Получение (синтез) замещенных бензольных колец. Часть I

Изучив все реакции, попробуем объединить их для синтеза простых органических соединений. И нашей целью будет получение этой молекулы из бензола. И первый подход, который вы можете использовать, заключается в концепции ретросинтеза. Итак, вы должны попытаться представить предыдущий этап, каким может быть непосредственный предшественник этой молекулы? И чтобы осуществить это, мы должны проанализировать те группы, которые связаны с нашим бензольным кольцом. Посмотрим на атом брома здесь. Он является орто/пара-ориентантом, поскольку я знаю, что у него есть неподеленная пара электронов. Итак, бром является орто/пара-ориентантом. А теперь давайте обратим внимание на нитрогруппу. Я знаю, что она является мета-ориентантом. Она находится в мета-положении, поскольку этот атом азота несет положительный заряд. Далее, что касается данной ацильной группы, связанной с нашим кольцом. Я знаю, что она тоже является мета-ориентантом, поскольку присутствующая здесь карбонильная углеродная группа несет частичный положительный заряд. И поэтому, когда мы попытаемся представить, какая из этих групп была присоединена последней, нам становится очевидно, что последним присоединился бром, поскольку атом брома, расположенный здесь, находится в мета-положении по отношению к нашей нитрогруппе или ацильной группе. И теперь мы легко можем представить предшественника для этой молекулы. Мы просто удалим отсюда бром. И у нас осталось просто бензольное кольцо. Кроме того, в нашем кольце есть ацильная группа и нитрогруппа. Итак, следующее, что нам нужно, просто помнить, каким образом можно поместить бром в бензольное кольцо, и, разумеется, это происходит в результате реакции бромирования. Итак, вам понадобится бром и катализатор, например, бромид железа. Нам подойдет FeBr₃. Попробуем вычислить следующего предшественника для данной реакции. Что мы должны сделать, чтобы получить эту молекулу? Еще раз, здесь у нас имеются две группы. Нитрогруппа и ацильная группа. Мы могли выполнить нитрирование и ввести нитрогруппу, а также мы могли выполнить реакцию ацилирования Фриделя-Крафтса, чтобы ввести в наше кольцо ацильную группу. И вопрос заключается в том, какая из этих реакций была раньше? Но на самом деле вы не можете провести реакцию алкилирования или ацилирования Фриделя-Крафтса с умеренно или интенсивно деактивирующей группой, которая уже содержится в нашем кольце. И эта нитрогруппа здесь обладает интенсивным деактивирующим действием, что означает, что мы не можем вначале присоединить нитрогруппу, а затем добавить ацильную группу. Ацильная группа должна встраиваться перед нитрогруппой, что на данном этапе означает, что мы должны присоединить нитрогруппу. То есть непосредственным предшественником для данной молекулы будет… Мы просто удаляем нашу нитрогруппу, и у нас остается бензольное кольцо, и ацильная группа непосредственно связана с нашим бензольным кольцом. И поэтому мы должны проделать нитрирование, для которого требуются, разумеется, концентрированная азотная кислота, а также концентрированная серная кислота. Ну хорошо, все, что нам остается теперь сделать, это перейти от бензола к этой молекуле. И мы, знаем, как это сделать. Для этого существует реакция ацилирования Фриделя-Крафтса. Когда мы решаем, хлорангидрид какого типа мы будем использовать, нам нужно всего лишь посчитать количество атомов углерода здесь. Итак, один, и за ним второй. То есть нам необходимо два атома углерода в структуре хлорангидрида. Итак, нужно нарисовать два атома углерода в структуре хлорангидрида. И затем нам потребуется катализатор. Например, хлорид алюминия подойдет в качестве катализатора. И вот наш синтез завершен. Мы начали с реакции ацилирования Фриделя-Крафтса. И наша ацильная группа является мета-ориентантом, и она будет направлять нашу нитрогруппу в мета-положение. И затем, в конце, у нас имеется два мета-ориентанта, которые мы теперь бромируем, и которые будут направлять наш бром в его конечное положение. И вот мы достигли цели. Давайте разберем еще одну задачу. Это те же группы, которые мы видели в предыдущей задаче, но теперь конечная молекула выглядит несколько по-другому. И поэтому нам потребуется выполнить те же реакции, которые мы проводили в предыдущем синтезе, однако сейчас они пойдут в другом порядке. Итак, опять, давайте начнем с анализа этих групп. И опять, мы знаем, что этот бром является орто/пара-ориентантом, потому что у него есть неподеленная пара электронов. Нитрогруппа является мета-ориентантом, так как несет положительный заряд. А наша ацильная группа является мета-ориентантом, поскольку углерод в ее карбонильной группе несет частичный положительный заряд, вот здесь. И когда мы смотрим на эти группы, и пытаемся определить, какие из этих реакций произошли последними, становится очевидным, что последним было проведено нитрирование. Мы знаем это потому, что эта нитрогруппа находится в мета-положении по отношению к нашей ацильной группе, поскольку ацильная группа, в свою очередь, является мета-ориентантом, а наш бром, что более существенно, является орто/пара-ориентантом. И, разумеется, нитрогруппа находится в орто-положении по отношению к брому. И теперь становится очевидным, что последней реакцией была реакция нитрирования. И чтобы изобразить предшественников этого соединения, мы должны просто отделить эту нитрогруппу, и в результате у нас получится бензольное кольцо. И в нем будет содержаться бром, при этом в нашем кольце уже присутствует ацильная группа. Нашей последней реакцией была реакция нитрирования. И все, что нам необходимо добавить, это, опять же, концентрированную азотную кислоту и концентрированную серную кислоту для запуска реакции нитрирования. Теперь ищем предшественника этой молекулы. В нашем кольце есть орто/пара-ориентант, а также мета-ориентант. Также у нас имеются наши группы. Наши бромная и ацильная группы расположены в пара-положении по отношению друг другу, что означает, что орто/пара-ориентант, направил ацильную группу конечного продукта в пара-положение. Также в данном случае мы можем рассмотреть возможность использования реакции ацилирования Фриделя-Крафтса. То есть, это означает, что мы отщепляем ацильную группу. И у нас остается бромобензол, который будет участвовать в дальнейших реакциях. Итак, у нас есть бромбензол, и мы осуществляем реакцию ацилирования Фриделя-Крафтса. И опять же, для нашей ацильной группы необходимо 2 атома углерода. Отмечу здесь первый и второй. Итак, нам необходимо 2 атома углерода в составе хлорангидридной группы. Расставим 2 атома углерода в составе хлорангидридной группы, вот так. И опять, нам поможет наш катализатор, например, хлорид алюминия. И у вас может возникнуть мысль, что галоген, то есть бром, обладает свойствами деактиватора. И каким образом мы можем провести реакцию ацилирования Фриделя-Крафтса с деактивирующей группой, которая расположена вот здесь, даже если она является орто/пара-ориентантом? Тем не менее, как вы помните, бром является достаточно слабым деактиватором. Вам не удастся произвести алкилирование или ацилирование с умеренно или интенсивно деактивирующей группой. А так как бром является достаточно слабым деактиватором, вы по-прежнему можете сделать это, и в результате у вас получится пара-продукт в качестве основного продукта этой реакции. И я уверен, что у вас также получится и небольшое количество орто-продукта. Ну хорошо, теперь мы должны перейти от бензола к бромобензолу. Это просто. Это опять же просто реакция бромирования. И у нас есть бром, катализатор и вот наш синтез завершен. Получается, мы начали с реакции бромирования с целью образования бромобензола. Бром является орто/пара-ориентантом. Вот это орто/пара-ориентант. И поэтому он стремится включить эту ацильную группу в кольцо основного продукта реакции в пара-положение. И затем, мы нитрируем молекулу. В результате у нас получаются орто/пара-ориентант, а также мета-ориентант, что значит, что нитрогруппа присоединится в этом положении. И вот у нас все получилось. Вот какой подход можно использовать, решая задачи синтеза, то есть ретросинтез, возврат к предыдущему этапу, а также логические рассуждения о том, как могли образоваться конечные молекулы. И в следующем видео мы разберем еще две задачи, которые, как мне кажется, будут немного сложнее, чем эти. Subtitles by the Amara.org community