Викладено теорію будови карбонільних сполук і логіку її зв'язку з хіміч- ними властивостями. Наведено характерні реакції карбонільних сполук і по- яснено механізми взаємодії, а також окремі приклади синтезів. Системати- зовано за типом реакції та за її результатом, яким є скорочення, збережен- ня або зростання довжини карбонового ланцюга молекули, утворення ма- лого, середнього або великого гетероциклу. Для студентів природничих факультетів вищих навчальних закладів. ЗМІСТ ВСТУП 7 Розділ 1. Найважливіші реакції конденсації карбонільних сполук і їхні механізми 10 Електронна будова карбонільної групи 10 Вплив сусідніх замісників на розподіл електронної густини в молекулі карбонільних сполук. Вплив карбонільної групи на властивості сусідніх груп 12 Кето-енольна таутомерія 16 Енаміни 17 Утворення ацеталів і кеталів 18 Альдольна та кротонова конденсації 19 Конденсації найпростіших представників карбонільних сполук 21 Утворення та гідроліз естерів 28 Естерна конденсація Кляйзена 32 Конденсації найпростіших естерів 37 Реакція Кневенагеля 40 Реакція Анрі 40 Реакція Перкіна 41 Приєднання ціановодню та ацетилену 42 Утворення бісульфатних похідних 42 Електрофільне приєднання альдегідів і кетонів до алкенів (реакція Прінса) 43 Бензоїнова конденсація 44 Пінаконовата ацилоїнова конденсації 45 Реакція Віттіга 47 Приєднання до сполук з активованим С=С зв'язком (реакція Міхаеля) 49 Синтези на основі малонового й ацетооцтового естерів 51 Приклади синтезів 56 Завдання 73 Література 77 Розділ 2. Подовження С-ланцюга молекули за участі карбонільної сполуки 79 Синтез алкенів за реакцією Віттіга та її аналогами 79 Олефінування альдегідів і кетонів дією фосфоній ілідів (реакція Віттіга) 79 Синтез E-ізомерів алкенів з альдегідів і кетонів дією фосфоній ілідів (модифікація Шлоссера реакції Віттіга) 82 Подовження ланцюга карбонової кислоти шляхом конденсації альдегідів з активованим метилфосфонатом (реакція Хорнера-Уордсворта-Емонса) 84 Синтез Z-ізомерів ?, ?-ненасичених карбонових кислот із використанням біс (трифторетил) фосфонату (реакція фосфонування Стілла-Дженнері) 86 Гомологізація альдегідів з отриманням алкінів (реакція Корі-Фукса) 88 Приєднання силільних карбаніонів до альдегідів і кетонів (олефінізація за Пстерсоном) 90 Синтез алкенів та алкінів дією металоорганічної сполу- ки на карбонільну 92 Олефінування карбонільних сполук ?хлоробіс (циклопентадієніл)-(димєтилалюміній)- ?-метилентитаном (реагентом Теббе) 93 Олефінування карбонільних сполук за допомогою диметилтитаноцену (реагенту Петасіса) 95 Олефінування карбонільних сполук за допомогою циклодибромідо-?-метилен(?-тетрагідрофуран)-трицинку (реагенту Ністеда) 97 Стереоселективне перетворення альдегідів у E-вінілйодиди під впливом СН13 і СгС1 (реакція Такаї) 99 Утворення алкенів шляхом відновної конденсації альдегідів або кетонів (реакція Мак-Мурі) 101 Синтези спиртів взаємодією металоорганічної сполуки з карбонільною 102 Приєднання магнієорганічних сполук до С-електрофільних центрів (реакція Гріньяра) 103 Взаємодія металоорганічної сполуки з альдегідом чи кетоном (Реакція сполучення Барб'є) 105 Приєднання хроморганічних сполук до альдегідів і кетонів (реакція Нозакі-Хіяма-Кіші) 106 Утворення ?-похідних карбонільних сполук 109 Синтез ?-амінонокислот при взаємодії альдегіду або кетону з ціанідом натрію й аміном (синтез амінокислот за Штрекером) 109 Конденсація альдегідів до а-гідроксикетонів у присутності ціаніду натрію (Бензоїнова конденсація) 111 Синтез ?-ацилоксикарбоксамідів конденсацією карбонових кислот, ізоціанідів та карбонільних сполук (реакція Пассеріні) 113 Синтез ?-ацетиламінокетонів з ?-амінокислот (реакція Дакіна-Веста) 116 Синтез ?-аміноспиртів і ?-амінокислот реакцією вінілборонових кислот з альдегідами та вторинними амінами (реакція Петасіса) 118 Синтез діамідів за чотирикомпонентною конденсацією Угі 120 Синтез ?-гідрокси- та ?-кетокарбонільних сполук 123 Утворення у ?-гідроксикарбонільних сполук шляхом конденсації альдегідів або кетонів (альдольна конденсація) 123 Асиметрична індукція у конденсації N-ацилоксазолідинону з альдегідами (альдольна реакція Еванса) 125 Застосування силілових ефірів енолів у отриманні альдолів (альдольна реакція Мукаями) 127 Амінометилювання енолів і фенолів похідними метилендіалкілімінію (реакція Манніха) 129 Диметиламінометилювання фенолів, енолів і кетонів за допомогою солі Ешенмозера 132 Синтез ?-кетоестерів шляхом конденсації естерів (Конденсація Кляйзена) 133 Формілювання електронозбагачених алкенів та аренів хлороформімінієвими солями (реакція Вільсмайера-Хаака) 135 Конденсація нітрилів із цинкорганічними сполуками (реакція Блейза) 137 Синтез ?-лактамів шляхом [2+2]-циклоприєднання кетенів до імінів (циклоприєднання кетенів за Штаудінгером) 139 Приєднання С-нуклеофілу до ??-ненасиченої карбонільної сполуки й інші подібні реакції 141 Приєднання нуклеофілів до ?-дефіцитних спряжених алкенів (реакція Міхаеля) 141 Приєднання силілових ефірів енолів до ?-дефіцитних спряжених алкенів (реакція Мукаями-Міхаеля) 143 Приєднання альдегідів до ??-ненасичених карбонільних сполук (реакція Штеттера) 145 Приєднання карбонільних сполук до ?-акцепторних алкенів у присутності третинних амінів (Реакція Бейліса-Хілмана) 148 Перегрупування карбонільних сполук, що приводять до подовження карбонового ланцюга 150 Подовження карбонового ланцюга при взаємодії хлорангідридів карбонових кислот із діазометаном (гомологізація Арндта-Айстерта) 150 Внутрішньомолекулярне С-ацилювання алкіларилкетонів (перегрупування Бейкера-Венткатарамана) 152 Перегрупування арилових сетерів у (гідроксиарил)кетони (перегрупування Фріса) 154 Перегрупування ?-кетоестерів у кетони (перегрупування Каррола) 156 Перегрупування силільних похідних алілових естерів у карбонові кислоти (перегрупування Ірланда-Кляйзена) 157 Інші синтези на основі карбонільних сполук 160 Синтез арилкетонів шляхом С-ацилювання ароматичних сполук (реакція Фріделя-Крафтса) 160 Самоокиснення-відновлення альдегідів у присутності лугу (реакція Канніццаро) 162 Синтез альдегідів взаємодією металоорганічних сполук із диметилформамідом (синтез Буво) 164 Синтез ??-ненасичених кислот шляхом конденсації арилальдегідів з ангідридами (реакція Перкіна) 165 Основна конденсація діетилсукцинату з карбонільними сполуками (конденсація Штоббе) 166 Радикальне алкілування л-дефіцитних гетероциклічних сполук (реакція Мінісці) 168 Розділ 3. Реакції карбонільних сполук, що проходять зі збереженням числа атомів карбону в молекулі 171 Відновлення карбонільної групи до метиленової 171 Відновлення альдегідів і кетонів до відповідних метиленових сполук за допомогою цинку у соляній кислоті (відновлення за Клеменсеном) 171 Відновлення карбонільної групи до метиленової гідразином у присутності основи (відновлення за Кіжнером-Вольфом) 173 Відновлення карбонільної групи до спиртової чи аміногрупи 175 Відновне амінування кетонів у присутності надлишку мурашиної кислоти (реакція Лейкарта-Валлаха) 175 Метилювання первинних і вторинних амінів до третинних за допомогою формальдегіду та мурашиної кислоти (відновне алкілування амінів за Ешвайлером-Кларке) 177 Перетворення карбонільної групи на алкіламіногрупу (відновне амінування за Берчем) 179 Відновлення кетонів до вторинних спиртів за допомогою А1(Oi-Рr)3 в ізопропанолі (відновлення Меєрвейна-Пондорфа-Верлея) 180 Окиснення вторинних спиртів до кетонів у присутності ізопропілату алюмінію й ацетону (окиснення Оппенауера) 182 Асиметричне відновлення кетонів до вторинних спиртів при дії ?-ізопінокамфеїл-9-борабіцикло[3.3.1]нонану (відновлення за Мідландом) 184 Відновлення естерів до спиртів металічним натрієм у спиртових розчинах (реакція Буво-Блана) 186 Асиметричне відновлення кетонів боранами у присутності хірального оксазаборалідинового каталізатора (реагенту Корі-Бакіші-Шибата) 187 Асиметричне відновлення карбонільних сполук до вторинних спиртів каталізоване BINAP комплексами рутенію(ІІ) (асиметричне гідрування за Нойорі) 199 Інші окисно-відновні реакції 193 Диспропорціонування альдегідів до первинних спиртів і кислот (реакція Канніццаро) 193 Відновлення тіоестерів до альдегідів (відновлення за Фукаямою) 195 Відновлення карбонових кислот до альдегідів через ацилбензенсульфонілгідразини (відновлення за Мак-Фадієном-Стівенсом) 196 Відновлення а, ?-епоксикетонів за допомогою гідразину до аллілових спиртів (реація Вартона) 198 Перетворення кетонів у термінальні тіоаміди при дії сірки й амінів (реакція Вільгеродта-Кіндлера) 199 Розклад N-тозилгідразонів з утворенням алкенів (реакція Бамфорда-Стівенса) 202 Розклад N-тозилгідразонів з утворенням малозаміщених алкенів (реакція Шапіро) 204 Перегрупування 206 Перетворення діарил-?-дикетонів у похідні а-гідроксикарбонових кислот (бензилове перегрупування) 206 Перетворення О-ариліміноетерів у аміди (перегрупування Чепмена) 208 Перегрупування 4,4-дизаміщених циклогексадієнонів у 3,4-дизаміщені феноли (дієнон-фенолове перегрупування) 209 Розширення циклу 2-(?-галогеналкіл)циклоалканонів через радикальні інтермедіати (розширення циклу за Даудом-Бєквізом) 211 Перетворення а-галогенокетонів, здатних до енолізації, на похідні карбонових кислот (перегрупування Фаворського) 213 Перетворення ?-галогенокетонів, не здатних до енолізації, на похідні карбонових кислот (квазі-перегрупування Фаворського) 216 Перетворення фенолу у відповідний тіофенол через арилтіокарбаміновий естер (перегрупування Ньюмана-Куарта) 217 Інші синтези на основі карбонільних сполук, що проходять зі збереженням числа атомів карбону в молекулі 219 Перетворення ?,?-епоксисульфонілгідразонів на ацетилени (фрагментація за Ешснмозером-Танабе) 219 Селективний синтез первинних амінів з алкілгалогенідів і фталіміду калію (синтез амінів за Габріелем) 221 Перетворення карбонільної групи у тіокарбонільну за допомогою 2,4-біс(4-метоксифеніл)-1,3- дитіадифосфетан-2,4-дисульфіду (реагенту Лоуссона) 224 Активація карбонільної групи за допомогою 2-хлоро-1-мстилпіридиніум йодиду (реагенту Мукаями) 226 ?,?-Дегідрування альдегідів і кетонів о-йодоксибензойною кислотою (ІВХ дегідрування за Ніколау) 228 Внутрішньомолекулярна циклізація ариллітієвих похідних (циклізація Пархама) 230 Активація карбоксильної групи 2,4,6-трихлоробензоілхлоридом (естерифікація Ямагуші) 233 Відновлення спиртів до алканів через тіокарбонільні естери (деоксигенація за Бартоном-Маккомбі) 235 Синтез антраценів циклізацією о-ацилдіарилметанів (реакція Брадшера) 237 Розділ 4. Реакції карбонільних сполук, що приводять до скорочення С-ланцюга молекули 239 Окисне розщеплення кетонів до карбонових кислот, правило Попова 239 Кислотне й кетонне розщеплення Дкетокарбонових кислот 240 Лужне розщеплення метилкетонів галогенами до галоформу та карбоксилату (галоформна реакція) 241 Розщеплення кетону до аміду та алкану (реакція Халера-Баєра) 242 Перегрупування азидів карбонових кислот в ізоціанати (перегрупування Курціуса) 244 Перегрупування галогенамідів у ізоціанати (перегрупування Гофмана) 246 Перегрупування естерів гідроксамових кислот у ізоціанати (перегрупування Лоссена) 247 Перегрупування кетонів і карбонових кислот у присутності гідроген азиду (реакція Шмідта) 249 Каталізоване кислотами Льюїса перегрупування оксимівв аміди (перегрупування Бекмана) 250 Синтез нітрилів шляхом перегрупування оксимів стерично напружених кетонів (аномальне перегрупування Бекмана) 252 Перекисне перегрупування альдегідів і кетонів в естери (перегрупування Байєра-Вілігера) 253 Перетворення арилальдегіду або арилкетону у фенол (окиснення за Дакіном) 254 Перегрупування діазокетонів у кетени (перегрупування Вольфа) 256 Розщеплення ?,?-епоксидів альдегідів і кетонів сульфонілгідразидами (фрагментація за Ешенмозером-Танабе) 258 Перетворення карбонової кислоти в алкан за допомогою К-гідрокситіопіридону-2 (радикальне декарбоксилювання за Бартоном) 260 Розділ 5. Синтез гетероциклічних сполук 263 Синтез малих (3- і 4-членних) гетероциклічних сполук 263 Синтез ?,? -епоксисстерів альдольною конденсацією ?-галогеноестерів із карбонільними сполуками (конденсація Дарзана) 263 Синтез оксетанів шляхом фотоциклізації карбонільних сполук з алкенами (реакція Патерно-Бюхі) 265 Синтез п'ятичленних гетероциклічних сполук 267 Синтез 3-ариліндолів із а-галогенокетонів та анілінів (індольний синтез Бішлера-Мохлау) 267 Синтез гідантоїнів з альдегідів та кетонів при взаємодії з ціанідом амонію (реакція Бюхерера-Бергса) 269 Утворення 3-ізоксазололів при взаємодії гідроксиламіну з ?-кетоестерами (ізоксазольний синтез Кляйзена) 270 Утворення оксазол-5-онів дегідратацією ?-ациламінокислот (азлактоновий синтез Ерленмейера-Пльохля) 272 Утворення фуранів з а-галогеноальдегідів чи а-галогенокетонів та 1,3-дикарбонільних сполук (синтез фуранів за Фейстом-Бенарі) 274 Синтез тіофенів конденсацією похідних тіогліколевої кислоти з активованими алкінами (синтез тіофенів за Фіселманом) 275 Утворення індолів з арилгідразинів і ?-метилен кетонів (синтез індолів за Фішером) 277 Взаємодія ?-гідроксинітрилів та ароматичних альдегідів з утворенням оксазолів (синтез оксазолів за Фішером) 279 Утворення 3-тіоалкоксиіндолів окиснювальною конденсацією анілінів і а-алкілмеркаптокарбонільних сполук (синтез індолів за Гасманом) 281 Утворення 2-амінотіофенів з а-метиленкетонів, метиленактивних нітрилів та сірки (синтез амінотіофенів за Гевальдом) 283 Утворення піролів реакцією а-хлорометилкетонів із (3-кетоестерами й аміаком (синтез піролів за Ганчем) 285 Утворення піразолів із гідразинів і 1,3-дикарбонільних сполук (синтез піразолів заКнорром) 286 Конденсація n-бензохінону та ?-амінокротонату з утворенням 5-гідроксиіндолів (синтез індолів за Неніцеску) 288 Циклізація 1,4-дикстонів у фурани (синтез фуранів за Паалем-Кнорром) 290 Циклізація 1,4-дикетонів у тіофени (синтез тіофенів за Паалем) 292 Синтез оксазолів з альдегідів і тозилметилізоціаніду (синтез оксазолів за Ван Льозеном) 294 Синтез шестичленних гетероциклічних сполук 296 Утворення флавонів окисненням 2'-гідроксихалконів (реакція Альгара-Флінна-Оямади) 296 Синтез хромонів з о-гідроксиарилкетонів та альдегідів (реакція Аллана-Робінсона) 299 Трикомпонентний синтез дигідропіримідонів з альдегіду, сечовини та ?-дикарбонільної сполуки (синтез піримідонів за Біджинеллі) 301 Циклізація ?-фенетиламідів у дигідроізохіноліни (реакція Бішлера-Напіральского) 302 Синтез піридинів з 1,2,4-триазинів донорних алкенів (піридиновий синтез Богера) 304 Конденсація 2-ацетамідоацетофенонів в хінолони (хіноліновий синтез Кампса) 305 Утворення піридинів з альдегідів та аміаку (піридиновий синтез Чічібабіна) 307 Утворення хінолінів з анілінів і ?-дикетонів (хіноліновий синтез Комбе) 309 Утворення хінолонів з анілінів і ?-кетоестерів (реакція Конрада-Лімпаха) 311 [4+2] циклоприєднання з утворенням гетероциклів (гетеро-реакція Дільса-Альдера) 312 Синтез хінолін-4-карбонових кислот з аніліну, піруватної кислоти та альдегіду (синтез хінолінів за Дебнером) 314 Синтез хінолінів з анілінів і ?,?-ненасичених альдегідів і кетонів (реакція Дебнера-Міллера) 316 Синтез хінолінів з о-амінокарбонільних ароматичних сполук (синтез хінолінів за Фрідландером) 318 Перегрупування фталімідів у ізохіноліни (перегрупування Габріеля-Кольмана) 320 Синтез хінолонів з анілінів та алкоксиметиленмалонових естерів (реакція Гулда-Якобса) 321 Конденсація ціаноцтового естеру з ?-дикетонами (конденсація Гуареші-Торпа) 323 Трикомпонентна конденсація альдегіду, ?-кетоестеру й аміаку з утворенням дигідропіридинів (синтез дигідропіридинів за Ганчем) 325 Синтез кумаринів з о-ацилфенолів (реакція Костанецькі) 327 Синтез піридинів з солей а-піридинійметилкетонів і ?,?-ненасичених кетонів (синтез піридинів за Кренке) 328 Синтез фенантридинів циклізацією о-ациламінобіфенілів (реакція Моргана-Волла) 330 Циклізація а-гідрокси-/?-фенетиламідів в ізохіноліни (синтез ізохіноліну за Пікте-Гамсом) 331 Циклізація ?-фенетиламінів з альдегідами в тетрагідроізохіноліни (синтез тетрагідроізохіноліну за Пікте-Шпенглером) 333 Утворення кумаринів із фенолів і ?-кетоестерів (синтез кумаринів за Пехманом) 335 Синтез макроциклічних гетероциклічних сполук 337 Утворення макроциклічних лактонів із гідроксикислот у присутності ?,?-дипіридилдисульфіду та трифенілфосфіну (макролактонізація Корі-Ніколау) 337 Список рекомендованої літератури 340