3. Образование галогенангидридов (ацилгалогенидов).

Д ля замещения карбоксильной гидроксигруппы на галоген обычно используют уже знакомые реагенты – галогениды фосфора или тионилхлорид:

Ситуация аналогична замещению на галоген гидроксигруппы в спиртах (стр. 185). Как и там, замещению предшествует превращение «плохой» уходящей группы ОН в хорошую OSOCl; что очень важно, эта группа акцепторная и поэтому увеличивает активность С=О к нуклеофильной атаке:

Г алогенид-ион атакует «активированный субстрат» (593); в образовавшемся интермедиате (594) далее происходит «внутреннее нуклеофильное замещение» с выбросом SO₂ и хлорид-аниона; этому благоприятствует «хорошая» уходящая группа OSOCl.

Среди галогенангидридов наиболее широко используются хлорангидриды, как наиболее доступные. Иногда используют бромангидриды; для их получения применяют PBr₃ или SOBr₂.

4. Образование ангидридов. Ангидриды – продукты формальной дегидратации двух молекул карбоновых кислот:

R¹-CO-OH + HO-CO-R²  R¹-CO-O-CO-R² + HOH

Ангидриды могут быть симметричными (R¹ = R²) и несимметричными (R¹R²). Из самих карбоновых кислот получают симметричные ациклические ангидриды и циклические ангидриды. Для этого используют достаточно сильное нагревание карбоновых кислот или их обработку сильными “водоотнимающими” (а на самом деле активирующими) реагентами.

Для получения ациклических симметричных ангидридов карбоновые кислоты обычно обрабатывают пентаоксидом фосфора:

В начале образуется активированный субстрат (595), далее следует нуклеофильная атака второй молекулы карбоновой кислоты, после чего в интермедиате (596) происходит внутреннее нуклеофильное замещение и отщепление протона с образованием конечного продукта – ангидрида. Здесь видна аналогия с приведенным выше механизмом образования хлорангидридов: в обоих случаях происходит превращение карбоксильного гидроксила в «хорошую» уходящую группу.

Циклические ангидриды с 5- и 6- членными циклами достаточно легко образуются при простом нагревании соответствующих дикарбоновых кислот или при действии на них Р₂О₅; в качестве примеров можно привести образование янтарного ангидрида (597) и фталевого ангидрида (598):

Из 1,2-этилендикарбоновых кислот только цис-изомер (малеиновая кислота) образует циклический ангидрид (малеиновый ангидрид):

М алеиновый ангидрид – один из наиболее известных диенофилов в реакциях диенового синтеза (стр. 103). Транс-изомер 1,2-этилендикарбоновой кислоты – фумаровая кислота – естественно, не образует циклический ангидрид.

5. Взаимодействие с металлорганическими соединениями.

Эта реакция, в отличие от предыдущих, не приводит к производным карбоновых кислот. При действии литий- и магнийорганических соединений на карбоновые кислоты вначале образуются соли (см. стр. 176). В случае литийорганических соединений образующиеся соли (599) реагируют далее со следующей молекулой реагента с образованием кетонов:

В случае магнийорганических соединений соли (600) труднее реагируют с магнийорганическими реагентами, здесь требуются более жесткие условия; в этих условиях реакция не останавливается на образовании кетонов и идет дальше – до образования третичных спиртов:

6. Гидридное восстановление карбоновых кислот. При взаимодействии карбоновых кислот с сильным гидридным восстановителем – алюмогидридом лития – вначале образуются соли, которые далее восстанавливаются этим реагентом до первичных спиртов:

Менее энергичный восстановитель – борогидрид натрия NaBH₄ – не восстанавливает карбоновые кислоты.

Две последних реакции демонстрируют возможности присоединения по весьма малоактивной карбонильной группе солей карбоновых кислот (карбоксилатов). Присоединение становится возможным потому, что здесь участвуют очень сильные нуклеофилы – карбанионы (R‾) и гидрид-ион (Н‾); в общем же, синтетические возможности карбоксилатов ограничены.