Курсовая работа: Синтез 2,2-диэтоксииндандиона
Колориметрирование фиолетово-синих растворов, получающихся при нагревании аминокислот с нингидрином, или манометрическое измерение выделившегося СО2 позволяют определять аминокислоты количественно.
Образование этого окрашенного соединения также используется в качественном тесте на б-аминокислоты, с помощью которого можно обнаружить аминокислоты, даже если их количество не превышает 1мкг.
Нингидрин реагирует не только с б-аминокислотами, но и с другими аминами. При этом тоже появляется голубая окраска, но без выделения СО2 . Таким образом, выделение СО2 является индикатором участия в реакции б-аминокислоты. NH3 и пептиды тоже вступают в реакцию, но менее активно, чем б-аминокислоты. Продукт реакции между пролином (или 4-гидроксипролином) и нингидрином имеет желтую окраску [1].
1.2 Планирование эксперимента
На основании литературных данных (см. п. 1.1.), доступности исходных регентов и простоты методики был выбран следующий путь ретросинтетического анализа:
Первое правило ретросинтетического анализа – удалять лабильные группы, поэтому логично его начинать с удаления 2,2-диольной функциональной группы. Проще всего это делать путем трансформа FGI (на схеме – Tf1 ) – превращение 2,2-диольной группы в кетальную.
Следующей операцией является замена кетальной группы на диазогруппу, что также соответствует трансформу FGI (на схеме – Tf2 ). Эта операция позволит в дальнейшем избавиться от функциональной группы, упростив при этом молекулу.
Третьему трансформу (Tf3 ) соответствует стратегия FGD. В результате разрываемой связи C=N в качестве синтонов образуется карбен (синтон 3) и бирадикал N2 (синтон 3'), который можно генерировать из азид-аниона, что соответствует молекуле TsN3 . Наиболее простым соединением, соответствующим синтону 3, является индандион-1,3.
В связи с тем, что обычно ароматический цикл не подвергают разрыву (много соединений с ароматическим циклом легко доступны), то дальнейшую стратегию анализа основывали на разрыве связей пятичленного цикла, чтобы упростить структуру. При этом также реализовывается правило преимущества разрыва связей, находящихся рядом с функциональной группой С=О. В результате Tf4 были получены синтоны 4 и 4'. Для синтона 4 характерны заряды «+», так как он содержит карбонильные атомы С. В соответствии с целью ретросинтетического анализа (прийти к наиболее доступным исходным реагентам) для синтона 4 можно предложить диэтилфталат, поскольку он доступен и его легко получить. Для синтона 4' в качестве реагента целесообразно взять этилацетат, так как этот реактив не только доступен, но и содержит необходимую СН2 -метиленовую компоненту и СООEt–группировку, которую легко удалить гидролизом с последующим декарбоксилированием.
На основе схемы ретросинтетического анализа были подобраны соответствующие реакции:
1) Tf1 .
Данному трансформу соответствует реакция гидролиза кеталя в кислой среде.
2) Tf2 .
Этот трансформ соответствует гидролизу диазоалкана спиртом в окислительной среде для получения кеталя.
3) Tf3 .
Tf3 соответствует реакции переноса диазогруппы при взаимодействии индандиона-1,3, как соединения с реакционноспособной метиленовой группой, с п -толуолсульфонилазидом в присутствии основания.
4) Tf4 .
Для этого трансформа была выбрана реакция образования пятичленного цикла сложноэфирной конденсацией этилового эфира уксусной кислоты с этиловым диэфиром фталевой кислоты в присутствии сильного основания. Далее, полученный в-кетоэфир подвергают гидролизу (кетонное расщепление) и декарбоксилируют образовавшуюся в-кетокарбоновую кислоту.
2. Методики эксперимента
2.1. Получение индандиона-1,3 [2]
Данная реакция включает в себя несколько последовательных стадий:
А. В реакционную колбу с механической мешалкой и обратным холодильником помещают 100 г диэтилового эфира фталевой кислоты и 20 г мелконарезанного натрия и при перемешивании и нагревании прикапывают в течение часа смесь 2,0 г этанола и 98,0 г этилацетата. После этого реакционную смесь кипятят с обратным холодильником еще 6 ч.
Желтую суспензию охлаждают, добавляют 50 мл безводного эфира и фильтровали. Остаток на фильтре отсасывают и высушивают на воздухе, что дает 75,6 г (70 %) натриевой соли этилового эфира 1,3-диоксоиндан-2-карбоновой кислоты.
Б. Натриевую соль, полученную по методике А, порциями при энергичном перемешивании вносят в 2 л кипящей воды (стакан на 5 л), охлаждают до 70 0 С и после окончания выделения диоксида углерода к полученному красному раствору прикапывают при перемешивании 400 мл водного раствора серной кислоты (3:1).
Затем реакционную смесь охлаждают на бане со льдом до 15 0 С, отсасывают выпавший индандион-1,3 и после высушивания его в вакууме при 50 0 С/12 мм рт. ст. получают 45,0 г (98 % в пересчете на натриевую соль) сырого желтого в-дикетона с Тпл. = 128–129 0 С. Продукт перекристаллизовывают растворением при нагревании в смеси 80 мл диоксана и 50 мл бензола (осторожно! ) с добавлением 35 мл петролейного эфира (40–600 С), а затем выделяют в виде желтых игл с Тпл. = 130–131 0 С.
2.2 Получение п-толуолсульфонилазида [3]