سنتز مالون استر و پسرعموی آن، سنتز استواستیک استر

• در استر مالونیک سنتزیک دی استر اسید مالونیک با یک باز ضعیف پروتونه می شود و سپس در موقعیت آلفا با یک آلکیل هالید تحت تشکیل پیوند C-C قرار می گیرد. (الکیلاسیون انولات)
• تیمار با اسید آبی منجر به هیدرولیز استر می شود. پس از گرم شدن، دکربوکسیلاسیون خود به خود رخ می دهد تا زنجیره ای گسترده شود اسید کربوکسیلیک.
• یک فرآیند مرتبط، استر استواستیک سنتز، منجر به آلکیله می شود کتون ها.
• این واکنش دارای این مزیت است که فقط به یک پایه آلکوکسید نیاز است و هیچ یک از مشکلات مربوط به انتخاب منطقه ای که گاهی در آلکیلاسیون کتون های جایگزین با آلکوکسیدها رخ می دهد وجود ندارد.
• در صورت تمایل می توان دو آلکیلاسیون را قبل از مرحله دکربوکسیلاسیون انجام داد.

فهرست مطالب

1. الگوی رایج در سنتز استر مالونیک
2. سنتز مالون استر از پنج واکنش مجزا تشکیل شده است
3. مرحله 1: پروتون زدایی برای دادن انولات
4. مرحله 2: S_ن2 واکنش نوکلئوفیل انولات با یک الکتروفیل آلکیل هالید
5. مرحله 3: هیدرولیز استر اسیدی
6. مرحله 4: دکربوکسیلاسیون برای دادن انول
7. مرحله 5: توتومریزاسیون انول به اسید کربوکسیلیک
8. (پیشرفته) مراجع و مطالعه بیشتر

---

1. الگوی رایج در سنتز استر مالونیک

قبل از ورود به مکانیسم، ببینید آیا می توانید آن را شناسایی کنید الگوی رایج برای هر یک از این سنتز استر مالونیک. رنگ های مختلف اتم ها را دنبال کنید. هر کدام از کجا می آیند؟ هر کدام از آنها کجا می روند؟

نکته جالب در مورد این فرآیند نحوه انجام آن است از یک سری واکنش های ساده ساخته شده است. باز هم، مکانیسم‌ها در شیمی آلی بسیار شبیه موسیقی هستند – از تعداد کمی از بخش‌ها، می‌توانیم چیزی پیچیده بسازیم.

بیایید از طریق مکانیسم حرکت کنیم (برای اختصار بر سنتز استر مالونیک تمرکز می کنیم – مکانیسم سنتز استر استواستیک یکسان است به جز اینکه ما با یک ترکیب متفاوت شروع می کنیم).

سنتز مالون استر از پنج واکنش مجزا تشکیل شده است

این فرآیندها در مجموع از پنج واکنش ساخته می شوند:

1. deprotonation از استر برای تشکیل انولات
2. اس_ن2 از انولات بر روی یک آلکیل هالید، تشکیل یک پیوند CC جدید
3. هیدرولیز اسیدی از استر برای ایجاد اسید کربوکسیلیک
4. دکربوکسیلاسیون کربوکسیلیک اسید برای ایجاد یک انول
5. توتومریزاسیون از انول حاصل به یک اسید کربوکسیلیک تبدیل می شود

مرحله 1: پروتون زدایی برای دادن انولات

در مرحله اول یک پایه (CH₃O^– در این حالت) اسیدی ترین پروتون را از استر (در C₂ در اینجا، با یک pK_آ از حدود 13) برای دادن یک انوله کردن. انولات به دست آمده را می توان به عنوان یکی از دو شکل رزونانسی ترسیم کرد.

مرحله 2: S_ن2 واکنش نوکلئوفیل انولات با یک الکتروفیل آلکیل هالید

انولات ها نوکلئوفیل های بزرگی هستند. در مرحله دوم، انولات به عنوان یک هسته دوست در یک S عمل می کند_ن2 واکنش برای تشکیل یک پیوند CC جدید:

مرحله 3: هیدرولیز استر اسیدی

سپس (مرحله 3)، اسید و آب برای انجام هیدرولیز آبی استر به اسید کربوکسیلیک اضافه می‌شوند.

مرحله 4: دکربوکسیلاسیون برای دادن انول

اکنون بخشی می آید که اغلب دانش آموزان را به دردسر می اندازد. وقتی اسیدهای کربوکسیلیک دارای یک گروه کربونیل (C=O) با دو پیوند باشند، می توانند به راحتی دی اکسید کربن را از دست بدهند. چرا؟ از آنجایی که کربونیل می‌تواند به عنوان یک الکترون فرورفته برای جفت الکترون‌هایی که از پیوند C-C شکسته می‌شوند، عمل کند و یک انول به این “دکربوکسیلاسیون” می گویند. توجه داشته باشید که چگونه این مورد برای اسیدهای کربوکسیلیک با کتون دو باند دورتر است، که اصطلاحاً “بتا-کتو اسید” نامیده می شود. [See article – Decarboxylation]

مرحله 5: توتومریزاسیون انول به اسید کربوکسیلیک

در نهایت انولی که تشکیل می شود است یک گونه پایدار نیست. این می تواند به ایزومر اصلی خود تبدیل شود: در این مورد، یک اسید کربوکسیلیک. این دو ایزومر اساسی با یکدیگر در تعادل هستند، اگرچه شکل “کتو” (با گروه کربونیل) بسیار مورد علاقه است. این فرآیند نامیده می شودتوتومریسم“. [See article: Keto-enol tautomerism]

باز هم، نکته کلیدی در مورد سنتز استر مالونیک این است که الگوی پیوندهای تشکیل شده و پیوندهای شکسته را مشاهده کنید. مانند هر واکنشی در شیمی آلی، اگر می‌توانید الگوی رو به جلو را ببینید، باید بتوانید آن را به سمت عقب نیز اعمال کنید. ببینید آیا می توانید نحوه ساخت ترکیب را پیدا کنید آ از سنتز استر مالونیک

ثانیا، انجام آن نیز امکان پذیر است دو آلکیلاسیون قبل از انجام مرحله هیدرولیز آبی. می تونی بفهمی چطوری درست کنی ب از سنتز استر مالونیک؟

---

یادداشت

---

(پیشرفته) مراجع و مطالعه بیشتر

1. افزودن استرهای مالونیک به بنزویل- فنیل- استیلن.
   المر پی کوهلر
   مجله انجمن شیمی آمریکا 1922، 44 (2)، 379-385
   DOI: 10.1021/ja01423a019
   یکی از اولین موارد در ادبیات استفاده از استرهای مالونیک در سنتز آلی.
2. برش استرهای مالونیک جانشین شده توسط سدیم اتوکسید
   آرتور سی کوپ و اس ام مک الوین
   مجله انجمن شیمی آمریکا 1932، 54 (11)، 4319-4325
   DOI: 1021/ja01350a026
   این مقاله توسط پروفسور AC Cope (از بازآرایی Cope) نشان می دهد که استرهای اسید مالونیک را می توان از انولات های اسید آلیفاتیک با دی اتیل کربنات سنتز کرد.
3. آلکیلاسیون استر مالونیک
   رالف جی. پیرسون
   مجله انجمن شیمی آمریکا 1949، 71 (6)، 2212-2214
   DOI:1021/ja01174a080
   این مقاله یک مطالعه فیزیکی-آلی بسیار دقیق از سنتز استر مالونیک است و نشان می‌دهد که میزان آلکیلاسیون با اسیدیته پروتون a در استر مالونیک مرتبط است.
4. سنتز استر مالونیک در آزمایشگاه لیسانس
   برنارد ای. هوگنبوم، فیلیپ جی ایریگ، آرن ان. لانگسجون، کارول جی.
   مجله آموزش شیمی 1991، 68 (8)، 689
   DOI: 1021/ed068p689
   این نشریه یک روش نمونه اولیه اما هنوز هم ساده شده برای انجام سنتز استر مالونیک را توصیف می‌کند و آن را برای دوره‌های آزمایشگاهی شیمی آلی در مقطع کارشناسی قابل استفاده است.
5. دی اتیل 1،1-سیکلوبوتاندی کربوکسیلات
   ریموند پی ماریلا و ریچارد راوب
   Org Synth. 1953، 33، 23
   DOI: 10.15227/orgsyn.033.0023
   این روش از یک دی هالید برای ایجاد چرخه درون مولکولی استفاده می کند که به عنوان سنتز آلی حلقه ای پرکین نیز شناخته می شود. سنتزهای آلیکه توسط بخش شیمی آلی ACS منتشر شده است، منبع معتبری از روش های آزمایشگاهی آلی مصنوعی قابل اعتماد و مستقل است.