3. Присоединение к двойной С=С связи.

При присоединении галогенов к 1,2-дизамещенным олефинам стереоселективно образуются диастереомерные 1,2-дигалогенопроизводные с трео- или эритро- конфигурацией.

	трео-изомеры

эритро-изомеры

Если 1,2-заместители при двойной связи одинаковы, то пролучают в зависимости от конфигурации двойной С=С связи (Z или E) или рацемическую смесь энантиомеров (1:1) или мезо-форму. Поэтому присоединение брома к малеиновой кислоте приводит к D,L-2,3-дибромянтарной кислоте (смесь 2R,3R- и 2S,3S-энантиомеров).

2R,3R-2,3-дибромянтарная кислота	2S,3S-2,3-дибромянтарная кислота

Бромирование фумаровой кислоты приводит к образованию мезо-2,3-дибромянтарной кислоты (2R,3S; 2S,3R).

Предполагается, что образование стереоселективных продуктов происходит через промежуточное образование циклического бромониевого иона (I), который атакуется бромид-анионом с противоположной стороны.

Методика.

Константы исходных и синтезированных соединений. Приведены : формула, т.пл.^оС, т.кип.^оС.

Z-HOOC-CH=CH-COOH,130 ;
Br₂,-7.2, 58.7, d₄²⁰ 3.14 ;
(C₂H₅)₂O,-116, 34.5,d₄²⁰ 0.7138 ;
петролейный эфир,-,40-80 ;
D,L-HOOC-CHBr-CHBr-COOH, 166-167.

Проведение синтеза.

В трехгорлую колбу (250 мл), снабженную магнитной мешалкой, внутренним термометром и обратным холодильником помещают 70 мл абсолютного диэтилового эфира (прибор 4, без капельной воронки). Колбу защищают от света алюминиевой фольгой и охлаждают до –10^оС (лед+соль). При интенсивном перемешивании последовательно прибавляют 8.79 г(0.055 моля, 2.8 мл) брома (синтез проводят под тягой!) и порциями 5.81 г (0.05 моля) тонко измельченной малеиновой кислоты. После прибавления снимают охлаждение и перемешивают до тех пор, пока реакционная смесь не достигнет комнатной температуры. О начале протекания реакции можно судить по быстрому подьему температуры. После 30-минутного перемешивания реакция заканчивается.

Обработка реакционной смеси.

Эфирный раствор переносят в делительную воронку и последовательно промывают водой(15 мл), 0.2 М раствором сульфита натрия(30 мл) и дважды водой (2х15 мл). Сушат сульфатом магния. Эфир отгоняют при атмосферном давлении (прибор 12), затем на роторном испарителе при небольшом вакууме. Маслянистый остаток кристаллизуется при растирании стеклянной палочкой,т.пл. 163-165 ^о С.

Очистка.

Полученные кристаллы промывают небольшим количеством петролейного эфира (т.кип. 40-80 ^о С), отфильтровывают и сушат в вакуум-эксикаторе. Получают 9.66 г (70 %) D,L-дибромянтарной кислоты в виде бесцветных кристаллов, т.пл. 166-167 ^о С.

Методы обработки реакционной смеси : 2.1; 2.2; 2.3; 3.4.

Выделение полученного соединения : 3.2; 2.2.

Примечание: эфир для проведения синтеза используют абсолютно сухой. В противном случае бром реагирует с водой с образованием HBr, последний способствует каталитической изомеризации малеиновой кислоты в фумаровую.

Рециклизация и использование.

Продукт является исходным соединением в синтезе броммалеиновой кислоты. Из реакционной смеси выделяют около 70 мл диэтилового эфира, который после повторной перегонки пригоден для бромирования малеиновой кислоты.

Отходы безвредные ( сбрасывают в канализацию):~30 мл промывных вод.

Отходы требующие обезвреживания (утилизации): осушитель, 30 мл раствора Na₂SO₃ и примерно 10 мл петролейного эфира.

В трехгорлой колбе (250 мл), снабженной магнитной мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником (прибор 5), нагревают до кипения суспензию 5.81 г(0.05 моля) фумаровой кислоты в 40 мл воды. К кипящей реакционой массе добавляют 8.79 г(0.055 моля, 2.8 мл) брома с такой скоростью, чтобы бром не улетал (~1 час, тяга !). К концу реакции небольшой избыток брома остается. В процессе добавления брома в колбе выпадает кристаллический осадок.

Обработка реакционной смеси.

Полная кристаллизация завершается после охлаждения реакционной смеси при перемешивании до 10^оС на ледяной бане. Осадок отфильтровывают на стеклянном фильтре (прибор 10) и многократно промывают ледяной водой (порциями по 5 мл) до обесцвечивания. Определяют выход неочищенного продукта.

Очистка.

Осадок перекристаллизовывают из 2N HCl. Следует обратить внимание на то, чтобы после перекристаллизации и многократного промывания осадка ледяной водой, промывные воды не содержали хлорид-анионов (тест с помощью раствора AgNO₃). После высушивания при Т=120^оС получают 9.0 г(65 %) мезо-1,2-дибромянтарной кислоты с т.пл. 256-257^оС.

Продукт является исходным соединением для синтеза броммалеиновой кислоты.

Отходы безвредные сбрасывают в канализацию : ~100 мл кислого маточного раствора и промывные воды.

Отходы, подлежащие утилизации : ~60 мл маточного раствора.

Выделение полученного продукта :3.1, 3.2.

В трехгорлой колбе (500 мл), снабженной механической мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (прибор 3) растворяют 8.2 г (0.01 моля) циклогексена в 180 мл этанола и охлаждают раствор до –10^оС (лед+соль). По каплям прибавляют раствор 13.4 г(0.084 моля) перманганата калия и 10 г(0.083 моля) сульфата магния в 250 мл воды с такой скоростью, чтобы температура реакционной смеси была 0-5^оС (время прибавления ~1.5-2 часа). После добавления реагента смесь перемешивают еще 0.5 часа при охлаждении ледяной водой.

Обработка реакционной смеси.

Образующийся в результате реакции коричневый осадок отфильтровывают под тягой (запах циклогексена) и промывают ацетоном (3х60 мл). Если фильтрат мутный, фильтруют еще раз. Фильтрат упаривают в вакууме до обьема 120 мл, насыщают хлоридом натрия и экстрагируют хлороформом (5х40 мл). Обьединенные эфирные вытяжки высушивают сульфатом натрия и отгоняют растворитель. Оставшееся масло кристаллизуется в течение нескольких минут. Кристаллы отфильтровывают и промывают петролейным эфиром.

Очистка.

Продукт с т.пл. 86-88^оС перекристаллизовывают из циклогексана.

Выход очищенного продукта составляет 2.93 г (25 %) цис-1,2-циклогександиола с т.пл. 100-101^оС (бесцветные кристаллы).

Примечание:~ 200 мл хлороформа,~50 мл петролейного эфира и 20 мл циклогексана могут быть собраны и очищены перегонкой. Отходы, подлежащие утилизации: осадок H₃MnO₄, осушитель,~ 500 мл дистиллата,~ 100 мл водной фазы.

В трехгорлую колбу (250 мл), снабженную обратным холодильником, капельной воронкой, термометром и магнитной мешалкой (прибор 4), помещают 61.0 г (1.30 моля) муравьиной кислоты и 5.70 г (0.05 моля) 30 %-ной перекиси водорода. Добавляют по каплям в течение 5 минут 4.1 г (0.05 моля) циклогексена ,при этом происходит повышение температуры до 60-70^оС. Перемешивают реакционную смесь при этой температуре в течение двух часов до отрицательной пробы на перекись водорода. Проба на присутствие перекиси (KI + крахмал), при положительной пробе наблюдается синее окрашивание (почему ?). В случае слабого окрашивания реакционной смеси добавляют немного гидросульфита натрия и нагревают 10-15 минут до полного обесцвечивания. Затем воду и муравьиную кислоту отгоняют в вакууме, а остаток охлаждают ледяной водой и добавляют охлажденный до 0^оС раствор 5 г гидроксида натрия в 10 мл воды с такой скоростью, чтобы температура не превышала 40^оС. Продолжают перемешивание при 40^оС еще 30 минут.

Обработка реакционной смеси.

Экстрагируют этилацетатом порциями по (5х50 мл). Обьединенные органические вытяжки промывают насыщенным раствором хлорида натрия и сушат сульфатом магния. Раствор упаривают в вакууме, после чего остаток закристаллизовывается.

Очистка.

Перекристаллизовывают из этилацетата и получают 2.80 г(48 %) транс-1,2-циклогександиола с т.пл. 105^оС.

Примечание:~300 мл этилацетата могут быть собраны и очищены перегонкой.

Отходы (безвредные):~100 мл разбавленной муравьиной кислоты, 100 мл водной фазы и промывных вод.

Отходы, подлежащие утилизации: осушитель, фильтр.