Grob fragmentation
В химии — фрагментация Гроба это реакция элиминирования , которая разрывает нейтральную алифатическую цепь на три фрагмента: положительный ион, охватывающий атомы 1 и 2 (« электрофуга »), ненасыщенный нейтральный фрагмент, охватывающий положения 3 и 4, и отрицательный ион ( « нуклеофуга »), включающая остальную часть цепи. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Например, положительный ион может представлять собой ион карбения , карбония или ацилия ; нейтральный фрагмент может представлять собой алкен , алкин или имин ; а отрицательный фрагмент может представлять собой тозильный или гидроксильный ион:
Реакция названа в честь швейцарского химика Сирила А. Гроба .
С другой стороны, атом 1 может начинаться как анион, и в этом случае он становится нейтральным, а не переходит из нейтрального в катионный.
История
[ редактировать ]Ранним примером фрагментации является дегидратация ди ( трет- бутил)метанола с образованием 2-метил-2-бутена и изобутена , реакция, описанная в 1933 году Фрэнком К. Уитмором . [ 4 ] Эта реакция протекает путем образования вторичного карбокатиона с последующей реакцией перегруппировки в более стабильный третичный карбокатион и отщепление т -бутильного катиона:
Альберт Эшенмозер в 1952 году исследовал катализируемую основаниями фрагментацию некоторых бета-гидроксикетонов : [ 5 ]
Оригинальная работа Гроба (1955) касается образования 1,5-гексадиена из цис- или транс -1,4-дибромциклогексана металлическим натрием : [ 1 ]
По мнению рецензентов Пранца и Мульцера (2010), название «фрагментация Гроба» было выбрано «в более или менее явном игнорировании предыдущих работ». [ 6 ]
Механизм реакции
[ редактировать ]Механизм реакции варьируется в зависимости от реагента и условий реакции: фрагментация происходит в рамках согласованной реакции или происходит в две стадии с карбокатионным промежуточным продуктом, когда нуклеофуг выходит первым, или происходит в две стадии с анионным промежуточным продуктом, когда первым выходит электрофуга. Карбанионный путь является более распространенным, и ему способствуют стабильность образующегося катиона и способность нуклеофуги удалять уходящие группы. В случае циклических субстратов предпочтительной геометрией элиминирования является сигма-связь, которая вытесняет уходящую группу в положение анти к ней, что аналогично конформационной ориентации в механизме реакций элиминирования E2 .
Примеры
[ редактировать ]Тапсигаргин из кетона Виланда-Мишера
[ редактировать ]Примером Гробоподобной фрагментации в органическом синтезе является расширение кетона Виланда-Мишера до тапсигаргина : [ 7 ]
В этой реакции диастереоселективное восстановление кетона 1 борогидридом натрия дает спирт 2 , который функционализируется до мезилата 3 с помощью мезилхлорида в пиридине . Селективность первоначального восстановления кетона 1 обусловлена приближением борогирида с нижней грани во избежание стерического столкновения с аксиальной метильной группой. Затем восстановление енона до аллилового спирта 4 в три- трет -бутоксиалюминийгидридом тетрагидрофуране с последующим гидроборированием бораном (для наглядности показан только в ТГФ дает боран 5 один заместитель). Диастереоселективность гидроборирования является результатом двух факторов: избегания аксиальной метильной группы, а также добавления аксиального гидрида, чтобы избежать конформации твист-лодочки в переходном состоянии . Фрагментация Гроба до 6 происходит с помощью метоксида натрия в метаноле при кипячении с обратным холодильником . Метоксидная образуя группа атакует атом бора, боратный комплекс , который фрагментируется. Поскольку каждый атом бора может содержать три молекулы субстрата (R), конечный побочный продукт бора триметилборат . Как видно на рисунке 6 , нахождение мезилата в экваториальном положении позволяет его сигма-звездной орбитали идеально выровняться с нарисованной сигма-связью, обеспечивая правильную геометрию олефина, показанную на рисунке 7 .
Другой пример — реакция фрагментации эпоксидного спирта как часть полного синтеза таксола Холтона .
aza-Grob fragmentation
[ редактировать ]Фрагментация 3-аза-Гроба - это вариация, которая происходит, когда электрофуга и нуклеофуга располагаются в положениях 1 и 5 вторичной или третичной аминной цепи с азотом в положении 3. [ 8 ] [ 9 ] Продуктами реакции являются электрофугальный фрагмент, имин и нуклеофугальный фрагмент (например, спирт ).
Фрагментация 3-аза-Гроба может происходить с использованием нескольких различных нуклеофуг. Сообщается, что механизм реакции начинается с восстановления защищенного эфиром амида с образованием вторичного спирта. Затем происходит согласованная стадия фрагментации с образованием продуктов реакции.
Было обнаружено, что область действия реакции охватывает защитные группы ТГФ и тетрагидротиофена с использованием различных гидридных агентов. [ 10 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Гроб, Калифорния; Бауманн, В. (1955). «1,4-ликвидация при фрагментации». Helvetica Chimica Acta (на немецком языке). 38 (3): 594–610. дои : 10.1002/hlca.19550380306 .
- ^ Вейершталь, П.; Маршалл, Х. (1991). «Реакции фрагментации». В Тросте, Барри М .; Флеминг, Ян (ред.). Манипуляции с гетероатомами . Комплексный органический синтез: селективность, стратегия и эффективность в современной органической химии. Том. 6 (1-е изд.). Амстердам: Пергамон Пресс . стр. 1044–1065. ISBN 978-0-08-035929-8 .
- ^ Курти, Ласло; Чако, Барбара (2007). Стратегическое применение названных реакций в органическом синтезе: Предпосылки и подробные механизмы – 250 названных реакций . Амстердам: Эльзевир . ISBN 978-0-12-429785-2 .
- ^ Уитмор, Фрэнк С .; Сталь, Э.Э. (1933). «Общие основы внутримолекулярных перегруппировок. II. Дегидратация ди- трет -бутилкарбинола и превращение образующихся ноненов в триметилэтилен и изобутилен». Журнал Американского химического общества . 55 (10): 4153–4157. дои : 10.1021/ja01337a042 .
- ^ Эшенмозер, А .; Фрей, А. (1952). «О расщеплении мезилового эфира 2-метил-2-оксиметилциклопентанона основаниями». Helvetica Chimica Acta (на немецком языке). 35 (5): 1660–1666. дои : 10.1002/hlca.19520350532 .
- ^ Пранц, Кэтрин; Мульцер, Иоганн (2010). «Синтетическое применение карбонильной фрагментации Гроба». Химические обзоры . 110 (6): 3741–3766. дои : 10.1021/cr900386h . ПМИД 20163188 .
- ^ Лей, СВ; Антонелло, А.; Бальскус, Е.П.; Бут, DT; Кристенсен, С.Б.; Клитор, Э.; Голд, Х.; Хогенауэр, К.; Голод, У.; Майерс, Р.М.; Оливер, Сан-Франциско; Симич, О.; Смит, доктор медицины; Сохоэл, Х.; Вулфорд, AJA (2004). «Синтез тапсигаргинов» . Труды Национальной академии наук . 101 (33): 12073–12078. Бибкод : 2004PNAS..10112073L . дои : 10.1073/pnas.0403300101 . ПМК 514437 . ПМИД 15226504 .
- ^ Ван, Дже-Дженг; Ху, Ван-Пин; Чунг, Хунг-Вэй; Ван, Ли-Фан; Сюй, Мэй-Хуэй (1998). «Новое и новое расщепление амидной связи N -метоксиметилпирроло[2,1-с][1,4]бензодиазепин-5,11-дионов путем гидридного восстановления посредством фрагментации 3-аза-Гроба». Тетраэдр . 54 (43): 13149–13154. дои : 10.1016/S0040-4020(98)00795-9 .
- ^ Ван, Дже-Дженг; Ху, Ван-Пин (1999). «Новая фрагментация 3-аза-Гроба при гидридном восстановлении ароматических лактамов, защищенных эфиром». Журнал органической химии . 64 (15): 5725–5727. дои : 10.1021/jo990549k . ПМИД 11674651 .
- ^ Ху, Ван-Пин; Ван, Дже-Дженг; Цай, Пей-Цзин (2000). «Новые примеры фрагментации 3-аза-гроба». Журнал органической химии . 65 (13): 4208–4209. дои : 10.1021/jo000252i . ПМИД 10866646 .