Chuyển vị -1,2 từ carbon đến carbon

3.1.1. Chuyển vị Wagner-Meerwein (G. Wagner-1899, Meerwein -1910) Sơ đồ phản ứng như sau:

C R₂

R₁ R₃

H⁺

C R₂

R₁ R₃ R₄

R₅ OH

C C

R₅ R₄

~ R1

OH R₂ C R₃

OH R₁ R₅

R₄ C

C R₂

R₁

R₃ R₄ OH

CH H⁺

C R₂

R₁ R₃

CH R₄

OH

-H

C C R₁

R₄ R₂

R₃ Xúc tác cho phản ứng lμ acid proton hoặc acid Lewis.

Phản ứng chuyển vị nμy gần giống chuyển vị pinacolic. Tuy nhiên theo xu hướng phân đều nhóm thế cho hai carbon cạnh nhau, chuyển vị pinacolic thì ngược lại. Vì vậy người ta còn gọi chuyển vị nμy lμ “chuyển vị ngược pinacolic”.

Nếu thay alcol bằng dẫn xuất halogen hoặc amin cũng có thể thực hiện được phản ứng chuyển vị nμy. Khi đó, phản ứng mang tên “chuyển vị Demjanov”. Với các dẫn chất halogen dùng xúc tác lμ Ag₂O, còn với amin xúc tác lμ acid nitrơ:

C CH R₂

R₁

R₃

Cl R₄

Ag₂O

C CH R₂

R₁

R₃ R₄

OH R₂ C CH OH

R₃ R₄ R₁

C CH R₂

R₁ R₃

NH₂ R₄

HNO₂ N₂

- -H₂O R₂ C CH R₁ R₃ R₄

OH R₂ C CH OH

R₃ R₄ R₁

Các chuyển vị kiểu Wagner-Meerwein có thể sử dụng để mở rộng hoặc thu hẹp các hợp chất vòng.

Ví dụ:

O

H C H ² OH

H⁺ - H₂O

O H CH²

~

O

- H⁺

O

Dihydro pyran

N H²

HNO2

-N2-H2O ~

CH2

H

-H⁺ OH

C H 2

C H ² HO

HO H CH3

H 3 C

H 3 C ^H

+

-H2O

CH3

H 3C

H3C ~

H2C

C H 3

CH3

Bocneol Camphen

Các điều kiện của phản ứng:

Chuyển vị Wagner-Meerwein của các dẫn chất halogen được tiến hμnh trong các dung môi không proton (ví dụ nitrometan hoặc SO₂ lỏng), xúc tác cho quá trình dehalogen hóa lμ các acid Lewis như SnCl₄, HgCl₂.

Với các alcol thì xúc tác lμ các tác nhân dehydrat hóa (H₂SO₄ hoặc Al₂O₃ ở nhiệt độ cao).

Chuyển vị Demijanov ở các amin được tiến hμnh trong dung dịch nước có pH = 3-7. Lượng NaNO₂ sử dụng thừa khoảng 50%.

3.1.2. Chuyển vị pinacolic (R.Fittig -1860)

Các pinalcol dưới tác dụng xúc tác của acid mạnh sẽ loại đi một phân tử nước, đồng thời một nhóm alkyl di cư sang carbon bên cạnh tạo thμnh ceton.

C C R ₂

R ₁ O H

R ₄ O H R ₃

H⁺

- H2O R ₂ C C OH

R ₄ R ₃ R₁

~R1

C C R₂

OH R₃ R₁ R₄

-H⁺

C C R ₂

O

R ₃ R ₁ R ₄ (pinacolon)

Nhóm OH được tách ra ở carbon mang nhiều nhóm thế có tác dụng lμm bền vững cation carbeni hơn. Các nhóm thế nμy được sắp xếp theo thứ tự sau:

H < alkyl < aryl

Trên cơ sở chuyển vị pinacolic, M.Tiffeneau thực hiện chuyển vị của các hợp chất α, β-aminoalcol với acid nitrơ. Phản ứng nμy dùng để mở rộng các ceton vòng vμ được gọi lμ chuyển vị Tiffeneau:

C O (CH₂)n

H⁺

-CH OH

+1

(CH₂)n

(CH₂)n C CH₂

H₂O OH

N₂

-HNO₂ LiAlH₄

2¹. .HCN

C

CH₂NH₂ OH (CH₂)n

(CH₂)n CO

+1

Các điều kiện của phản ứng:

Chuyển vị pinacolic được tiến hμnh trong dung dịch acid sulfuric 10-20%.

Phản ứng Tiffeneau thường được tiến hμnh trong các điều kiện giống như phản ứng chuyển vị Demjanov.

3.1.3. Chuyển vị Favorskij (A.E.Favorskij -1913)

Các α-halogen ceton dưới tác dụng của các base mạnh tạo thμnh các ester.

C C R₁

Br R₂

R₃ O

OR ; ~^R3 R₂ C C R₁ R₃

OR O

Cơ chế phản ứng được giải thích như sau:

C C R₁

Br R₂

R₃

O ~R₃

C C R₂

R₁

R₃ O

OR R₂ C C

R₁ R₃

O

OR R₂ C C R₁ R₃

O OR

Các base thường dùng lμ natri-alcolat, có thể dùng natri-amid, natri- hydroxyd (trường hợp nμy sản phẩm thu được lμ amid hoặc acid).

Chuyển vị Favorskij được sử dụng để lμm giảm số carbon của các ceton vòng. Nó được ứng dụng nhiều trong hoá học terpen vμ steroid:

Br O

NaNH₂;~

CONH₂

1-brom-8-oxo-norcamfan bicyclo-[3,3,0]-octan-7 carboxylamid

CH₃COO

CH₃

CH3

O Br

NaOCH3

~ CH₃COO

CH₃

CH₃

COOCH₃

17-brom-homoandrostan-17a-on Các điều kiện của phản ứng:

Phản ứng nμy phần lớn được thực hiện trong dung môi trơ. Lượng base sử dụng thường lμ đương lượng, được hòa tan hoặc tạo huyền phù trong ether.

Nhiệt độ phản ứng từ -20⁰C đến 30⁰C.

3.1.4. Tổng hợp Arndt-Eistert vμ chuyển vị Wolff

Các diazoceton dưới tác dụng của nhiệt, xúc tác bạc oxyd chuyển vị thμnh xeten. Chất nμy phản ứng với tác nhân ái nhân trong môi trường phản ứng, tạo ra dẫn xuất của acid carboxylic có mạch carbon tăng lên 1 C.

R C O C l

+ CH ₂N 2 R C O

CH N N ^-N2

Ag2O R C C H O

C a r be n R C H C O

X e t en

R CH ₂CO O H R CH ₂CO O R

R CH 2C O N H 2 (RCH ₂CO N H R ' )

H₂O ROH NH3(NH2R')

Vì chưa chứng minh được sự tồn tại của hợp chất carben. Do đó cơ chế có thể giải thích như sau:

R C CH N N O

R₁OH

R₁O C CH₂ R O

N N R₁O C CH₂ O

-N₂ R

Ag₂O

ƒ Tổng hợp Arndt-Eister:

Lμ phản ứng tổng hợp ester có số carbon tăng lên 1 C từ clorid acid vμ diazometan. Tác nhân ái nhân sử dụng trong phản ứng nμy lμ alcol, nên sản phẩm thu được lμ một ester:

R₁ C O

Cl ₊ CH₂ N N R₁ C

O

CH N N

-HCl

O C CH R₁ ^{ROH, Ag}_- ^2O

N₂ RO C CH₂ R₁ O

Tổng hợp Arndt-Eister đã rút ngắn phương pháp điều chế acid carboxylic vμ dẫn chất có mạch carbon tăng lên 1 C từ các clorid acid tương ứng.

Nếu thay clorid acid bằng một ceton trong phản ứng chuyển vị kiểu Wolff với diazoalkan, sẽ thu được ceton khác có mạch carbon tăng lên một:

R₁ C O R₂

+

R₁ C CH O R₂

N N

Ag₂O

-N₂ RO C CH₂

O R₂

N N

CH₂ CH₂ N N

R₁ C CH₂ R₂ O

Phản ứng nμy sử dụng có hiệu quả để mở rộng mạch các ceton vòng:

O CH₂ N N Cyclohexanon

O

CH2 N N

Ag₂O -N₂

O CH₂

O

Cycloheptanon(suberon)

ƒ Các điều kiện của phản ứng:

Nhỏ từ từ dung dịch clorid acid trong benzen khan vμo dung dịch đã lμm lạnh của diazometan trong ether, benzen hay dioxan. Sau khi HCl ngừng giải phóng thì để yên hỗn hợp 10-12 giờ ở nhiệt độ phòng, thu được dung dịch chứa diazoceton. Nếu điều chế acid, thì ở 60-70⁰C nhỏ từ từ dung dịch của diazoceton trong dioxan vμo dung dịch của AgNO₃ trong nước có chứa natri thiosulfat hoặc vμo huyền phù của Ag₂O trong dung dịch natri thiosulfat.

Nếu điều chế ester thì cho từ từ huyền phù trong alcol của Ag₂O vμo dung dịch của diazoceton trong alcol tuyệt đối.

Nếu điều chế amid thì nhỏ giọt amoniac vμo dung dịch alcol của diazoceton vμ huyền phù Ag₂O hoặc nhỏ từ từ dung dịch AgNO₃ trong amoniac đặc vμo dung dịch diazoceton trong alcol nóng.

Lượng xúc tác sử dụng trong phản ứng từ vμi phần trăm đến 20-25%.

ƒ ứng dụng của phản ứng:

Đây lμ phương pháp nối dμi mạch carbon của các acid hữu cơ:

Ví dụ:

COCl

NO₂ N₂CH₂

COCHN₂

NO₂

Ag₂O -N₂

Trong tài liệu Kỹ thuật sản xuất thuốc bằng phương pháp tổng hợp hóa dược vμ chiết xuất dược liệu (Trang 129-135)