Презентация на тему: ПРОЦЕССЫ АЦИЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССЫ АЦИЛИРОВАНИЯ
C- ацилирование аренов по Фриделю-Крафтсу (синтез ароматических кетонов )
Отличие реакций ацилирования и алкилирования аренов по Фриделю-Крафтсу
Механизм образования электрофильных частиц
Количество кислоты Льюиса
С-ацилирование аренов хлорангидридами кислот
Условия реакции С-ацилирования ацилхлоридами
С-ацилирование аренов ангидридами кислот
С-ацилирование карбоновыми кислотами
Ацилирование аренов по Гаттерману-Коху (синтез альдегидов)
Реакция Вильсмайера ( синтез ароматических альдегидов)
Реакция Реймера-Тимана (синтез ароматических гидроксиальдегидов )
Реакция Кольбе-Шмидта (синтез ароматических гидроксикислот )
N - ацилирование (синтез амидов кислот)
Реакционная способность ацильных соединений
Влияние уходящей группы на d + ацильной группы
Способность группы Y уходить
Хлорангидриды карбоновых кислот
Ангидриды карбоновых кислот
Карбоновые кислоты
Формилирование и ацетилирование аминов
Сложные эфиры карбоновых кислот
N-ацилирование амидами карбоновых кислот
О-Ацилирование (синтез сложных эфиров)
О-Ацилирование хлорангидридами кислот
О-Ацилирование ангидридами кислот
О-Ацилирование карбоновыми кислотами
Механизм реакции этерификации S N AE
О-Ацилирование эфирами карбоновых кислот (реакция переэтерификации )
1/29
Средняя оценка: 5.0/5 (всего оценок: 24)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (447 Кб)
1

Первый слайд презентации: ПРОЦЕССЫ АЦИЛИРОВАНИЯ

замещение атома водорода или металла в молекуле органического соединения на ацильную группу ( ); различают С-, N - и О-ацилирование : и спользуют для защиты лабильных групп (чаще всего – NH 2 ), построения углеродного скелета молекулы и придания веществу новых свойств. 1 ацилирующие агенты: карбоновые кислоты, их галогенангидриды, ангидриды, эфиры, амиды, а также азиды;

Изображение слайда
2

Слайд 2: C- ацилирование аренов по Фриделю-Крафтсу (синтез ароматических кетонов )

Ацилирующие агенты: в основном, карбоновые кислоты, их ангидриды и хлорангидриды. 2 Реакция родственна алкилированию по Фриделю-Крафтсу. Субстраты – активированные арены. Механизм S E, но в отличие от алкилирования реакция ацилирования необратимая; Катализаторы — те же вещества, что и при алкилировании : протонные и апротонные кислоты, оксид алюминия, силикагель и др.;

Изображение слайда
3

Слайд 3: Отличие реакций ацилирования и алкилирования аренов по Фриделю-Крафтсу

В отличие от алкилирования, процессы ацилирования аренов : а) не сопровождаются полиацилированием, т.к. кетон менее активен, чем субстрат; 3 б) не сопровождаются изомеризацией реагентов - ацилий катион более стабилен, чем алкил катион; в) не сопровождаются изомеризацией и диспропорциированием продуктов реакции – реакция необратимая; г) идут с соблюдением правил ориентации.

Изображение слайда
4

Слайд 4: Механизм образования электрофильных частиц

В результате взаимодействия ацилирующих агентов с катализатором образуются электрофильные частицы : - во-первых, биполярный ион, который является более слабым, но более вероятным реагентом, чем свободный ацилий-катион ; - во-вторых, катионы ацилия [ RC + = O ↔ RC ≡ O + ], которые значительно активнее комплекса и стабильнее, чем алкилкатионы (за счет более равномерного распределения электронного облака по частице и образования оксониевого катиона). Чаще всего ацилий катионы образуются при использовании ацилхлорида. 4

Изображение слайда
5

Слайд 5: Количество кислоты Льюиса

должно быть не менее 1 моль на моль субстрата, так как катализатор взаимодействует с образовавшимся кетоном и выводится из сферы реакции вместе с продуктом в виде вторичной электрофильной частицы: если кетон остается в сфере реакции, то вторичная электрофильная частица, образованная им с катализатором или ацилий катионом, способна реагировать с субстратом, что приводит к синтезу побочных продуктов реакции - спиртов: 5

Изображение слайда
6

Слайд 6: С-ацилирование аренов хлорангидридами кислот

Хлорангидриды кислот — самые активные ацилирующие агенты, но малодоступные, нестабильные, дорогие (легко разлагаются влагой воздуха, трудно сохранить, поэтому их синтезируют перед использованием) и самые токсичные и агрессивные (выделяется HCl ). Условия реакции (температура, время, катализатор) зависят от активности субстрата и хлорангидрида. При активных реагентах реакцию можно вести и без катализатора : 6 Арены, содержащие электроноакцепторные группы ( -NO 2, -CO-, -CN, -SO 3 H, COOH и другие), а также пиридины и аналогичные циклы обычно в реакцию не вступают.

Изображение слайда
7

Слайд 7: Условия реакции С-ацилирования ацилхлоридами

Чаще всего синтез кетонов осуществляют в присутствии активного катализатора хлорида алюминия при низких температурах. При использовании хлорида цинка реакция идет в более жестких условиях. 7 При этом пространственные факторы так же влияют на условия реакции. Объемистые заместители в кольце препятствуют атаке большой электрофильной частицы.

Изображение слайда
8

Слайд 8: С-ацилирование аренов ангидридами кислот

встречается значительно реже, хотя активные, устойчивые, мало токсичные и агрессивные ; недостаток метода: используется только половина молекулы реагента, поэтому в промышленности применяют, в основном, уксусный и фталевый ангидриды, как наиболее дешевые и доступные. Уксусным ангидридом можно ацилировать и ацидофобные арены в присутствии кислот Льюиса: с активными аренами используют хлорид цинка, с малоактивными – хлорид алюминия. 8

Изображение слайда
9

Слайд 9: С-ацилирование карбоновыми кислотами

встречается редко из-за малой активности реагента, который наиболее доступен, стабилен, дешев, наименее токсичный и агрессивный. катализаторы - серная кислота или кислоты Льюиса. Иногда предварительно уменьшают электроноакцепторные свойства заместителя в субстрате: 9 Далее рассмотрим синтезы ароматических альдегидов с участием других ацилирующих агентов.

Изображение слайда
10

Слайд 10: Ацилирование аренов по Гаттерману-Коху (синтез альдегидов)

Хлорангидрид муравьиной кислоты нестабильное соединение и в реакциях Фриделя-Крафтса не применяется. Однако при пропускании безводных оксида углерода ( II ) и хлороводорода в смесь арена, хлоридов алюминия и меди ( I ) образуется соответствующий ему ацилий ион и реагирует с ареном по механизму S E : Реагируют арены с активностью не ниже галогенбензолов. Фенолы не реагируют. В арен вступает лишь одна формильная группа, почти исключительно в п-положение к имеющемуся заместителю. Выход альдегидов при 25—60 °С обычно около 50—60 %, но с увеличением давления он повышается до 90 %. 10

Изображение слайда
11

Слайд 11: Реакция Вильсмайера ( синтез ароматических альдегидов)

Реагент обычно диметилформамид ( ацильное соединение). Катализатор - хлорокись фосфора. Электрофильная частица замещает атом водорода в арене по механизму S E и после гидролиза превращается в альдегидную группу: 11 Субстраты: активированные арены (амины, фенолы, фуран, индол и др. ):

Изображение слайда
12

Слайд 12: Реакция Реймера-Тимана (синтез ароматических гидроксиальдегидов )

Субстратом являются фенолы с заместителями первого рода, нафтолы и другие активные арены. Реагент - хлороформ в щелочном растворе (нет ацильного соединения), поэтому реакция относится к процессам ацилирования лишь по формальному признаку (по результату процесса). Хлороформ со щелочью образует дихлоркарбен ( электрофил ), который с фенолом по S E -механизму образует геминальный дихлорид. После гидролиза галогенида образуется альдегид. 12

Изображение слайда
13

Слайд 13: Реакция Кольбе-Шмидта (синтез ароматических гидроксикислот )

Субстратом являются фенолы и аминофенолы. Ацилирующий агент – ангидрид угольной кислоты. Синтез ароматических гидроксикислот ведут в автоклаве при 180 о С. В настоящее время считают, что реакция проходит через стадию образования  -комплекса по S E -механизму. 13

Изображение слайда
14

Слайд 14: N - ацилирование (синтез амидов кислот)

применяется как для получения нового соединения, так и для защиты аминогруппы; ацилирующие агенты: все ацильные производные карбоновых кислот; обычно реакцию рассматривают как нуклеофильное замещение уходящей группы в ацильных соединениях в два этапа: присоединение — отщепление ( S N AE ): 14 скорость реакции ацилирования и условия ее проведения в значительной мере зависят от строения ацилирующего агента и субстрата.

Изображение слайда
15

Слайд 15: Реакционная способность ацильных соединений

Определяется величиной положительного заряда на атоме углерода карбонильной группы и способностью уходящей группы уходить. Величина положительного заряда С d + =О d - группы и, следовательно, активность реагента увеличивается с повышением электроноакцепторных свойств радикала (R). От этого фактора зависит и сила кислоты, поэтому сравнивая константы диссоциации кислот можно оценить и их ацилирующую активность. Так, сила кислот и ацилирующая активность увеличивается в ряду: 15

Изображение слайда
16

Слайд 16: Влияние уходящей группы на d + ацильной группы

В ацильных соединениях одной и той же кислоты, величина d + - результат взаимодействия электронных облаков карбонильной и уходящей групп: 16 Величина d + увеличивается при возрастании отрицательного индукционного эффекта и уменьшении положительного эффекта сопряжения.

Изображение слайда
17

Слайд 17: Способность группы Y уходить

чем более сильным основанием является Y, тем хуже уходит. При определении силы основания обычно используют константу диссоциации сопряженной с ним кислоты: чем сильнее кислота, тем слабее сопряженное с ней основание: 17 В связи с величиной заряда и способности группы Y уходить ацилирующая активность уменьшается от хлорангидрида кислоты к амиду.

Изображение слайда
18

Слайд 18: Хлорангидриды карбоновых кислот

(+) самые активные ацилирующие агенты; реакции необратимые; реагенты можно брать в стехиометрических соотношениях. (-) наиболее дорогие, малоустойчивые, токсичные и агрессивные агенты, что усложняет технологический процесс; как правило, используют только тогда, когда другие агенты не дают хороших результатов. Выделяющийся хлороводород образует соли с аминами что препятствует реакции ацилирования. Для его связывания обычно используют основания (карбонаты, щелочь), например в синтезе фолиевой кислоты – гидрокарбонат натрия: 18

Изображение слайда
19

Слайд 19: Ангидриды карбоновых кислот

(+) активные ацилирующие агенты, реакции необратимы, используют стехиометрические соотношения реагентов. (-) дороже и токсичнее кислот и в реакциях N - ацилирования используется только половина молекулы, поэтому в синтезах, в основном, встречается наиболее доступный и дешевый уксусный ангидрид: 19 Условия реакции (температура, время, катализатор и т.д.) зависят от активности субстрата. Иногда ангидрид используют для синтеза других ангидридов:

Изображение слайда
20

Слайд 20: Карбоновые кислоты

(+) наиболее дешевые и доступные; (-) значительно менее активные реагенты, чем их ангидриды, образуют с аминами соли, которые не ацилируются, реакция обратимая. Для разрушения солей реакционную массу нагревают до образования достаточного количества исходного амина и кислоты: 20 Для смещения равновесия в сторону целевого продукта применяют избыток наиболее дешевого реагента (кислоты или амина) и/или выводят образующуюся воду из сферы реакции (отгоняют или связывают средствами, поглощающими воду). Для ускорения реакции используют минеральную кислоту в качестве катализатора.

Изображение слайда
21

Слайд 21: Формилирование и ацетилирование аминов

проводят в избытке кислоты (с муравьиной кислотой при 150 °С, с уксусной — при 110—115 °С ); используют не только 100 %- ные кислоты, но и кислоты с меньшей концентрацией (например, 80 %- ную уксусную кислоту); нередко реакцию проводят с добавлением бензола. Образующаяся вода отгоняется с избытком кислоты в виде азеотропной смеси с бензолом. Это позволяет проводить реакцию с почти количественным выходом. 21

Изображение слайда
22

Слайд 22: Сложные эфиры карбоновых кислот

в большинстве своем малоактивны, но не образуют солей с аминами и реагируют при более низких температурах, чем сами кислоты. Этот метод используется в реакциях с сильными нуклеофилами (гидразинами, гидроксиламином и др.) или в случае эфиров активных карбоновых кислот, имеющих электроноакцепторные заместители в α -положении ( алкокси -, хлор-, дихлоруксусных кислот и др.), например, в синтезе левомицетина : 22

Изображение слайда
23

Слайд 23: N-ацилирование амидами карбоновых кислот

применяют очень редко из-за малой активности реагента. Тем не менее, известны реакции, где применение амидов в качестве ацилирующих агентов технологически и экономически оправдано. Амид муравьиной кислоты, который получают из окиси углерода и аммиака, применяется для формилирования аминов: 23

Изображение слайда
24

Слайд 24: О-Ацилирование (синтез сложных эфиров)

проводится реже, чем аминогрупп и идет менее энергично. Механизмы О- и N - ацилирования, обычно, одинаковые S N AE, поэтому активность ацильных соединений изменяется также, как при N - ацилировании. 24 Условия реакции зависят от строения субстрата и реагента.

Изображение слайда
25

Слайд 25: О-Ацилирование хлорангидридами кислот

Для связывания выделяющегося хлористого водорода применяют основания или ведут реакцию в таких условиях (среда, температура), когда хлористый водород удаляется из реакционной массы. Основания используют также для активации малоактивных субстратов, например, фенолов В ряде случаев гидроксисоединения ацилируют смесью кислоты и треххлористого фосфора ( PCl 3 ) или хлорокиси фосфора ( POCl 3 ). Вероятно, реакция протекает через стадию образования хлорангидрида кислоты (производство салола ): 25

Изображение слайда
26

Слайд 26: О-Ацилирование ангидридами кислот

используется только половина молекулы, поэтому в промышленности применяют, в основном, уксусный и фталевый ангидриды. в водно-щелочных растворах ацилирование уксусным ангидридом проводят при температуре до 50 °С, так как в этих условиях уксусный ангидрид реагирует с гидроксисоединениями значительно быстрее, чем с водой. в неводных растворителях ацилируют при температуре кипения реакционной массы. для ускорения реакции уксусного ангидрида с гидроксисоединениями в ряде случаев используют кислоты (серную, фосфорную) или пиридин. 26

Изображение слайда
27

Слайд 27: О-Ацилирование карбоновыми кислотами

наиболее дешевый и доступный реагент но значительно менее активный, чем ангидриды, не взаимодействует с фенолами, реакции со спиртами обратимые, Реакцию этерификации обычно ведут в присутствии минеральных кислот (серной, соляной, фосфорной), с азеотропной отгонкой воды, в избытке одного из реагентов. 27

Изображение слайда
28

Слайд 28: Механизм реакции этерификации S N AE

Схема включает: активацию СООН, A N, создания хорошо уходящей группы и отщепление уходящей группы ( E ). Если схему написать в обратном порядке, то это механизм S N AE кислотного гидролиза сложного эфира, а при замене воды на спирт – механизм реакции переэтерификации в присутствии кислоты 28

Изображение слайда
29

Последний слайд презентации: ПРОЦЕССЫ АЦИЛИРОВАНИЯ: О-Ацилирование эфирами карбоновых кислот (реакция переэтерификации )

сложные эфиры мало активны реакцию переэтерификации проводят при повышенных температурах в присутствии катализаторов (кислот или оснований). Переэтерификацию анестезина β-диэтиламиноэтиловым спиртом в синтезе новокаина ведут с отгонкой азеотропной смеси этанола с аминоспиртом для смещения равновесия реакции. 29

Изображение слайда