Πώς συνθέτετε καρβοξυλικά οξέα από κετόνη;

Δεν μπορείτε να συνθέσετε άμεσα ένα καρβοξυλικό οξύ από μια κετόνη σε ένα μόνο βήμα. Ωστόσο, υπάρχουν αρκετές μέθοδοι πολλαπλών βημάτων για την επίτευξη αυτού του μετασχηματισμού:

1. Οξείδωση Baeyer-Villiger:

* αντίδραση: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα υπεροξυοξείδιο (π.χ., Μ-χλωροϋπεροξυβενζοϊκό οξύ, MCPBA) για να οξειδώσει την κετόνη σε έναν εστέρα. Ο εστέρας μπορεί στη συνέχεια να υδρολυθεί για να σχηματίσει το καρβοξυλικό οξύ.

* Μηχανισμός: Το υπεροξυάδιο εισάγει ένα άτομο οξυγόνου στον δεσμό άνθρακα-άνθρακα της κετόνης, σχηματίζοντας έναν εστέρα.

* Παράδειγμα:

* Κυκλοεξανόνη + MCPBA -> Οξεικό κυκλοεξυλίου -> κυκλοεξανικό οξύ

2. Αντίδραση haloform:

* αντίδραση: Αυτή η αντίδραση ισχύει ειδικά για τις μεθυλικές κετόνες. Η θεραπεία με μεθυλοκετόνη με αλογόνο (π.χ., CL₂, BR₂) παρουσία μιας βάσης (π.χ. NaOH) θα οδηγήσει στον σχηματισμό καρβοξυλικού άλατος και ενός αλοφόρου (CHX₃, όπου το Χ είναι αλογόνο). Η οξίνιση του καρβοξυλικού άλατος αποδίδει το καρβοξυλικό οξύ.

* Μηχανισμός: Η αλογόνωση εμφανίζεται στη θέση άλφα της κετόνης και η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι να υπάρχουν τρία άτομα αλογόνου. Στη συνέχεια, το haloform υφίσταται μια πυρηνόφιλη επίθεση από ιόντα υδροξειδίου, οδηγώντας στο σχηματισμό του καρβοξυλικού άλατος.

* Παράδειγμα:

* Ακετόνη + Br₂ + NaOH -> οξικό νάτριο + CHBR₃

* Οξεικό νάτριο + HCl -> οξικό οξύ + NaCl

3. Αντίδραση Grignard ακολουθούμενη από οξείδωση:

* αντίδραση: Ένα αντιδραστήριο Grignard (RMGX) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντιδράσει με μια κετόνη, σχηματίζοντας τριτογενή αλκοόλη. Το αλκοόλ μπορεί στη συνέχεια να οξειδωθεί σε ένα καρβοξυλικό οξύ χρησιμοποιώντας ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες όπως το χρωμικό οξύ (H₂cro₄).

* Μηχανισμός: Το αντιδραστήριο Grignard επιτίθεται στον άνθρακα καρβονυλίου και το αλκοόλ σχηματίζεται μετά από πρωτονίωση. Η οξείδωση του αλκοόλ σπάει τον δεσμό C-H στον άνθρακα αλκοόλ, σχηματίζοντας την ομάδα καρβονυλίου του καρβοξυλικού οξέος.

* Παράδειγμα:

* Ακετόνη + CH₃MGBR-> 2-μεθυλο-2-προπανόλη-> 2-μεθυλοπροπανοϊκό οξύ

4. Αντίδραση Wittig ακολουθούμενη από οξείδωση:

* αντίδραση: Μια αντίδραση Wittig μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετατρέψει μια κετόνη σε αλκένιο. Το αλκένιο μπορεί στη συνέχεια να υποβληθεί σε οζονόλυση ακολουθούμενη από οξειδωτική επεξεργασία για να σχηματίσει το καρβοξυλικό οξύ.

* Μηχανισμός: Η αντίδραση Wittig περιλαμβάνει το σχηματισμό ενός ylide, το οποίο αντιδρά με την κετόνη για να σχηματίσει ένα αλκένιο. Η οζονόλυση διασπά το αλκένιο στον διπλό δεσμό, σχηματίζοντας οζονίδια που μπορούν να οξειδωθούν περαιτέρω στο καρβοξυλικό οξύ.

* Παράδειγμα:

* Ακετόνη + (CH₃) ₂P⁺Ch₂⁻-> 2-μεθυλο-2-βουτενίου-> 2-μεθυλοπροπανοϊκό οξύ

Σημείωση: Η επιλογή της μεθόδου θα εξαρτηθεί από τη συγκεκριμένη κετόνη με την οποία ξεκινάτε και το επιθυμητό καρβοξυλικό οξύ.