Лекция 15 - chem.msu.su ·...
Transcript of Лекция 15 - chem.msu.su ·...
![Page 1: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/1.jpg)
Лекция 15Химия тиофена, индола, бензотиофена и
бензофуранаЗнание – орудие, а не цель.
Л. Толстой
![Page 2: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/2.jpg)
Реакция Реймера- Тимана, проба Эрлиха. Понятие опорфиринах. Относительная реакционная способность 5-членных гетероциклов. Ориентация электрофильногозамещения. Окисление и восстановление 5-членныхгетероциклов. Использование тиофена как С-4 блока.
Реакции, характеризующие фуран как диен. Раскрытиефуранов в кислой среде. Реакции металлирования ипереметаллирования. Синтез 3-замещенных тиофенов. Реакции по атому серы тиофенового кольца.
![Page 3: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/3.jpg)
Тиофен наиболее ароматичен
SO2N
OS
S
S
S
ClS
SO
S SO3HSO3/Py
86 %
HNO3/Ac2O
85 %
DMF/POCl367%
Ac2O/SnCl4
75-89%
CH2O/HCl
40%
![Page 4: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/4.jpg)
SO
40-80%
S
S
S S
NH
NHO O
индофениновая проба темно -синее окрашивание
![Page 5: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/5.jpg)
Получение галогентиофеновS
Br2
SBr Br
BrBr
SBr
S
SBr Br
Br
S
BrBr
SBr Br
S
Br
SI
+
Zn/AcOH
Zn/AcOH
I2/HgO
![Page 6: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/6.jpg)
S S Cl,Br,I
S S NO O
O1
8
S S
O
1 4
Региохимия электрофильного замещения в тиофенах
![Page 7: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/7.jpg)
Примеры реакций в тиофене по сере. Синтез азулена
S
DMD
S
SO O
SO
O
SO2
S
Me
-SO2
BF4
NMe2
H
O2S
H
R
R
S
R
R
O
O
NMe2
S OO
R
R
+ Me3O BF4
+
![Page 8: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/8.jpg)
Нуклеофильное замещение в гетроциклах облегчено
Br NO2O
Et2NH
XO2N NO2
OO2N CHO
NaN3
X
25 °C
NMe
XO2N Nu
OEt2N NO2
ON3 CHO
Nu+ NO2
Нуклеофил
4-MeC6H4S (в MeOH) Пиперидин (в MeCN)
O 1.7*103 2.4*106
S 1.6*102 4.4*103
1,4-динитробензол 8.8*10-3 9.6
1 1
![Page 9: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/9.jpg)
Восстановительная десульфуризация тиофенов
S (CH2)10CO2H
SR1 R2
SCH3CH2 (CH2)3CO2H
S
R1(CH2)4R2
CH3(CH2)8CO2H
O
(CH2)10
O
(CH2)14
Ni
Ni
Ni
![Page 10: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/10.jpg)
Модификация боковой цепи
S
CO2H
S
Me
NBS, CCl4
S
CH2Br
K2Cr2O7 водн.
![Page 11: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/11.jpg)
Модификация Li-производных гетероциклов
X
X
Br
BuLi
BuLi
X Li
X
Li
X
E
X EE
E
X=NR, O, S
![Page 12: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/12.jpg)
Молекулярные переключатели на основе тиофена
SS
F FFF
F
F
SS
F FFF
F
Fhν (313 nm)
500 nm
S
S
N
N
Me
Me
F
FF
F
FF
S
S
N
N
Me
Me
F
F FF
FF
hν (365 nm)
> 600 nm
![Page 13: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/13.jpg)
SS
S
S
SS
S
S
![Page 14: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/14.jpg)
Получение 5-членных гетероцикловПолучение фурфурола из пентоз
O
O CHO
CHO
O
H
OHH
CH2OH
H
H+
O CHO
OHH
OHCHO
CHO
OH
H
OHH
CH2OH
NaOH
O CH2OH
H2C
OH CHO
O
HH
CHO
OHH
HHO
OHH
CH2OH
H+
O
12 % HCl
100 %
илиCuO/Ag2O
200 °C Ni (280 °C)
86-90 %75 %
![Page 15: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/15.jpg)
Реакция Юрьева – взаимопревращенияпиррола, фурана и тиофена
S O N
H2S
H2O
NH3
H2O
NH3
Al2O3, 350-400 CO
H2S
![Page 16: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/16.jpg)
Синтез пирролов Пааля-Кнорра
O OO NH2R
AcOH
N
R
H+ OO
NH
Me Me
NH3
Me MeOO
RNH2
PhH
O O
Me Me
NR
Me Me NRMe Me
HO
O
Me Me
NHROH
NR
Me Me
O NR
Me Me
O NHR
Me Me
RNH2 +
![Page 17: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/17.jpg)
Синтез фуранов по Паалю- Кнорру
O O
H
O Ot-Bu t-Bu
OH O
TsOH
O
OH
Ot-Bu t-Bu
-H2OO
PhH, t° 80%
![Page 18: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/18.jpg)
Синтез тиофенов по Паалю- Кнорру
O O R3R2
R1P4S10
S
R1
R2 R3или H2S/HCl
40%
![Page 19: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/19.jpg)
Синтез пирролов по Кнорру
Me O
NH3 Cl O CO2Me
CO2EtKOH
H2O NH
CO2HMe
CO2H+
53%
ZnAcOH
Me O
EtO2C NH2
AcOH
CO2Et
O Me
Me O
EtO2C NOH
CO2Et
O Me
NH
Me
Me
CO2Et
EtO2C
MeCOCH2CO2Et + NaNO2+
+
70%
2 моль 1 моль
![Page 20: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/20.jpg)
Синтез пирролов по Ганчу
CO2Me
O Me
NH3
NH
Me Me
CO2Me
EtO2C
NH2Me
Me
O
EtO2C
NH2Me
Me
O
Cl
+
41%
![Page 21: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/21.jpg)
Синтез пирролов по Трофимову
N
R1 CH2R2
OH
HC CH
R4N CH CH2
NOH
NO
HC CH
N
R2
R1R3
NH
+B-/DMSO
70-140 °C
B=NaOH, LiOR, OH, R3=H ,
NH
O
B-
NHO
![Page 22: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/22.jpg)
EtC C C CEt
S
Ph
SS
Ph
S
SEt Et
NaSH/EtOH1д, 20 °C
65%
Синтез тиофенов на основе фрагмента С-4
![Page 23: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/23.jpg)
Индол π-избыточный гетероцикл,легко реагирует с электрофилами по 3-положению
NH
H
NH
H H
NH N
H
NH
H
N
HH
NH
Me3N/BH3
H
N
H
N
H
N
H
Индол легко протонируется
![Page 24: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/24.jpg)
Галогенирование и сульфирование индола проводят внейтральных условиях
HN NCSNBS
HN
Cl
HN
Br
HN SO3/Py
HN
SO3H
![Page 25: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/25.jpg)
HN
NOO
O
Bz
HN
NO
O
HNHNO3
H2SO4
NH
MeHNO3H2SO4 N
H
Me
H H
HN
N OO
HNO3
NH
Me
O2N
HN
NO
O
Нитрование индола
![Page 26: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/26.jpg)
HN DMF/POCl3
NH
N
ClCCl2
HN
O
NH
CHO
+
Формилирование индола
![Page 27: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/27.jpg)
N
H
CH2=O
N
H
CH2X
N
CH2Nu
Me2NH
N
CH2X
N
CH2NMe2
H
RX
N
CH2Nu
H
N
CH2
N
CH2Nu
H
Nu
Nu
Реакция Манниха. Получение грамина
![Page 28: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/28.jpg)
N
H
CH2NMe2
MeX
N
CH2NMe3 X
H
N
CH2COOH
H
NaCN
N
CH2CN
H
OH-
![Page 29: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/29.jpg)
Индол – слабая NH-кислота
NH
NNa
Me2SO4
NMe
NaNH2/NH3
или NaH
pKa 17
NH
PhCH2Br, KOH, DMSO
NCH2Ph
или PhCH2Cl, NaH, HMPT
![Page 30: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/30.jpg)
Индолильный анион – амбидентный нуклеофил
NH
N
Me
ii, MeIi, MeMgI
N
MgBr
O
NH
OH
![Page 31: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/31.jpg)
NH
R
O2
NH
O2
NH
O
N
Me
H
MeO3
COMe
NHCOMe
N
ROOH
NH
O HN
O
Окисление индолов, получение индиго
![Page 32: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/32.jpg)
С- литирование индолов
NSO2Ar
t-BuLi
NSO2Ph
Li
NCH3
OSO2Ph
Ar
O
CH3Ar
NSO2Ar
Li
NSO2Ph
CH3
O
Ar
NH
CH2
Ar
NSO2Ar
EE+
+
![Page 33: Лекция 15 - chem.msu.su · Нуклеофильноезамещениевгетроциклахоблегчено br o no2 et2nh o2nnx o2 o2n o cho nan3 x 25 °c nme o2nnx u](https://reader031.fdocuments.us/reader031/viewer/2022013010/5f39be21f6fe290b831f0c45/html5/thumbnails/33.jpg)
NH
NH
E[O]
N
H
BCl3
AlCl3
N
OH
Ph
MnO2
NH
E
N
Ph OH
E
+ PhCN
Модификация индолинов