Лекция 23. Диолы. Простые эфиры. Эпоксиды.

Лекция 23
Диолы. Простые эфиры. Эпоксиды
• Repetitio est mater studiorum
• Повторение – мать учения

• Свойства: окисление, ацилирование, дегидратация.
Окислительное расщепление 1,2-диолов (йодная кислота,
тетраацетат свинца). Пинаколиновая перегруппировка.
• Простые эфиры. Методы получения: реакция Вильямсона,
алкоксимеркурирование алкенов, межмолекулярная
дегидратация спиртов.Свойства простых эфиров: образование
оксониевых солей, расщепление кислотами. Гидропероксиды.
Получение и свойства галогенэфиров. Краун-эфиры.
Получение и применение в синтетической практике.
• Оксираны. Способы получения. Асимметрическое
эпоксидирование аллиловых спиртов по Шарплессу.
Раскрытие цикла под действием нуклеофильных агентов в
кислых и основных условиях. Дезоксигенирование под
действием трифенилфосфина.

Дегидратация диолов
OH OH
25 %-ная HBr
(62 %)
OH OH
Al 2 O 3
450 - 470 °C
(70-85 %)
OH OH
H 2 SO 4 (конц.)
O
+ H 2 O
пинакон
пинаколин

Пинаколиновая перегруппировка
R
R 1 R 1 R
OH OH
R 1 R 1
H + R 1
R
R R
R
- H 2 O
OH OH 2 OH R 1
R 1
R 1
R
H + R
R
+
R
O - H + OH R 1
R 1

O
HO
OH
15 % H 2 SO 4
t
H
(100 %)
O
HO
OH
35 % H 2 SO 4
t
(81 %)
OH
O
Et
OH
Et
BF 3 *Et 2 O
CHCl 3
Et
Et
(100 %)

OH
O
H 2 SO 4 (конц.)
0 °C
(100 %)
OH
O
O Mg(Hg), TiCl 4
толуол
OH OH
H 2 SO 4 (конц.)
0 °C
спиро[4,5]-деканон-6

Побочно могут образовываться эпоксиды
Ph
OH
OH
Ph
H 2 SO 4 (конц.)
Ph
O
Ph
Ph
Ph
0 °C
Ph
Ph
H 2 SO 4 (конц.)
t
Ph
O
Ph
Ph
Ph

HO
OH
OH
+
Дегидратация 1,ω-диолов
HO
O
H 2 SO 4 (конц.)
100 °C
HO
O
1,4-диоксан (50 - 55 %)
85 % H 3 PO 4 , 260-280 °С, 90 атм (конц.)
или Ca 3 (PO 4 ) 2 , 320 °C
HO
OH
H 2 O
S N 2
OH 2
(98-99 %)
O
+ H 3 O
O
H

HO
OH
57 % H 2 SO 4
O
(100 %)
OH 85 % H 3 PO 4
OH
t
O
(90-94 %)
OH
1) TsCl, C 5 H 5 N, 0 °С
H
H
2) NaOH-ДМЭ, 20 °С
O
HO
(80 %)

OH
OH
TsCl/Py
t
OTs
OH
O

Окислительное расщепление 1,2-диолов
R 2 R 1
R 2 R 1
H H
H
OH OH
+ H 5 IO 6
O O
I
O O
HO OH
R 1
O
R 2
O O
+ + I O
+ H 2 O
H
H
O

OH
Расщепляются только цис-диолы
OH
O
H 5 IO 6
OH
O
H 5 IO 6
задание на дом
как получить из нафталина?
OH

олеиновая кислота
O
OH
KMnO 4
H 2 O, 40 °C
O
HO
OH
эритро - диол
O
+
H 5 IO 6
спирт - вода
O
+ HIO 3
OH
O
OH

Диол можно не выделять
(бинарные окислителные системы –OsO 4 /NaIO 4 , KMnO 4 / NaIO 4 )
Метод альтернативный озонолизу
OsO 4
O
NaIO 4
73%
O

R 1 R 3 R 1 R 3
R 2 R 4
R 2 R 4
O O
OH OH
Pb
H 3 COCO OCOCH 3
+ Pb(OCOCH 3 ) 4
R 1
R 2
O
R 3
R 4
O
+ Pb(OCOCH 3 ) 2 + 2 CH 3 COOH
+

OH
O
Pb(OCOCH 3 ) 4
CH 3 COOH
OH
Транс-диол окисляется медленнее
O
(82 %)

Методы получения простых эфиров
Дегидратация в кислой среде
Br
OH
+
OH
H 2 SO 4
130 °C
OH
Br
O
(72 %)
KHSO 4
100 °C
Br + H 2 O
+ H 2 O
O
OH
H +
O
H
HO

Алкоксимеркурирование
1) Hg(OAc) 2 ; этанол
2) NaBH 4 ; этанол
(92 %)
O
1) (CF 3 COO) 2 Hg; t-BuOH
2) NaBH 4
O
(98 %)
1) (CF 3 COO) 2 Hg; i-PrOH O
2) NaBH 4
(93 %)

Реакция Вильямсона
RX + R 1 OMet
R 1 OR + MetX
ONa
ONa
Cl
Cl
O
+ +
O
Cl
Cl
NaO
NaO
BuOH-H 2 O; 100 °C
O
O
O
O
O
(45 %)
O

R OH NaH R O Me I R OMe
спирт
алкоголят-ион
метиловый эфир
OH
NaOH
(MeO) 2 SO 2
O
Me
O
O
S
O
O
диметил сульфат
Me
фенол
OMe
анизол
+
O
O
S
O
O
Me
стабильный сульфат-анион -
хорошая уходящая группа

OH
Cl
O
O
O
+
O
O
KOH
H 2 O - ТГФ
O
O
18-краун-6
O
O
(40-60 %)
OH
Cl
O
O
OH
TsO
O
O
O
O
O
+
O
t-BuOK
ТГФ или бензол
O
24-краун-8
O
O
OH
TsO
O
O
O
O
(15 %)

Темплатный синтез
OTs
OH
TsO
O
O
O
O
+
O
O
KOt-Bu
ТГФ
O
O
K
O
O
O
O
K
O
O
OTs
OH
TsO
O
O

Метилирование диазометаном
H 2 C N N
H +
Nu
H 3 C N N
CH3 Nu
супер-нуклеофуг
EtO 2 C
EtO 2 C
CH 2 N 2 /эфир
HO
OH
HBF 4 (кат.)
MeO
OMe

Комплексы с кислотами Льюиса (эфираты)
Et 2 O + BF 3
Et 2 O BF 3
O
O
+ ZnCl 2
перегоняется
без разложения
O
Cl
O
Zn2
Cl

Триалкилоксониевые соли - мощнейшие алкилирующие агенты
R 2 O + R 1 F
SbF 5
R
R
O R 1
SbF 6
Cl
3 + 4 Et 2 O*BF 3 + 2 Et 2 O
O
эфир, 36 °С
3 Et 3 O BF 4 +
(90 %)
OEt
Cl
O
3
B

Расщепление эфиров
O
O
O
OH
+ HI
140 °C
I +
OH
OH
O
+ HBr
150 °C
OH
+ CH 3 Br
O
+ HBr
H 2 O
10 °C
+
Br
OH

I +
H
R 1 O R 2
S N 2
R 1 I + R 2 OH
S N 1
OH
O
CF 3 COOH
0 °C
+
(90 %)

Использование кислот Льюиса для расщепление эфиров
O
1) BCl 3 ; -10 °C
2) NaOH; H 2 O
OH
(75 %)
+
Cl
Br
O
1) BBr 3 ; пентан; 0 -20 °C
2) NaOH; H 2 O
+
(77 %)
HO

Расщепление эфиров с TMSI
Si
Cl
NaI
CH 3 CN
Si
I
SiMe 3 S N 2
I +
R 1 O R 2 R 1 I + R 2 OSiMe 3
H 2 O
R 2 OH

Окисление эфиров опасно - гидропероксиды взрываются !!!
α-положение активировано для свободнорадикальных реакций
X + R O R R O R + HX
O
+ Cl 2
hν
- 20 °C
Cl
O
+ HCl
R O R + O O
R
O
R
O O
R
O R
+ R O
O O
R
R
O
O OH
R

Получение эпоксидов
CH 2 =CH 2 + O 2
Ag / Al 2 O 3
250 - 330 °C
O
O
O
OEt
+
OXONE
O
O
O
O
H
ClCH 2CH 2 Cl
OEt
O O
O
(70 %)
DMDO OXONE KHSO 5 *KHSO 4 *K 2 SO 4
O
Me
O
Me
Me
Me
DMDO
99%
EtO 2 C
Me
EtO 2 C
Me
O

HO
B
O
O
X
X
H
H
OH Cl
H
OH
Cl
H
NaOH
O
H
S N 2
O
(73 %)
H
Cl

Асимметрическое эпоксидирование по Шарплессу
(K.B. Sharpless) Нобелевская премия 2001
H OH
OH
(+)-диэтилтартрат
H Ti(OiPr) 4 /t-BuOOH O H
78%, ee 97%
H
OH
(+)-диэтилтартрат
OH
H
Ti(OiPr) 4 /t-BuOOH
O
H
80%, ee 95%

Использование реакции Мицунобу для синтеза эпоксидов
CO 2 Et
CO 2 Et
PPh 3
O
OH
OH
DEAD
HO
O
Домашнее задание: предложите механизм реакции
и обьясните регио- и стереоселективность

Эпоксиды напряжены и легко раскрываются нуклеофилами
O
EtONa
EtOH
O
O
H 3 O
O
OH
H
Ph
O
H
H
MeONa
MeOH
Ph
OH
O
(85 %)

Раскрытие в основных и кислых условиях может
давать разные результаты (S N 2 и S N 1)
H
R
O
H, быстро
R
O
медленно
R
R
R
OH
MeOH
MeO
R
OH
+ H
R
R

HO
OCH 3
CH 3 O -
O
CH 3 OH
H 3 CO
OH
H 2 SO 4
O
OH -
OH
CH 2 OH
H 2 SO 4
H 2 O
CH 2 OH
OH

Раскрытие аминами
NH
O
N
OH
HO
O
NH 3
HO
+
N
OH
NH 2
HO
HO
H
N
OH

R
H
O
+ R 2 MgBr
эфир
BrMgO
R 1 R 2
H 2 O
NH 4 Cl
OH
R 1 R 2
1) LiAlH 4 ; ТГФ; 0 °C
2) H 2 O
(83 %)
O
HO
Me
O
H
1) BH 3 ; эфир
OH
Et
Me
2) H 2 O

Нуклеофильное замещение S N 2’
O
OH
LiCuR 2
R

1
R 4
2
R 3
R 1
R 3
R 2 R 4
Дезоксигенирование эпоксидов
MCPBA
R 1
+ Ph 3 P=O
O R 4
R 2
R 3
PPh 3
S N 2
элиминирование
Обращение конфигурации алкенов
O -
R 1 PPh 3
R 2 R 4
R 3
вращение
R 4
R 1 PPh 3
R 3
R 2 O