Функциональные производные карбоновых кислот Цель лекции Получить четкое представление о химическом строении и свойствах функциональных производных карбоновых кислот, взаимосвязи химического строения и биологической активности. План лекции 1. 2. 3. 4. 5. 6. Классификация Номенклатура Физические свойства Способы получения Химические свойства Медико-биологические свойства Функциональные производные карбоновых кислот -производные у которых ОН-группа замещена нуклеофильной частицей Z R-C O OH Z Z -ОR -OOH R-C OO Тип производных Сложные эфиры Пероксикислоты Ангидриды -SR -Hal -NH2,-NHR,-NR2 -NHOH Тиоэфиры -NHNH2 Гидразиды -NH-C-NH2 O Галогенангидриды Амиды Гидроксамовые кислоты Уреиды Тетраэдрический механизм O δ+ R-C субстрат O+ Z R-C -Y Y реагент (нуклеофил) Z нестабильный продукт присоединения R-C O + Y + - Z уходящая частица Сравнение активности функциональных производных в реакциях SN Cl 1 ОН -I < +M 3 О R–С R–С 2 : δ+ О : O δ+ R–С О -I < +M R–С OR1 -I < +M 3 -I > +M δ+ δ+ О : R–С : R–С δ+ О : δ+ О NH2 -I << +M 4 Уменьшение стабильности уходящей частицы - Cl - R-C O O -O R -OH -NH2 Уменьшение ацилирующей способности O R-C Cl R-C O R-C O O R-C O= OH R-C O OR1 R-C O NH2 ХЛОРАНГИДРИДЫ Получение хлорангидридов 1. Из карбоновых кислот СН3–С О to О CH3–С + SOCl2 + SO2 + HCl Cl ОН тионилхлорид ацетилхлорид уксусная кислота С О ОН + РCl5 бензойная кислота С to О Cl + РOCl3 + HCl бензоилхлорид Свойства хлорангидридов кислот О R–С O R–С NaCl реакция ацилолиза (ацидолиза) О Cl О : R–С + О R’–COO-Na+ Н2О R–С ОН + НCl реакция гидролиза Свойства хлорангидридов кислот : О R’–OH R–С OR’ + НCl : реакция алкоголиза О R–С Cl + НCl NH2 : R–С О NH3 реакция аммонолиза R’–NH2 О + R–С NH–R’ реакция аминолиза НCl Свойства хлорангидридов кислот Восстановление R-C R-C O LiAlH4 Cl R-CH2-OH O H2, Pd/BaSO4 Cl R-C O H АНГИДРИДЫ Получение ангидридов 1. Из карбоновых кислот О OН + О СН3– С ОН Р2О5 , to СН3–С СН3–С О O + Н2О О СН3–С уксусный ангидрид ацетилацетат ацетангидрид Получение ангидридов 2. Взаимодействием ацилгалогенидов с солями карбоновых кислот O O O 0 C CH C 3 + H-C CH3C O ONa -NaCl Cl H-C ацетилхлорид формиат натрия O муравьиноуксусный ангидрид формилацетат Свойства ангидридов О : Н2 О R-SH R-C O O SR1 + R–COOH реакция тиолиза О : R–С реакция гидролиза О R–С ОН : О 2 R–С R’–OH R–С OR’ + R–COOH реакция алкоголиза : Свойства ангидридов NH3 О R–С O О : О R–С NH2 реакция аммонолиза О R–С + R–COOH R’–NH2 R–С + R–COOH NH–R’ реакция аминолиза Сложные эфиры Способы получения 1. Ацилированием спиртов и фенолов -карбоновыми кислотами -хлорангидридами -ангидридами 2. Реакция Тищенко O O (C2H5O)3Al 2 CH3-C этанолят алюминия CH3-C OC2H5 H уксусный альдегид этилацетат Способы получения 3. Алкилированием солей карбоновых кислот алкилгалогенидами O CH3-Br + CH3-C OK O CH3-C OCH3 метилацетат o N,N-диметилформамид, 100 С - KBr Способы получения 4. Электрофильное присоединение карбоновых кислот к алкенам и алкинам O CH3 CH3-C + C OH CH3 H2SO4 CH2 O CH3 CH3-C O-C CH3 CH3 трет-бутилацетат Способы получения O CH3-C + HC OH CH O o 170-220 C CH3-C O-CH винилацетат CH2 Свойства сложных эфиров 1) Кислотный гидролиз СН3–С О + Н О 2 ОСН3 метилацетат Н+ to О СН3–С + СН3ОН OН уксусная кислота метанол Свойства сложных эфиров 2) Щелочной гидролиз О С ОС2Н5 + NaОH Н2О to этилбензоат О С ОNa + бензоат натрия С2Н5ОH этанол Свойства сложных эфиров СН3–С О 3) Получение амидов кислот .. О NH3 СН3–С + С2Н5ОН o t NН2 аммонолиз ОС2Н5 .. + С2Н5ОН NH–СН3 аминолиз СН3–NH2 СН –С 3 to О Свойства сложных эфиров 4) Переэтерификация δ+ O C OC2H5 NH2 анестезин этил-n-аминобензоат .. + H OCH2CH2N C 2H 5 2-(диэтиламино)этанол O C NH2 C 2H 5 OCH2CH2-N C 2H 5 C2H 5 новокаин 2-(диэтиламино)этил-п-аминобензоат Свойства сложных эфиров 5) Сложноэфирная конденсация H O 2 H C C .. OC2H5 H C2H5ONa -C2H5OH O CH3-C-CH2-C O OC2H5 Механизм реакции сложноэфирной конденсации H C-C H δ+ + H O δ+ CH3-C δ- С2H5O O -CH -C 2 O-C2H5 O O-C2H5 δ- O + O-C2H5 O-C2H5 O CH3-C CH2-C O O-C2H5 Свойства сложных эфиров 6) Взаимодействие с магнийорганическими соединениями (реактивами Гриньяра) O H3C-C + 2 C3H7MgBr OC2H5 эфир -С2H5OMgBr C3H7 CH3-C-C3H7 OH 4-метилгептанол-4 Свойства сложных эфиров 7) Восстановление LiAlH4 O CH2-C OC2H5 Na, C2H5OH этилфенилацетат CH2-CH2-OH + C2H5OH 2-фенилэтанол этанол АМИДЫ Получение амидов 1. Ацилирование аммиака или аминов -карбоновыми кислотами -хлорангидридами -ангидридами -сложными эфирами Получение амидов 2. Неполный гидролиз нитрилов H3C C N 25% KOH, 3% H2O2, 50 0 C O H3C C NH2 4-метилбензамид Строение амидной группы O H C C .. R N O R / R H R C / N H R ЦИС- ТРАНС- O O R C N / R H H R C / N H R Свойства амидов 1. Кислотный гидролиз СН3–С О NН2 + Н2О + НCl to О СН3–С + NН4Cl OН ацетамид 2. Щелочной гидролиз СН3–С О + NaOH NH–СН3 N-метиламид уксусной кислоты to СН3–С О ONa + CH3NН2 Свойства амидов 3. Основные свойства : СН3–С О: NН2 + Н+ СН3–С + О –H NН2 4. Кислотные свойства : СН3–С О N Н Н + NaNН2 СН3–С О + NH3 NHNa Свойства амидов 5. Расщепление азотистой кислотой O C H3C HNO2 NH2 4-метилбензамид O H3C C NH-NO N-нитрозо-4-метилбензамид H3C -N2 O C OH 4-метилбензойная кислота Свойства амидов 5. Дегидратация O H3C C NH2 P2O5 -H2O C N H3C нитрил Свойства амидов 6. Восстановление H3C O C LiAlH4 NH-CH3 H 3C CH2-NH-CH3 амин Свойства амидов 6. Восстановление H3C O C Na, NH3, C2H5OH NH-CH3 H 3C O C H 4-метилбензальдегид + NH2 -CH3 метиламин Свойства амидов 7. Галогенирование O H 2C H 2C C 0 NH + Br2 C NaOH, 0 C -NaBr, H2O O O сукцинимид H 2C H2C C N-Br C O N-бромосукцинимид Свойства амидов 7. Галогенирование (расщепление по Гофману) O H3C C NH2 + Br2 NaOH,70 C -NaBr, -Na2CO3 4-метилбензамид H3C NH2 4-метиланилин Получение гидроксамовых кислот R-C O Z + NH2OH R-C O Z NHOH + HZ Кислотные свойства гидроксамовых кислот O R H R C H C .. O N R H O H C C .. O N H + R + H Образование комплексов с солями металов H O N HO C R R OH O Сu C .. C OHHO N R H H O O N H R C Cu C N O R H O