Реакция Крапчо

Реакция Крапчо — химическая реакция, используемая для декарбоксилирования сложных эфиров^[1]. Реакция применима к эфирам, содержащим акцепторную группу в бета-положении с сложноэфирной группе. Впервые реакция была описана в 1978 году американским химиком Эндрю Крапчо.

Реакция протекает через нуклеофильное деалкилирование эфира галогенидом с последующим декарбоксилированием и гидролизом образующегося стабилизированного карбаниона^[2].

Условия реакции

Реакция проводится в полярных апротонных растворителях, таких как диметилсульфоксид (ДМСО), при высоких температурах, обычно около 150-200 °C.

Реакция протекает под действием различных солей щелочных металлов (хлорид натрия, хлорид лития, цианид калия и цианид натрия)^[3]. Предполагается, что соли не являются необходимыми для реакции, но значительно ускоряют её по сравнению с реакцией только в присутствии воды^{[источник не указан 218 дней]}.

Сложный эфир должен содержать электроноакцепторную группу в бета-положении. Реакция лучше всего протекает с метиловыми эфирами^[2], которые более подвержены реакциям S_N2.

Механизмы

Механизм до конца не изучен. Однако предложены следующие механизмы для двух различных субстратов.

α,α-Дизамещенный эфир

Для α,α-дизамещенного эфира предполагается, что анион соли атакует R₃ по механизму S_N2, отщепляя R₃ и оставляя отрицательный заряд на кислороде. Затем происходит декарбоксилирование с образованием карбанионного интермедиата. Интермедиат захватывает водород из воды, образуя продукт^[2].

Предложенный механизм реакции α,α-дизамещенных эфиров в реакции декарбоксилирования по Крапчо. R₁, R₂ и R₃ — любые углеродсодержащие заместители.

Побочные продукты реакции (X-R₃ и CO₂) часто выделяются в виде газов, что способствует протеканию реакции; энтропия увеличивается, и действует принцип Ле Шателье.

α-Монозамещенный эфир

Для α-монозамещенного эфира предполагается, что анион соли атакует карбонильную группу, образуя отрицательный заряд на кислороде, который затем отщепляет цианоэфир. При добавлении воды цианоэфир гидролизуется с образованием CO₂ и спирта, а карбанионный интермедиат протонируется^[4].

Предложенный механизм реакции α-монозамещенных эфиров в реакции декарбоксилирования по Крапчо. R₂ — водород.

Побочный продукт этой реакции (CO₂) также выделяется в виде газа, что способствует протеканию реакции; энтропия увеличивается, и действует принцип Ле Шателье.

Преимущества

Декарбоксилирование по Крапчо является сравнительно более простым методом для модификации малоновых эфиров, так как оно расщепляет только одну эфирную группу, не затрагивая другую^[1]. Традиционный метод включает омыление с образованием карбоновых кислот, за которым следует декарбоксилирование, а получившаяся монокарбоновая кислота вновь этерифицируется. Кроме того, декарбоксилирование по Крапчо позволяет избежать жёстких щелочных или кислотных условий^[5]. В современной органической химии реакция Крапчо находит широкое применение в полном синтезе^[6].