Е. Филатова - Органическая химия. Часть 2. Ароматические соединения

С другой стороны, в промежуточном продукте присоединения типа 1отщепление аминогруппы протекает значительно труднее, чем аниона Сl –или OH -, так как анион NH 2 –более нуклеофилен. Таким образом, эти обстоятельства не способствуют проявлению амидами кислот высокой ацилирующей способности, но благоприятствуют ей в случае хлорангидридов и ангидридов кислот.

В качестве ацилирующих средств нередко используют внутренние ангидриды таких дикарбоновых кислот, как янтарная или фталевая:

Ацилирование широко применяется в органической химии для защиты легко окисляющихся или просто активных функциональных групп. Так, анилин удобно нитровать в виде ацетанилида, поскольку сам анилин при действии азотной кислоты легко окисляется; кроме того, протонирование анилина увеличивает процент мета-замещения.

Для удаления ацильной защиты обычно используют кислотный или щелочной гидролиз или действие гидразина. Эти превращения, как и ацилирование, представляют собой нуклеофильное присоединение – элиминирование у карбонильного кислорода и с точки зрения механизма имеют много общего:

Фактически к реакциям ацилирования относится и этерификация карбоновых кислот спиртами, приводящая к образованию сложных эфиров:

Эксперименты с исходными соединениями, меченными изотопом О 18, показали, что гидроксил в этой реакции отщепляется от кислоты, а не от спирта. Важную роль при этерификации играет кислотный катализ, поэтому в реакционную смесь обычно добавляют некоторое количество серной кислоты. Механизм кислотного катализа подробно рассмотрен в учебниках. Следует заметить, что реакция этерификации обратима: для ее смещения вправо требуется большой избыток спирта, тогда как гидролизу эфира способствует прибавление в смесь воды. Другие методы получения сложных эфиров – действие алкилгалогенидов на металлические соли карбоновых кислот, а также ацилирование спиртов хлорангидридами или ангидридами кислот.

1. Какие реакции называют реакциями ацилирования?

2. Соединения каких классов используют в качестве ацилирующих агентов?

3. Сравните ацилирующую способность хлорангидридов, ангидридов, сложных эфиров и амидов карбоновых кислот.

4. Какие соединения способны подвергаться ацилированию?

5. Каков механизм реакций ацилирования?

6. Приведите механизм реакции этерификации.

7. Как изменяется механизм реакции ацилирования в условиях кислотного и основного катализа?

Выберите правильный вариант ответа и отметьте его в бланке ответов (на выполнение отводится 15 минут).

Ниже дана оценка Ваших знаний в зависимости от набранных баллов:

8–9 баллов – отлично,

5–7 баллов – хорошо,

4–3 баллов – удовлетворительно,

ниже 3 баллов – Вы не усвоили теоретический материал, вернитесь к его изучению.

Вариант 1

1. Напишите уравнения реакций, протекающих между ангидридом пропионовой кислоты и: а) п-этоксианилином, б) диметиламином, в) м-бромфенолом, г) н-бутилмеркаптаном.

2. N-Ацетильные производные ароматических аминов гидролизуются как в кислой, так и в щелочной среде, тогда как сульфамиды ArNHSO 2R устойчивы к щелочам и для их гидролиза используют конц. H 2SO 4. Почему?

3. К эквимолярной смеси этиламина и этанола в бензоле добавили один моль уксусного ангидрида (при комнатной температуре). Какое из указанных веществ прореагировало? Ответ обоснуйте.

4. На валериановую кислоту последовательно подействовали тионилхлоридом, аммиаком, бромом в присутствии щелочи, бензойноэтиловым эфиром. Напишите уравнения реакций и назовите полученные вещества. Какие из этих реакций являются ацилированием?

5. Гидразиды арилсульфокислот легко разлагаются при небольшом нагревании с выделением азота и используются в промышленности в качестве порообразователей в производстве губчатых резин, пенопластов и пр.

Напишитемеханизмобразованияп-толуолсульфонилгидразида, исходя из п-толуолсульфохлорида и гидразингидрата. Какая добавка будет ускорять эту реакцию: NaHCO 3, CH 3COONa, H 2SO 4?

6. Сложные эфиры уксусной кислоты и оптически активных третичных спиртов гидролизуются в щелочном растворе с сохранением конфигурации спирта, а при кислотном гидролизе наблюдается рацемизация спирта. Объясните эти факты на примере гидролиза следующего эфира:

Вариант 2

1. Напишите уравнения реакций, протекающих между этилпропионатом и: а) водой в присутствии ОН-; б) бутанолом в присутствии Н+; в) метиламином; г) гидразином.

2. Напишите уравнения реакций метанола с: а) конц. серной кислотой (взять 1 и 2 моля метанола на моль H2SO4), б) ангидридом янтарной кислоты (при нагревании), в) трихлоридом фосфора, г) трибромидом фосфора. Объясните различную направленность реакций в двух последних случаях.

3. Объясните, почему гидролиз (как щелочной, так и кислый) N,N-диацетиланилинапротекаетлегче,чемгидролизацетанилида?

4. Расположите в ряд в порядке убывающей ацилирующей способности ацетат натрия, уксусную кислоту, ацетамид, ацетилхлорид, уксусный ангидрид, этилацетат.

5. Почему основания катализируют омыление сложных эфиров, но не их образование? Сопоставьте влияние оснований с действием кислот, которые катализируют как реакцию этерификации, так и гидролиз.

6. Как с помощью реакции ацилирования синтезировать триметозин (А), используемый в медицинской практике в качестве седативного средства?

Вариант 3

1. Напишите уравнения реакций, протекающих между п-толуидином и: а) ангидридом трифторуксусной кислоты (1 моль); б) пропионовой кислотой (на холоде и при нагревании); в) янтарным ангидридом; г) хлорацетилхлоридом. Назовите полученные вещества.

2. Обычно при кислотном гидролизе сложных эфиров рвется связь ацил–кислород. В то же время кислотный гидролиз сложных эфиров третичных спиртов сопровождается разрывом связи между кислородом и алкильной группой. Объяснить наблюдаемые явления с точки зрения механизма реакции.