Реакция Арндта–Эйстерта

Превращение карбоновой кислоты в ее гомолог

В органической химии реакция Арндта -Эйстерта представляет собой превращение карбоновой кислоты в ее гомолог . Она названа в честь немецких химиков Фрица Арндта (1885–1969) и Бернда Эйстерта (1902–1978). Метод заключается в обработке хлорангидридов кислот диазометаном . Это популярный метод получения β-аминокислот из α-аминокислот . ^[1]

Условия

Помимо субстрата хлорида кислоты, требуются три реагента: диазометан, вода и металлический катализатор. Каждый из них хорошо изучен.

Диазометан требуется в избытке, чтобы реагировать с ранее образованным HCl. ^[2] Если не брать диазометан в избытке, то HCl будет реагировать с диазокетоном с образованием хлорметилкетона и N ₂ . Мягкие условия позволяют этой реакции происходить, не затрагивая сложные или восстанавливаемые группы в реагенте-кислоте. ^[3]

Реакция требует присутствия нуклеофила ( воды ) . Требуется металлический катализатор . Обычно выбирают Ag2O _, но другие металлы и даже свет влияют на реакцию. ^[4]

Реакция Арндта-Эйстерта с промежуточным кетеном.

Варианты

Получение бета-аминокислоты из фенилаланина иллюстрирует синтез Арндта–Эйстерта, осуществляемый с модификацией Ньюмана–Била, которая включает включение триэтиламина в раствор диазометана. Либо триэтиламин , либо второй эквивалент диазометана будут удалять HCl, избегая образования побочных продуктов α-хлорметилкетона . ^{[5] [6] [7]}

Диазометан является традиционным реагентом, но аналоги также могут применяться. ^[8] Диазометан токсичен и потенциально взрывоопасен, что привело к появлению более безопасных альтернативных процедур, ^[9] Например, был продемонстрирован диазо(триметилсилил)метан . ^{[10] [11]}

Вместо хлорангидрида кислоты можно использовать ангидриды кислот . Реакция дает смесь 1:1 гомологированной кислоты и соответствующего метилового эфира . ^[12]

Этот метод также может быть использован с первичными диазоалканами для получения вторичных α-диазокетонов. Однако существует множество ограничений. Первичные диазоалканы подвергаются азосочетанию с образованием азинов; поэтому условия реакции должны быть изменены таким образом, чтобы хлорангидрид кислоты добавлялся к раствору диазоалкана и триэтиламина при низкой температуре. ^{[13] [14]} Кроме того, первичные диазоалканы очень реакционноспособны, несовместимы с кислотными функциональными группами и будут реагировать с активированными алкенами, включая α,β-ненасыщенные карбонильные соединения, с образованием продуктов 1,3-диполярного циклоприсоединения .

Альтернативой реакции Арндта-Эйстерта является гомологизация эфира Ковальски , которая также включает образование эквивалента карбена, но избегает диазометана. ^[15]

Механизм реакции

Хлорангидрид кислоты подвергается атаке диазометана с потерей HCl . Продукт альфа-диазокетона (RC(O)CHN ₂ ) подвергается катализируемой металлом перегруппировке Вольфа с образованием кетена , который гидратируется в кислоту. ^{[16] [17] [4]} Перегруппировка оставляет нетронутой стереохимию на углероде альфа в хлориде кислоты. ^[6]

Исторические чтения

• Арндт, Ф .; Эйстерт, Б. (1935). «Ein Verfahren zur Überführung von Carbonsäuren in ihre höheren Homologen bzw. deren Derivate» [Процесс превращения карбоновых кислот в их высшие гомологи или их производные]. Бер. Дтч. хим. Гес. (на немецком языке). 68 (1): 200–208. дои : 10.1002/cber.19350680142.
• Бахманн, МЫ ; Струве, WS (1942). «Реакция Арндта-Эйстерта». Орг. Реагировать. 1:38 .

Смотрите также

• Перегруппировка Курциуса
• Гомологация эфира Ковальски
• перегруппировка Лоссена
• реакция Ниренштейна
• Перегруппировка Вольфа

Ссылки

1. Ye, T.; McKervey, MA (1994). «Органический синтез с α-диазокарбонильными соединениями». Chem. Rev. 94 (4): 1091–1160. doi :10.1021/cr00028a010.
2. Ли, В.; Ньюман, М.С. (1970). "Этил 1-нафтилацетат". Органические синтезы . 50 : 77; Собрание томов , т. 6, стр. 613.
3. Саньял, SN (2003). Реакции, перегруппировки и реагенты (4-е изд.). С. 86, 87. ISBN 978-81-7709-605-7.
4. Kirmse, W. (2002). "100 лет перегруппировке Вольфа". Eur. J. Org. Chem. 2002 (14): 2193–2256. doi :10.1002/1099-0690(200207)2002:14<2193::AID-EJOC2193>3.0.CO;2-D.
5. Ньюман, М.С .; Бил, П.Ф. (1950). «Улучшенная перегруппировка Вольфа в однородной среде». J. Am. Chem. Soc. 72 (11): 5163–5165. doi :10.1021/ja01167a101.
6. Линдер, MR; Штойрер, S.; Подлех, J. (2002). "(S)-3-(трет-Бутилоксикарбониламино)-4-фенилбутановая кислота". Органические синтезы . 79 : 154; Собрание томов , т. 10, стр. 194.
7. Клиббенс, Д. А. Ниренштейн, М. (1915). «CLXV. — Действие диазометана на некоторые ароматические ацилхлориды». Дж. Хим. Соц . 107 : 1491–1494. дои : 10.1039/ct9150701491.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
8. Danheiser, RL ; Miller, RF; Brisbois, RG (1996). "Детрифторацетилативный перенос диазогруппы: ( E )-1-диазо-4-фенил-3-бутен-2-он". Organic Syntheses . 73 : 134. doi :10.15227/orgsyn.073.0134.
9. Katritzky, AR ; Zhang, S.; Hussein, AHM; Fang, Y.; Steel, PJ (2001). «Одноуглеродная гомологизация карбоновых кислот с помощью BtCH ₂ TMS: безопасная альтернатива реакции Арндта-Эйстерта». J. Org. Chem. 66 (16): 5606–5612. doi :10.1021/jo0017640. PMID  11485491.
10. Аояма, Т.; Сиори, Т. (1980). «Новые методы и реагенты в органическом синтезе. 8. Триметилсилилдиазометан. Новый, стабильный и безопасный реагент для классического синтеза Арндта-Эйстерта». Tetrahedron Lett. 21 (46): 4461–4462. doi :10.1016/S0040-4039(00)92200-7.
11. Cesar, J.; Dolenc, MS (2001). «Триметилсилилдиазометан в получении диазокетонов с помощью методов смешанного ангидрида и связывающего реагента: новый подход к синтезу Арндта–Эйстерта». Tetrahedron Lett. 42 (40): 7099–7102. doi :10.1016/S0040-4039(01)01458-7.
12. Брэдли, В. Робинсон, Р. (1930). «Действие диазометана на бензойные и янтарные ангидриды и ответ Малкину и Ниренштейну». J. Am. Chem. Soc . 52 (4): 1558–1565. doi :10.1021/ja01367a040.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
13. Франзен, В. (1957). «Eine neue Methode zur Darstellung α,β-ungesättiger Ketone. Zerfall der Diazoketone R—CO—CN ₂ —CH ₂ —R’». Юстус Либигс Аннален дер Хими . 602 : 199. doi : 10.1002/jlac.19576020116.
14. Йейтс, П. Фарнум, Д. Г. Уайли, Д. У. (1958). Химическая промышленность : 69. {{cite journal}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
15. Reddy, RE; Kowalski, CJ (1993). "Этил 1-нафтилацетат: гомологизация эфира через инолат-анионы". Organic Syntheses . 71 : 146. doi :10.15227/orgsyn.071.0146.
16. Хаггетт, К.; Арнольд, RT; Тейлор, TI (1942). «Механизм реакции Арндта-Эйстерта». Дж. Ам. хим. Соц. 64 (12): 3043. doi :10.1021/ja01264a505.
17. Мейер, Х.; Целлер, К.-П. (1975). «Перегруппировка Вольфа α-диазокарбонильных соединений». Angew. Chem. Int. Ed. 14 (1): 32–43. doi :10.1002/anie.197500321.