa matukio yote." Baadhi ya ulinzi unaotumika sana umeonyeshwa kwenye Mchoro 2.90. Derivatives zote zilizoonyeshwa kwa ujumla ni bidhaa za kawaida kabisa za mabadiliko ya kikundi cha hidroksili: hizi ni esta. (201-203), asetali (204, 205), etha (206-209) na silyl ethers (210, 211) . Utayarishaji wa derivatives hizi zote unafanywa kulingana na mpango wa jumla wa uingizwaji wa umeme wa hidrojeni ya kikundi cha hidroksili, hata hivyo, mbinu za kuanzisha ulinzi maalum hutofautiana sana na hufunika kanda zote za tindikali, zisizo na upande na za alkali. Urahisi wa majibu ya kuanzisha ulinzi mmoja au mwingine inategemea asili ya hidroksili ya pombe, yaani, juu ya vipengele vya kimuundo vya kipande kilicho na mbadala ya hydroxyl. Kwa hivyo, kwa mfano, utendakazi wa jamaa wa alkoholi katika athari kama hizo unaweza kuwakilishwa na mfululizo: “-AlkOH > v/ao/>-A1UN > tert-MkOI; ikweta ROH > axial ROH. Kwa kutumia tofauti katika utendakazi upya wa kazi za pombe, inawezekana kutofautisha vikundi hivi kwa hila kwa kuchagua kwa kuchagua ulinzi unaofaa.
Hali mbalimbali ambazo ulinzi wa hidroksili za pombe ni thabiti hufunika karibu eneo lote ambalo athari kuu zinazotumiwa katika awali ya kikaboni zinaweza kufanywa (isipokuwa kwa vyombo vya habari vya superacidic). Kwa ujumla, ethers, acetals na ketals zina sifa ya utulivu wa juu kuelekea besi na nucleophiles, pamoja na mawakala wa oxidizing na kupunguza; kwa esta - kwa elektroni na mawakala wa oksidi na, katika anuwai pana, kwa asidi; kwa silyl ethers - kwa vioksidishaji na mawakala wa kupunguza na electrophiles ya aina fulani. Kwa hivyo, ili kuhakikisha usalama wa kikundi cha pombe chini ya hali ya karibu majibu yoyote yanayotokea na ushiriki wa kazi zingine zinazopatikana, kila wakati inawezekana kuchagua aina fulani ya ulinzi kutoka kwa chaguzi nyingi zinazopatikana.
| Mpango 2.90 |
Masharti ya kuondoa kinga zilizoorodheshwa pia ni tofauti sana: hizi ni solvolysis ya asidi au alkali, hidrojeniolysis ya kichocheo, kupunguzwa na hidridi tata au metali za alkali katika amonia ya kioevu na kupasuka chini ya ushawishi wa vitendanishi maalum kama vile, kwa mfano, ioni ya fluoride isiyo na ufumbuzi. kwa derivatives ya silyl) au trimethyliodosilane (kwa esta za methyl, thabiti kwa vitendanishi vingine vingi). Ndani ya kila aina ya ulinzi kuna gradations hila ya upinzani kuhusiana na hali ambayo wao ni kuondolewa. Kwa mfano, katika kikundi cha esta, upinzani wa solvolysis ya alkali huongezeka katika mfululizo: ChCCOO-R< C1CH 2 COO-R < CH 3 COO-R < C 6 H 5 COO-R < QHsNHCOO-R. Аналогично изменяется стабильность силиловых эфиров в условиях сольволиза в ряду: Me 3 Si-O-R < Me 3 CSi(Me 2)-О-R < МезС81(Рп 2)-О-R. Очень важной является возможность удаления силиль-ной группы при действии фторид-иона, что позволяет снимать эту группу, не затрагивая какие-либо другие защиты. В группе простых эфиров резко различными будут условия снятия защит при замене алкильной группы на ал-лильную, бензильную или тритильную. Так, удобным методом снятия ал-лильной защиты является двустадийная процедура: изомеризация в пропе-ниловый эфир под действием /я/>potasiamu e/r-butylag katika DMSO kabisa (au chini ya hatua ya tata za rhodium) na hidrolisisi chini ya hali ya asidi kidogo (angalia Mpangilio 2.90). Kikundi cha benzyl kinaweza kuondolewa ama chini ya hali ya neutral kwa hidrojeni juu ya kichocheo cha paladiamu au kwa kupunguzwa kwa elektroni moja na sodiamu katika amonia ya kioevu. Tritap na ulinzi wake wa karibu wa analogi wa p-methoxytrityl zinafanana sana katika mali zao, lakini zinatofautiana sana katika kiwango cha solvolysis ya asidi kwamba kuondoa kundi la p-methoxytrityl wakati kuhifadhi kundi la trityl sio tatizo fulani.
Mbinu mbalimbali za kulinda kazi ya hydroxyl, pamoja na njia za kuondoa vikundi vya kulinda, ni chombo chenye nguvu ambacho kinawezesha sana ufumbuzi wa kila aina ya matatizo ya synthetic, kwa njia moja au nyingine kuhusiana na matumizi ya kazi za pombe. Miongoni mwao kunaweza kuwa sio tu kazi zinazohusiana na uzalishaji wa kuchagua wa derivatives fulani katika mfululizo wa misombo ya polyhydroxyl, kama vile, kwa mfano, inavyoonekana katika Mpango wa 2.89. Katika usanisi kamili, ni muhimu sana kutumia mfumo wa ulinzi uliosanidiwa kwa njia ya kufanya uwezekano wa kutumia kitangulizi cha aina nyingi kama sehemu ndogo katika mlolongo wa mabadiliko yanayodhibitiwa yanayoathiri kazi hizi moja baada ya nyingine.
Mfano wazi wa mafanikio ya mbinu hii - mbinu ambayo ni ya kimkakati katika maana yake - ni usanisi wa zoopathenol ya asili ya diterpenoid ya kibiolojia (212), iliyofanywa na Nikolaou et al. . Uchanganuzi wa retrosynthetic wa muundo huu ulipendekeza kutengana kwa vifungo a, b, na c, ambayo ilifanya iwezekane kuchagua bromoketone 213 na triol 214 kama vizuizi kuu vya synthetic (Mpango 2.91). Njia rasmi ya usanisi wa bidhaa lengwa kutoka kwa hizi za mwanzo, ikijumuisha mlolongo wa idadi ya mabadiliko, pia imeonyeshwa katika Mpango wa 2.91 (nyota zinaonyesha vituo hivyo katika viitikio vinavyoshiriki katika uundaji wa vifungo katika kila hatua).
Kwa mtazamo wa mkakati wa jumla, mpango huu unaonekana kushawishi kabisa, kwa kuwa unahusisha hatua chache, ambayo kila moja inahusisha matumizi ya athari zinazojulikana. Walakini, hata kwa uchanganuzi wa juu juu, inakuwa wazi kuwa haiwezekani kuitekeleza katika fomu iliyowasilishwa kwa sababu ya vizuizi visivyoweza kuepukika vinavyosababishwa na asili ya kazi nyingi ya viitikio vyote vilivyoonyeshwa 213-218 katika mlolongo huu wa dhahania. Kwa hivyo, kwa mfano, ingawa inawezekana rasmi kufikiria malezi ya dhamana ya C-C wakati 215 imekusanywa kutoka kwa watangulizi 213 na 214 kulingana na mpango wa mmenyuko wa Grignard kati ya aldehyde iliyopatikana kwa oxidation ya 214 na kiwanja cha organomagnesium kilichoandaliwa kutoka kwa bromidi 213, haiwezekani oxidize moja kwa moja 214 kwa aldehyde muundo unaohitajika, pamoja na kupata reagent ya Grignard kutoka 213 (kutokana na kuwepo kwa electrophile ya carbonyl katika molekuli hii). Ni rahisi kuona kwamba utekelezaji wa hatua zingine za mlolongo ulioonyeshwa hauwezekani kwa ukweli, licha ya uwepo wa njia zilizotengenezwa vizuri za kufanya mabadiliko haya.
| Mpango 2.91 |
Kwa wazi, itakuwa haina maana kabisa kujaribu kutekeleza angalau moja ya hatua za mpango huu na substrates 213-218. Walakini, kwa kweli, usanisi wa 212 ulifanyika kwa mafanikio kulingana na mpango ulioonyeshwa hapo juu na kutumia misombo 213 na 214 kama nyenzo za kuanzia, ambazo, hata hivyo, zilijumuishwa kwenye mnyororo wa syntetisk kwa njia ya derivatives zilizolindwa (tazama Mpango). 2.92).
Sanifu sawa ya triol 214 ilikuwa derivative 219, ambapo vikundi vyote vitatu vya haidroksi zinalindwa kwa njia tofauti. Uondoaji kwa kuchagua wa ulinzi wa tetrashdropyranyl hukomboa hidroksili ya msingi inayotakiwa, ambayo hutiwa oksidi zaidi hadi aldehidi 220 inayotakiwa. Kama ilivyobainishwa, ketobromide 213 haiwezi kutumika moja kwa moja kuandaa kitendanishi kinacholingana cha Grignard. Hata hivyo, hakuna chochote cha kuzuia uongofu wa 213 kwa ketal inayofanana, ambayo reagent inayohitajika 221 inaweza kupatikana kwa urahisi. Mmenyuko wa 220 na 221, oxidation inayofuata ya kundi moja la hydroxyl isiyolindwa ya bidhaa 222, na Grignard ya kurudia. mmenyuko juu ya kundi la kabonili inayosababishwa haileti shida. Bidhaa 223 ina vifungo viwili viwili, lakini ni moja tu kati yao ambayo inapaswa kubadilishwa kuwa epoksidi inayohitajika kwa ujenzi unaofuata wa pete ya oxepane. Kwa epoxidation ya 223, mtu hawezi kutumia vitendanishi vinavyotumiwa sana kwa madhumuni haya, kama vile peracids, kwa sababu vitashambulia zaidi dhamana ya nucleophilic trisubstituted double. Ili kutoa uteuzi unaohitajika wa oxidation, ulinzi wa silyl uliondolewa (kwa hatua ya anion ya fluorine ambayo haijasuluhishwa), na pombe iliyosababishwa ilioksidishwa zaidi. tert-ВuUN - reagent kwa ajili ya epoxidation ya kuchagua ya vifungo mara mbili katika alkoholi ally. Hatua muhimu ya usanisi mzima, mzunguko wa intramolecular wa epoksidi 224 na uundaji wa pete yenye wanachama saba, huendelea kwa kuchagua kabisa, kwani hidroksili ya sekondari, mshindani hatari zaidi wa kundi la hydroxyl ya juu, inalindwa kwa uaminifu. Bidhaa ya cyclization diol 225 ilibadilishwa zaidi kuwa ketone 226 kwa uoksidishaji wa kawaida wa sehemu ya 1,2-dioli, baada ya hapo mageuzi machache tu yalihitajika ili kukamilisha usanisi wa 212.
| Mpango 2.92 |
Ni dhahiri kwamba mafanikio ya awali yote yalidhamiriwa hasa na uchaguzi uliofikiriwa kwa uangalifu wa mfumo wa kulinda vikundi katika misombo ya kuanzia. Kwa kweli, uwepo wa vikundi vitatu tofauti vya kulinda katika 219, derivative ya triol 214 ya asili, ilifanya iwezekane kuondoa kila moja yao kwa wakati ambapo ilikuwa ni lazima kufanya mabadiliko moja au nyingine kwa kuchagua kuhusisha kazi maalum ya hydroxyl, na kuweka ulinzi kwenye utendakazi wa ketone katika bromidi 213 kulihakikisha kipande cha ketone cha usalama katika mfuatano wa sintetiki. Ni vyema kutambua kwamba katika awali ya muundo huu wa lengo la multifunctional, udanganyifu na vikundi vya ulinzi ulipunguzwa na kuingizwa kwa shughuli za usaidizi wa kuweka na kuondoa ulinzi wa ziada katika hatua yoyote haukuhitajika.
Hadi sasa, tumezungumza juu ya misombo iliyolindwa kama derivatives ambayo inahakikisha uhifadhi wa kazi fulani chini ya hali ya mabadiliko ya syntetisk. Walakini, mara nyingi kundi moja linaweza kutumika kama kinga katika safu moja ya athari na kufanya kazi katika nyingine. Baadhi ya mifano inayoonyesha umuhimu wa kipengele hiki cha matumizi ya vikundi vya kulinda katika usanisi itajadiliwa hapa chini.
Labda rahisi na dhahiri zaidi ni kesi na ulinzi wa ester wa kikundi cha pombe. Kama tulivyoona hapo juu, ulinzi huu huruhusu utendakazi wa pombe kuhifadhiwa chini ya hali ya athari kama vile oxidation au glycosylation. Walakini, sio muhimu sana kimaumbile ni uwezo wa esta, hasa kama vile trifluoroacetates au triflates, kutumika kama elektrofili hai katika miitikio na nukleofili za kabanioni kuunda dhamana ya C-C (tazama, kwa mfano, Mpango 2.79).
Njia nyingine ya asili ya kulinda alkoholi ni kuzibadilisha kuwa trityl etha. Mara nyingi, njia hii hutumiwa kuwatenga uwezekano wa uingizwaji wa elektroniki wa hidrojeni katika kundi linalolingana la hidroksili. Walakini, katika kesi ya pombe za sekondari, mpito kwa vikundi vya trityl hurahisisha sana utenganisho wa ioni ya hidridi kutoka kwa kipande cha a-CH chini ya ushawishi wa vichocheo maalum kama vile cation ya trityl, kama matokeo ya ambayo ugawanyiko unaweza kutokea kwa urahisi. kwa kuundwa kwa kipande cha ketone na triphenylmethane. Mpango 2.93 unaonyesha mfano wa kutumia kipengele hiki cha ulinzi wa trityl kutekeleza oksidi iliyochaguliwa ya kikundi cha pili cha pombe katika sehemu ndogo ya 227 isiyofanya kazi mara mbili. .
| Mpango 2.93 |
Inajulikana kuwa mabadiliko ya aldehyde carbonyl kuwa kazi ya dithioacetal huhakikisha usalama wa carbonyl hii chini ya hali ya kuongeza nucleophilic, oxidation au athari za kupunguza hidridi. Lakini sio muhimu sana kwa usanisi ni ukweli kwamba dithioacetals inaweza kutumika kama watangulizi rahisi wa utengenezaji wa vitendanishi vinavyolingana vya carbanion (chini ya hatua ya besi kama vile butyllithium), na katika sehemu inayofuata tutaangalia kwa undani maelezo maalum. ya matumizi haya ya dithioacetals.
Ubadilishaji wa ketoni kuwa ketals ni njia ya jadi ya kulinda kipande hiki chini ya hali ya kupunguza, hasa muhimu katika hali ambapo ulinzi wa kuchagua unawezekana katika mojawapo ya makundi ya carbonyl ya substrate. Kwa hivyo, monoketal 228 (Mpango 2.94) inaweza kupatikana kwa urahisi na kwa kuchagua kutoka kwa diketone inayofanana, kwa kuwa kikundi cha pili cha ketone (saa C-17) katika kiwanja hiki kinazuiliwa sana. Kupunguza 228 na borohydride ya sodiamu inatoa (baada ya hidrolisisi ya kikundi cha kinga) ketoalcohol 229 katika karibu mavuno ya kiasi - matokeo yanaweza kusema kuwa banal. Hata hivyo, zinageuka kuwa wakati wa kupunguza substrate sawa 228, regioselectivity reverse inaweza kuhakikisha kwa ukamilifu sawa, yaani, kupunguzwa kwa kipekee katika kituo cha C-3. Kitendawili hiki, kwa mtazamo wa kwanza, matokeo yanapatikana ikiwa upunguzaji unafanywa kwa kutumia diiodosilane, reagent kwa cleavage maalum na hydrogenolysis ya kundi la dioxolane. Kwa hivyo, katika mmenyuko 228 → 230, kikundi cha ketal (sawa tu na kikundi cha keto!) hufanya kama kazi na mali isiyo ya kawaida.
| Mpango 2.94 |
Miongoni mwa derivatives ya asidi, amides huchukua nafasi maalum kwa sababu ya kupungua kwao kwa umeme na, ipasavyo, kuongezeka kwa utulivu chini ya masharti ya njia ambazo kawaida hutumiwa kuvunja derivatives zingine za carboxyl. Kwa ujumla, hata hivyo, ulinzi wa amide hautumiwi mara nyingi sana katika usanisi kwa usahihi kwa sababu ya ugumu wa masharti yanayohitajika kwa ajili ya kuzaliwa upya kwa kazi ya kaboksili (angalia mifano katika kazi). Walakini, ilikuwa kwa matumizi ya amides ambapo iliwezekana kurahisisha kwa kiasi kikubwa suluhisho la shida za kuchagua katika majibu ya Michael katika safu ya derivatives ya a,p-unsaturated asidi. Kwa hivyo, inajulikana kuwa mwingiliano wa esta za asidi kama hizo na organomagnesium au misombo ya lithiamu kawaida husababisha uundaji wa mchanganyiko wa bidhaa za kuongeza 1,2- na 1,4. Katika baadhi ya matukio (lakini sio yote!), Tatizo la uzalishaji wa kuchagua wa 1,4-adducts inaweza kutatuliwa kwa kutumia vitendanishi vya cuprate. Hali hurahisishwa sana ikiwa tutachukua dimethylamides kama 231 (ona mchoro 2.95) kama wapokeaji wa Michael. Kwa sababu ya uwepo wa kipande cha dimethylamide, shambulio la nukleophile kwenye atomi ya kabonili imefungwa kabisa, na athari na vitendanishi vya organolithium vya asili anuwai huendelea kama nyongeza ya 1,4. Kwa kuongezea, carbanion ya kati inayoundwa katika hatua ya kwanza ni thabiti vya kutosha chini ya hali ya kuongeza Michael, ambayo inafanya uwezekano wa kuitambulisha zaidi katika athari na anuwai ya elektroni na kwa hivyo kupata bidhaa anuwai za C-nucleophiles na C-electrophiles. kwa dhamana mara mbili ya aina ya substrate 231. Matokeo sawa yanaweza kupatikana wakati wa kufanya kazi na trimethylhydrazides ya asidi, kama vile 232 .
| Mpango 2.95 |
Sehemu hii imeelezea baadhi ya kanuni za jumla za matumizi ya vikundi vya ulinzi, na mifano inayohusiana na kemia ya pombe na, kwa kiasi kidogo, vikundi vya kabonili. Hadi sasa, mfumo wa kisasa sana wa ulinzi kwa karibu makundi yote kuu ya kazi umeandaliwa, na utafiti wa kina katika eneo hili unaendelea. Kwa hivyo, katika toleo la kwanza la monograph juu ya vikundi vya kinga (Kijani, Vikundi Kinga katika Kemia, 1981) inaelezea takriban ulinzi 500 tofauti kwa aina tano za vikundi vya utendaji. Kufikia wakati toleo la pili la monograph hii lilipochapishwa mnamo 1991)