Гидроксикарбонильные соединения
a-Гидроксикарбонильные соединения, как уже отмечалось, могут быть получены окислением диолов гипобромитом натрия или реагентом Фентона.
Для a-гидроксикарбонильных соединений характерна димеризация в циклические полуацетали, соответственно кетали (2,5-дигидрокси-1,4-диоксаланы):
(55)
Как a-гидроксиальдегиды так и a-гидроксикетоны находятся в таутомерном равновесии с ендиолами и через такие формы могут превращаться друг в друга (перегруппировка Лобри-де Брюина - Ван-Экенштейна).
ендиолы
Упр. 38. Напишите реакции взаимного превращения глицеринового альдегида (2,3-дигидроксипропаналя) и 1,3-дигидроксиацетона (1,3-дигидрокси-2-пропанона) в щелочной среде.
Ендиолы имеют кислую реакцию и в щелочной среде образуют соли, называемые редуктонатами. Редуктонаты являются сильными восстановителями, поэтому в противоположность просто кетонам a-оксикетоны, обладающие восстановительными свойствами, реагируют с реактивом Фелинга. При этом сами они окисляются до 1,2-дикарбонильных соединений.
Отличительной чертой 1,4- и 1,5-гидроксикарбонильных соединений является оксо-цикло таутомерия (кольчато-цепная таутомерия), приводящая к образованию циклических полуацеталей, причем гидроксильная группа может занимать как аксиальное так и экваториальное положение:
Образующиеся полуацетали являются энантиомерами и находятся между собой в равновесии.Если нет необходимости указывать конфигурацию полуацеталя пользуются волнистой линией:
Циклические полуацетали реагируя со спиртами, могут превращаться в полные ацетали:
(56)
Ацетали, как известно, устойчивы в щелочной среде, но легко гидролизуются в кислой среде:
 |
(57)
Дикарбонильные соединения
Как и в случае других бифункциональных производных, химические свойства диальдегидов, дикетонов и кетоальдегидов в заметной степени определяются относительным расположением функциональных групп друг относительно друга. Поэтому различают: 1,2- или a-дикарбонильные соединения, 1,3- или b-дикарбонильные соединения, 1,4- или c-дикарбонильные соединения и т.д.
A-Дикарбонильные соединения
a-Дикарбонильные соединения могут быть получены окислением альдегидов и кетонов диоксидом селена в уксусной кислоте при обычной температуре или действием на них азотистой кислотой с последующим гидролизом монооксима в разбавленной кислоте:
К характерным свойствам a-дикарбонильных соединений относится их способность изомеризоваться в щелочной среде в a-гидроксикислоты:
(58)
гликолевая кислота
Реакции 1,3-дикарбонильных соединений
Химические свойства 1,3-дикарбонильных соединений в значительной степени определяются кето-енольной таутомерией. 1,3-Дикарбонильные соединения являются более сильными С-Н-кислотами, чем простые альдегиды и кетоны. Например, ацетилацетон (pKa = 9,0) растворим в щелочах и реагирует с натрием с выделением водорода. С солями тяжелых металлов 1,3-дикарбонильные соединения образуют очень стабильные хелатные комплексы, растворимые в органических растворителях и перегоняющиеся без разложения при обычном давлении.
Ацетилацетонат меди
Сопряженные 1,3-дикарбонильным соединениям основания могут алкилироваться в соответствии с правилом Корнблюма как по атому кислорода, так и по атому углерода.
При нагревании с сильными щелочами 1,3-дикарбонильные соединения расщепляются с образованием кетона и кислоты:
Упр. 39. Допишите реакции:
 | |||
 | |||
(а) (б)
(в) (г)
 | |||
 | |||
(д) (е)
| |||||
 |  | ||||
(ж) (з)
 |  | ||||
 | |||||
(и) (к)
(л)
Дикарбоновые кислоты
Все дикарбоновые кислоты представляют собой твердые кристаллические вещества. Низшие дикарбоновые кислоты хорошо растворимы в воде. Дикарбоновые кислоты получают теми же методами, что и монокарбоновые кислоты.
Карбоксильные группы характерным образом влияют друг на друга в зависимости от их взаимного расположения. Эта зависимость проявляется, прежде всего, в разном отношении дикарбоновых кислот к нагреванию. Щавелевая и малоновая кислоты разлагаются соответственно при 200 и 150оС, отщепляя диоксид углерода. Янтарная, глутаровая, адипиновая, малеиновая и фталевая кислоты при нагревании легко превращаются во внуутренние ангидриды.
Упр. 40. Каковы промышленные методы получения адипиновой кислоты? Где она применяется?
Упр.41. Сравните отношение к нагреванию щавелевой, малоновой, янтарной, глутаровой и адипиновой кислот. Напишите соответствующие реакции и назовите образующиеся продукты.
Упр.42. Предложите схему синтеза малоновой кислоты из уксусной кислоты. Чем обусловлена легкость декарбоксилирования малоновой и алкилмалоновых кислот?
Упр. 43. Напишите формулы всех фталевых кислот. Какая из них превращает-ся в ангидрид при нагревании? Исходя из п -ксилола и этилена и других необходимых реагентов, предложите схему получения полиэтилентерефталата.
Упр. 44. Предложите схему (схемы) получения капрона исходя из бензола.
Упр. 45. Эластомерное волокно лайкра (спандекс) получают при переработке полиуретана, синтезируемого из гексаметилендиизоцианата и 1,4-бутандиола. Приведите схему получения этого полимера. Предложите схему получения гексаметилендиамина из адипиновой кислоты, а бутандиола-1,4 из ацетилена и других необходимых реагентов.
Упр. 46. Исходя из п-ксилола и этилена и других необходимых реагентов предложите схему получения полиэтилентерефталата.
Упр. 47. Исходя из бензола и других необходимых неорганических веществ предложите схему (схемы) получения нейлона-6,6.
Упр. 48. По реакции Виттига получите следующие соединения:
(а) метиленциклопентан, (б) 1,2-дифенилметан, (в) 2-фенилпропен,
(г) 2-метил-1-фенил-1-пропен, (д) 1-фенил-1,3-бутадиен, (е) 1,2-дифенилэтан.
Упр. 49. Какие продукты образуются в результате взаимодействия пропаналя с нижеследующими соединениями: (а) NaBH4 в водной NaOH; (б) C6H5MgBr, затем вода; (в) LiAlH4, затем вода; (г) Ag(NH4)+; (д) (C6H5)3P=CH2; (е) H2 и Pt; (ж) HOCH2CH2OH и Н+; (з) СН3СН=Р(С6Н5)3; (и) гидроксиламин; (к) семикарбазид; (л) фенилгидразин; (м) разб. р-р KMnO4;т(н) HSCH2CH2SH, H+, затем никель Ренея.
Упр. 50. Напишите схему реакции п-толуилового альдегида с: (а) уксусным ангидридом в присутствии ацетата натрия (реакция Перкина), (б) анилином, (в) фенолом (2 моля), (г) ацетоном в присутствии щелочи (0.5 моля), (д) гидразином, (е) этилмагнийбромидом а затем с водой, (ж) с метилацетиленидом натрия а затем с водой.
Упр. 51. Предложите схему (схемы) получения капрона исходя из бензола.
Упр. 52. Исходя из бензола, Сl, CO и Н2 и других необходимых
неорганических веществ предложите схему (схемы) получения фенолформаль-дегидной смолы.
Упр. 53. Исходя из бензола и пропена, а также фоcгена предложите схему получения лексана (мерлона).
Упр. 54. Исходя из бензола и других необходимых реагентов предложите схему получения ацетилсалициловой кислоты (аспирина) и напишите ее реакцию с бикарбонатом натрия.