13.13: Karboksilik Asitlerden Metilesterlere: Diazometan Kullanılarak Alkilasyon

Karboksilik asitler, karboksilat oksijen atomunda alkilasyon yoluyla bir eter çözücü içinde diazometan ile reaksiyona girerek karşılık gelen asidin metil esterlerini mükemmel verimlerle verir.

Diazometan, kaynama noktası -23 °C olan sarı bir gazdır. Bir bazın N-metil-N-nitrosoüre veya N-metil-N-nitrosotoluensülfonamid üzerindeki etkisi ile uygun şekilde hazırlanır.

Esterleşme mekanizması, bir karboksilat tuzu ve metildiazonyum katyonu verecek şekilde diazometanın karboksilik asit tarafından protonasyonunu içerir. Metildiazonyum katyonu, mükemmel bir ayrılan grup olarak işlev gören N≡N'nin varlığı nedeniyle oldukça kararsızdır.

Son alkilasyon adımında, karboksilat anyonu tarafından metildiazonyum iyonuna yapılan bir S_N2 saldırısı, N_2 gazının ortadan kaldırılmasıyla birlikte bir metil ester üretir.

Ancak diazometan potansiyel olarak patlayıcı bir gazdır ve kullanımı ve depolanması sırasında önlem alınması gerekir. Pürüzlü veya çizik yüzeylerle temas ettiğinde kendiliğinden patlamaya uğrar. Bu nedenle, diazometan içeren reaksiyonlarda sıklıkla alevle parlatılmış cam malzemeler ve bir patlama kalkanı tavsiye edilir. Ayrıca diazometan kanserojen olmasının yanı sıra oldukça toksiktir.

Diazometan, karbenler oluşturmak ve nitrojeni ortadan kaldırmak için ısı veya ışık varlığında ayrışır.

Karboksilik asitler, diazometan ile muamele edildikten sonra, metil esterler elde etmek için alkilasyona uğrar.

N-metil-N-nitrosourea ve bir baz gibi öncülerden üretilen sarı renkli bir gaz olan diazometan, üç dipolar yapının bir rezonans melezidir.

Mekanik olarak, diazometan, bir karboksilat anyonu ve bir metildiazonyum katyonu oluşturmak için karboksilik asit tarafından protonlanır.

Metildiazonyum katyonu, mükemmel bir ayrılma grubu olan dinitrojen taşıyan son derece kararsız bir türdür.

Daha sonra, nükleofilik karboksilat anyonu, aynı anda nitrojen gazı salınımı ile metil esterlerelde etmek için bir SN2 mekanizması yoluyla metildiazonyum katyonuna saldırır.

Esterleşmenin, karboksilik asidin nükleofilik karboksilat oksijeni yoluyla ilerlediğine dikkat edin. Buna karşılık, asit katalizli Fischer esterifikasyonu, sonunda nükleofilik alkoksi alkol grubu ile reaksiyona giren bir elektrofilik karbonil karbon içerir.

Diazometan ile alkilasyon uygulamalarından biri, bir idrar örneğinde kokaini tespit etmektir. Burada, bir idrar kokain metaboliti olan benzoilekgonin, kütle spektrometresi analizi ile tespit edilmek üzere daha uygun bir metil estere dönüştürülür.

Methyl ester formation – Carboxylic acids react with diazomethane to form methyl esters. Diazomethane – A yellow, explosive, carcinogenic gas used for esterification. SN2 alkylation – Carboxylate ion attacks methyldiazonium to form ester and release N₂. Methyldiazonium ion – Unstable intermediate with N≡N as a leaving group. Safety precautions – Diazomethane must be handled with flame-polished glassware and a blast shield.

Define the Reaction – Describe how diazomethane reacts with carboxylic acids to form esters (e.g., methyl ester) Identify Key Intermediates – Recognize the role of methyldiazonium and carboxylate in the mechanism (e.g., methyldiazonium) Explain Product Formation – Show SN2 attack yields methyl ester and N₂ elimination (e.g., SN2) Explain Mechanism or Process – Outline proton transfer, ion formation, and nucleophilic attack Apply in Context – Handle diazomethane with care due to its toxicity, explosiveness, and carcinogenic nature

What is the role of methanol in diazomethane-based methyl ester formation? How does SN2 alkylation with diazomethane produce methyl esters from carboxylic acids? What safety precautions are necessary when using diazomethane for ester synthesis?

Students – Learn effective strategies for studying and memorizing complex lists Educators – Teach memory techniques with concrete and engaging examples Researchers – Explore cognitive tools used in learning and memory enhancement Science Enthusiasts – Discover fun, structured ways to remember scientific facts