Диэтилмалонат: свойства, опасности и химические характеристики. Узнайте об α-положении, кислотности и применении этого важного органического соединения.
Атомы водорода на углероде, соседнем с карбонильной группой в молекуле, значительно более кислые, чем атомы водорода на углероде, соседнем с алкильными группами (до 30 порядков величины). (Это известно как α-положение относительно карбонила.) Атомы водорода на углероде, соседнем с двумя карбонильными группами, еще более кислые, поскольку карбонильные группы помогают стабилизировать карбанион, образующийся при отщеплении протона от метиленовой группы между ними. Степень резонансной стабилизации сопряженного основания этого соединения иллюстрируется тремя резонансными структурами, представленными ниже:
The hydrogen atoms on the carbon adjacent to the carbonyl group in a molecule is significantly more acidic than hydrogen atoms on a carbon adjacent to alkyl groups (up to 30 orders of magnitude). (This is known as the α position with respect to the carbonyl.) The hydrogen atoms on a carbon adjacent to two carbonyl groups are even more acidic because the carbonyl groups help stabilize the carbanion resulting from the removal of a proton from the methylene group between them. The extent of resonance stabilization of this compound's conjugate base is suggested by the three resonance forms below:
Синтез малоновых эфиров
Одно из основных применений этого соединения – синтез малоновых эфиров. Карбанион (2), образованный в результате реакции диэтилмалоната (1) с подходящим основанием, может быть алкилирован соответствующим электрофилом. Это алкилированное 1,3-дикарбонильное соединение (3) легко подвергается декарбоксилированию с выделением углекислого газа, образуя замещенную уксусную кислоту (4):
One of the principal uses of this compound is in the malonic ester synthesis. The carbanion (2) formed by reacting diethyl malonate (1) with a suitable base can be alkylated with a suitable electrophile. This alkylated 1,3 dicarbonyl compound (3) readily undergoes decarboxylation with loss of carbon dioxide, to give a substituted acetic acid (4):
Как правило, в качестве основания предпочтительны соли алкоксид-аниона, алкильная группа которого соответствует той, что использовалась в вышеописанном алкилировании. Использование обычного основания может привести к продуктам гидролиза – например, гидроксид натрия просто образует малонат натрия и спирт, в то время как другие соли алкоксидов вызывают перемешивание за счет переэтерификации. Только "тот же" алкоксид-анион, который был использован для алкилирования депротонированного активного метиленового фрагмента, предотвратит как гидролиз, так и переэтерификацию.
In general, salts of the alkoxide anion whose alkyl part corresponds to the one used in the above alkylation are preferred as the base. The use of a conventional base may give base hydrolysis products – for example, sodium hydroxide would simply produce sodium malonate and the alcohol, while other alkoxide salts will cause scrambling by transesterification. Only the "same" alkoxide anion as the one that one used to alkylate the deprotonated active methylenic site will prevent both base hydrolysis and transesterification.
Другие реакции
Как и многие другие сложные эфиры, это соединение вступает в реакцию конденсации Клейзена. Преимущество использования этого соединения заключается в том, что нежелательные реакции самоконденсации подавляются. Как и другие сложные эфиры, это соединение подвергается бромированию в альфа-положении. Диэтилмалонат можно нитрозировать избытком нитрита натрия в уксусной кислоте с образованием диэтил оксиминомалоната, каталитический гидрогенолиз которого в этаноле в присутствии Pd/C дает диэтил аминомалонат (DEAM). DEAM можно ацетилировать для получения диэтил ацетамидомалоната (применимого в синтезе аминокислот) или добавлять к кипящей уксусной кислоте вместе с 3-замещенными 2,4-дикетонами, что позволяет получить с максимальным выходом различные замещенные этилпиррол-2-карбоксилаты, представляющие интерес для синтеза порфиринов.
Like many other esters, this compound undergoes the Claisen ester condensations. The advantage of using this compound is that unwanted self condensation reactions are avoided. Like other esters, this compound undergoes bromination at the alpha position. Diethyl malonate can be nitrosated with excess sodium nitrite in acetic acid to afford diethyl oximinomalonate, catalytic hydrogenolysis of which in ethanol over Pd/C affords diethyl aminomalonate (DEAM). DEAM can be acetylated to produce diethyl acetamidomalonate (useful in amino acid synthesis), or can be added with 3 substituted 2,4 diketones to boiling acetic acid to afford in maximal yield variously substituted ethyl pyrrole 2 carboxylates of interest for porphyrin synthesis.
Приложения
Диэтилмалонат используется в синтезе ряда лекарственных соединений, включая вигабатрин, фенилбутазон, налидиксическую кислоту и ребамипид. Также из диэтилмалоната получают несколько пестицидов, в том числе сетоксидим и производные 2-амино-4-хлоро-6-метоксипиримидина.
Diethyl malonate is used in the preparation of several medicinally useful compounds including vigabatrin, phenylbutazone, nalidixic acid, and rebamipide. Several pesticides are also produced from diethylmalonate, including sethoxydim and the derivatives of 2 amino 4 chloro 6 methoxypyrimidine.