Предмет: Органическая химия
Раздел: Синтез органических соединений, химия карбонильных соединений, методология гетероциклических соединений.
Задача: Получить 2-метил-4,5,6,7-тетрагидро-1-бензофуран (
А) из циклогексанона и дополнительных реагентов.
1. Анализ задачи:
Цель синтеза - получение гетероциклического соединения бензофурана, частично гидрированного и содержащего метильную группу в положении 2. Исходным веществом является циклогексанон, поэтому нужно организовать ряд реакций для присоединения кислорода и ариловой части (для формирования бензофуранового кольца), а также внедрение метильной группы в нужное положение.
2. Стратегия синтеза:
Для построения бензофурановой системы можно использовать подход, включающий в себя:
- Конденсацию циклогексанона с альдегидом или кетоном для создания ароматического кольца.
- Циклизацию с атомом кислорода для формирования фуранового кольца.
- Введение метильной группы на конечных стадиях синтеза.
3. Пошаговое решение:
Шаг 1: Формирование тетрагидронафтола
Исходное вещество — циклогексанон. Чтобы получить частично гидрированную бензольную структуру, проводится альдольная конденсация циклогексанона с формальдегидом (
CH₂O). Альдегид будет атакован циклогексаноном, что приведёт к образованию
β-гидроксиальдегида, с последующей циклодегидратацией происходит образование циклогексилиденциклогексанона (Майкловская реакция).
Реакция:
Циклогексанон + формальдегид → β-гидроксициклогексанон → дегидратация → нафтолоподобная структура.
Шаг 2: Формирование фуранового кольца
Теперь нужно ввести атом кислорода в структуру соединения, чтобы замкнуть фурановое кольцо. Для этого можно использовать реакцию Вильямсонового синтеза эфиров, где возникает образование основания из фенола, способное вступить в реакцию с галогеналканом.
Реакция:
Образовавшийся о-хлорокетон взаимодействует с алкоголятом или гидроксидом, замыкаясь в бензофуран.
Шаг 3: Введение метильной группы
Для введения метильной группы требуются алкилирующие реагенты. Простой метод — использование алкилгалидов, таких как йодметан (
CH₃I) или диметилсульфат в присутствии основания (
NaH,
K₂CO₃). Реакция идёт по механизму
[SN2] с замещением водорода при атоме кислорода на метильную группу.
Реакция:
Алкилирование на второй позиции в бензофурановом кольце для введения метильной группы с образованием конечного продукта.
4. Итог:
Полученное соединение — 2-метил-4,5,6,7-тетрагидро-1-бензофуран.
Схема реакций:
- Циклогексанон + формальдегид → альдольная конденсация → дегидратация.
- Циклизация через кислород эфирной группы (обратитесь к реакции Вильямсона).
- Алкилирование метильной группой (реакция с йодметаном/другими алкилирующими реагентами).
Это позволит получить искомое соединение.