Метиленактивные соединения в ряду карбоновых кислот и их производных

Как уже упоминалось (стр. 48), соединения общей формулы X-CH₂-Y. где X и Y — электроноакцепторные заместители (вбольшинстве случаев обладающие как —I, так иМ-эффектами), обладают повышенной СНкислотностыо и при действии оснований достаточно легко образуют карбанионы — активные С-нуклеофилы. Благодаря этому, многие из этих соединений, получивших название метиленактивных, очень широко используются в органическом синтезе — прежде всего, для образования углерод-углеродных связей.

Ранее был рассмотрен один тип метиленактивных соединений — 1,3-дикарбонильные соединения (X, Y = CO-R); еще более широко и интенсивно используются метиленактивные соединения, относящиеся к карбоновым кислотам и, особенно, к их производным. К наиболее известным соединениям этого типа относятся: а) малоновая кислота (X=Y=COOH); б) сложные эфиры малоновой кислоты, прежде всего, диэтиловый эфир (малоновый эфир, X=Y=CO-OC2H5^; в) сложные эфиры 3-оксокарбоновых кислот, прежде всего, этиловый эфир 3-оксобутановой (ацетоуксусной) кислоты {ацетоуксусный эфир. X=CH_rCO, Y=CO-OC₂H5); г) динитрил малоновой кислоты (малононитрил, X=Y=CN); д) цианоуксусный эфир (Х= CN, Y=CO-OC2H₅); е) цианоацетамид (X=CN, Y=CO-NH₂). Все эти соединения использованы в огромном числе синтезов, ведущих к усложнению углеродного скелета, но, пожалуй, более всего — малоновый и ацетоуксусный эфиры. Причина — в их легкой доступности, в практическом удобстве их использования, а также в том, что продукты их реакций можно легко превратить в простые «базовые» структуры — кетоны и карбоновые кислоты. Также интенсивно используется малононитрил, т.к. продукты его превращений довольно часто подвергаются внутримолекулярной циклизации.

При действии оснований все эти соединения легко образуют карбанионы, стабилизированныеI и, особенно, -М-эффектами заместителей X и Y. Эти карбанионы участвуют в реакциях нуклеофильного замещения — алкилирования (1) и нуклеофильного присоединения — ацилирования (2), конденсации с карбонильными соединениями (конденсации Кневенагеля) (3), реакции Михаэля (4):

Реакция 1 может последовательно приводить к продуктам моноалкилирования (684) и диалкилирования (685). Реакция Михаэля (4) может сопровождать конденсацию Кневенагеля (3): избыток метиленактивного соединения может присоединяться к продукту конденсации (686).

Анионы, образованные из метиленактивных соединений, являются, в принципе, амбидентными, т.к. отрицательный заряд делокализован и частично находится на гетероатомах (см. стр. 46). Тем не менее, в большинстве случаев доминирует атака углеродным нуклеофильным центром, т. е. образование связи С-С; альтернативный вариант (О-алкилирование, см. стр. 47) следует учитывать лишь для эфиров 3-кетокарбоновых кислот.