Jump to content

Автоперенос водорода

(Перенаправлено с Заимствования водорода )
Механизм реакции автопереноса водорода при гидроксильном замещении. [ 1 ] [ 2 ]
Механизм одного типа реакции автопереноса водорода карбонильного присоединения, включающий гидрометаллирование (стадия 2). [ 3 ]

Автоперенос водорода , также известный как заимствование водорода , представляет собой активацию химической реакции путем временного переноса двух атомов водорода из реагента на катализатор и возврата этих атомов водорода обратно в промежуточное соединение реакции с образованием конечного продукта . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Существуют два основных класса реакций заимствования водорода: (а) те, которые приводят к замещению гидроксила, [ 1 ] [ 2 ] и (b) те, которые приводят к присоединению карбонила. [ 3 ] [ 4 ] В первом случае при дегидрировании спирта образуется переходное карбонильное соединение, которое подвергается конденсации с последующим возвратом водорода. В последнем случае дегидрирование спирта сопровождается восстановительной генерацией нуклеофила, запускающего карбонильное присоединение. Поскольку процессы заимствования водорода позволяют избежать манипуляций, которые в противном случае необходимы для дискретного окисления спиртов и использования стехиометрических металлорганических реагентов, они обычно демонстрируют высокий уровень атомной экономии и, следовательно, рассматриваются как примеры зеленой химии .

Реакция Гербе , описанная в 1899 году, [ 5 ] является ранним примером процесса автопереноса водорода. Реакция Гербе превращает первичные спирты в β-алкилированные димеры путем дегидрирования спиртов с последующей альдольной конденсацией и восстановлением образующихся енонов. Применение реакции Гербе для разработки процессов превращения этанола в бутанол вызвало интерес как метод производства возобновляемого топлива . [ 6 ] В 1932 году, используя гетерогенные никелевые катализаторы, Адкинс сообщил о первых аминированиях спиртов, которые происходят посредством дегидрирования-восстановительного аминирования спиртов. [ 7 ] Гомогенные катализаторы аминирования спиртов на основе родия и рутения разработал Григг. [ 8 ] и Ватанабэ [ 9 ] в 1981 году. О первых процессах автопереноса водорода, которые превращают первичные спирты в продукты карбонильного присоединения, сообщил Майкл Дж. Крише в 2007-2008 годах с использованием гомогенных иридиевых и рутениевых катализаторов. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

Гидроксильное замещение

[ редактировать ]

Аминирование спиртов является одним из наиболее часто используемых процессов заимствования водорода. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] В реакциях этого типа дегидрирование спирта сопровождается восстановительным аминированием образующегося карбонильного соединения. Это представляет собой альтернативу двухстадийным процессам, включающим превращение спирта в галогенид или сульфонатный эфир с последующим нуклеофильным замещением.

Как показано ниже, аминирование спирта использовалось компанией Pfizer в килограммовых масштабах для синтеза передовых фармацевтических промежуточных продуктов. [ 16 ] Кроме того, AstraZeneca использовала метанол в качестве альтернативы традиционным генотоксичным метилирующим агентам, таким как йодистый метил или диметилсульфат . [ 17 ] Нитроароматические соединения также могут участвовать в качестве предшественников аминов в заимствованиях аминирования спиртов водородного типа. [ 18 ]

Образование углерод-углеродных связей было достигнуто за счет непрямого заимствования водорода типа Виттига, [ 19 ] альдоль, [ 20 ] Конденсации Кневенагеля [ 21 ] а также через различные углеродные нуклеофилы. [ 22 ] [ 23 ] Что касается реакции Гербе, Донохью и его коллеги разработали энантиоселективное заимствование енолятного алкилирования водородного типа. [ 24 ]

Карбонильное присоединение

[ редактировать ]

Как показано на примере аллилирования Крише , дегидрирование спиртовых реагентов может быть сбалансировано восстановлением алленов, диенов или аллилацетата с образованием пар аллилметалл-карбонил, которые объединяются с образованием продуктов карбонильного присоединения. [ 3 ] [ 4 ] Таким образом, низшие спирты напрямую преобразуются в высшие спирты, что значительно уменьшает количество отходов. [ 25 ]

В 2008 году было обнаружено заимствование водорода в реакциях 1,3-енинов со спиртами с образованием продуктов карбонильного пропаргилирования. [ 26 ] Энантиоселективный вариант этого метода недавно был использован при полном синтезе лейодерматолида А. [ 27 ]

  1. ^ Перейти обратно: а б с Хамид М.Х., Слэтфорд, Пенсильвания, Уильямс Дж.М. (2007). «Заимствование водорода при активации спиртов». Расширенный синтез и катализ . 349 (10): 1555–1575. дои : 10.1002/adsc.200600638 .
  2. ^ Перейти обратно: а б с Гильена Дж., Рамон DJ, Юс М (26 марта 2007 г.). «Спирты как электрофилы в реакциях образования связей C-C: процесс автопереноса водорода». Ангеванде Хеми . 46 (14): 2358–64. дои : 10.1002/anie.200603794 . ПМИД   17465397 .
  3. ^ Перейти обратно: а б с д Кетчам Дж. М., Шин И., Монтгомери Т. П., Крише М. Дж. (август 2014 г.). «Каталитическая энантиоселективная CH-функционализация спиртов путем окислительно-восстановительного присоединения карбонила: заимствование водорода, возврат углерода» . Ангеванде Хеми . 53 (35): 9142–50. дои : 10.1002/anie.201403873 . ПМК   4150357 . ПМИД   25056771 .
  4. ^ Перейти обратно: а б с Нгуен К.Д., Пак БАЙ, Луонг Т., Сато Х., Гарза В.Дж., Крише М.Дж. (октябрь 2016 г.). «Восстановительное сочетание нуклеофилов, полученных из олефинов, катализируемое металлами: новое изобретение карбонильного присоединения» . Наука . 354 (6310): аа5133. дои : 10.1126/science.aah5133 . ПМК   5130112 . ПМИД   27846504 .
  5. ^ Гербет М (1899). «Действие ферментации амилового спирта на его содово-производное». Труды Академии наук (на французском языке). 128 . Париж: 1002–1004.
  6. ^ Эйчисон Х, Вингад Р.Л., Васс Д.Ф. (07.10.2016). «Катализ гомогенного этанола в бутанол - обновленный Гербет» (PDF) . АКС-катализ . 6 (10): 7125–7132. дои : 10.1021/acscatal.6b01883 . S2CID   53363379 .
  7. ^ Винанс К.Ф., Адкинс Х. (1 января 1932 г.). «Алкилирование аминов, катализируемое никелем». Журнал Американского химического общества . 54 (1): 306–312. дои : 10.1021/ja01340a046 . ISSN   0002-7863 .
  8. ^ Григг Р., Митчелл Т.Р., Суттхиваякит С., Тонгпеньяй Н. (1 января 1981 г.). «N-алкилирование аминов спиртами, катализируемое переходными металлами». Журнал Химического общества, Химические коммуникации (12): 611–612. дои : 10.1039/C39810000611 . ISSN   0022-4936 .
  9. ^ Ватанабэ, Ёсихиса; Цудзи, Ясуши; Осуги, Юкихиро (1 января 1981 г.). «Катализируемое рутением N-алкилирование и N-гетероциклизация анилина с использованием спиртов и альдегидов». Буквы тетраэдра . 22 (28): 2667–2670. doi : 10.1016/S0040-4039(01)92965-X . ISSN   0040-4039 .
  10. ^ Бауэр Дж. Ф., Скукас Э., Патман Р. Л., Крише М. Дж. (декабрь 2007 г.). «Каталитическое сочетание CC посредством трансферного гидрирования: обратное пренилирование, кротилирование и аллилирование по уровню окисления спирта или альдегида». Журнал Американского химического общества . 129 (49): 15134–5. дои : 10.1021/ja077389b . ПМИД   18020342 .
  11. ^ Шибахара Ф., Бауэр Дж. Ф., Крише М. Дж. (май 2008 г.). «Катализируемая рутением связь CC, образующая переносное гидрирование: карбонильное аллилирование с уровня окисления спирта или альдегида с использованием ациклических 1,3-диенов в качестве заменителей предварительно полученных реагентов аллильного металла» . Журнал Американского химического общества . 130 (20): 6338–9. дои : 10.1021/ja801213x . ПМЦ   2842574 . ПМИД   18444617 .
  12. ^ Ким И.С., Нгай М.Ю., Крише М.Дж. (май 2008 г.). «Энантиоселективное иридий-катализируемое карбонильное аллилирование с уровня окисления спирта или альдегида с использованием аллилацетата в качестве заменителя аллилового металла» . Журнал Американского химического общества . 130 (20): 6340–1. дои : 10.1021/ja802001b . ПМЦ   2858451 . ПМИД   18444616 .
  13. ^ Хамид М.Х., Слэтфорд, Пенсильвания, Уильямс Дж.М. (2011). «Каталитическое аминирование спиртов». ChemCatChem . 3 (12): 1853–1864. дои : 10.1002/cctc.201100255 . ISSN   1867-3899 . S2CID   38816793 .
  14. ^ Ян Ц, Ван Ц, Ю З (апрель 2015 г.). «Замещение спиртов N-нуклеофилами путем дегидрирования, катализируемого переходными металлами». Обзоры химического общества . 44 (8): 2305–29. дои : 10.1039/C4CS00496E . ПМИД   25661436 .
  15. ^ Дас, Кухали; Кумар, Амол; Джана, Акаш; Маджи, Биплаб (01 марта 2020 г.). «Синтез и характеристика N,N-хелатных комплексов марганца и их применение в реакциях сочетания CN» . Неорганика Химика Акта . 502 : 119358. doi : 10.1016/j.ica.2019.119358 . ISSN   0020-1693 . S2CID   214558556 .
  16. ^ Берлинер М.А., Дубант С.П., Маковски Т., Нг К., Ситтер Б., Вейгер С., Чжан Ю (16 сентября 2011 г.). «Использование катализируемой иридием редокс-нейтральной спирто-аминной связи в килограммовом масштабе для синтеза ингибитора GlyT1». Исследования и разработки органических процессов . 15 (5): 1052–1062. дои : 10.1021/op200174k . ISSN   1083-6160 .
  17. ^ Леонард Дж., Блэкер А.Дж., Марсден С.П., Джонс М.Ф., Малхолланд К.Р., Ньютон Р. (16 октября 2015 г.). «Обзор подхода заимствования водорода к синтезу некоторых фармацевтически важных промежуточных продуктов» (PDF) . Исследования и разработки органических процессов . 19 (10): 14.00–14.10. дои : 10.1021/acs.oprd.5b00199 . ISSN   1083-6160 .
  18. ^ Рубио-Маркес П., Лейва-Перес А., Корма А. (сентябрь 2013 г.). «Бифункциональный палладий/кислотный твердый катализатор осуществляет прямой синтез циклогексиланилинов и дициклогексиламинов из нитробензолов». Химические коммуникации . 49 (74): 8160–2. дои : 10.1039/c3cc44064h . hdl : 10251/45848 . ПМИД   23925659 .
  19. ^ Блэк, Филипп Дж.; Эдвардс, Майкл Г.; Уильямс, Джонатан MJ (2006). «Заимствование водорода: непрямое олефинирование по Виттигу для образования связей C – C из спиртов» . Европейский журнал органической химии . 2006 (19): 4367–4378. дои : 10.1002/ejoc.200600070 . ISSN   1099-0690 .
  20. ^ Тагучи, Кадзухико; Накагава, Хидето; Хирабаяси, Томотака; Сакагути, Сатоши; Исии, Ясутака (1 января 2004 г.). «Эффективное прямое α-алкилирование кетонов первичными спиртами, катализируемое системой [Ir(cod)Cl]2/PPh3/KOH без растворителя» . Журнал Американского химического общества . 126 (1): 72–73. дои : 10.1021/ja037552c . ISSN   0002-7863 .
  21. ^ Придмор С., Уильямс Дж. М. (декабрь 2008 г.). «Образование связи C–C из спиртов и полуэфиров малоната с использованием методологии заимствования водорода». Буквы тетраэдра . 49 (52): 7413–7415. дои : 10.1016/j.tetlet.2008.10.059 .
  22. ^ Бланк, Бенуа; Кемпе, Ретт (27 января 2010 г.). «Каталитическое алкилирование метил-N-гетероароматических соединений спиртами» . Журнал Американского химического общества . 132 (3): 924–925. дои : 10.1021/ja9095413 . ISSN   0002-7863 . ПМИД   20047316 .
  23. ^ Джана, Акаш; Кумар, Амол; Маджи, Биплаб (2021). «Катализируемое марганцем С-алкилирование метил-N-гетероаренов первичными спиртами» . Химические коммуникации . 57 (24): 3026–3029. дои : 10.1039/D1CC00181G . ISSN   1359-7345 . ПМИД   33624678 . S2CID   232037523 .
  24. ^ Армстронг Р.Дж., Ахтар В.М., Янг Т.А., Дуарте Ф., Донохо Т.Дж. (сентябрь 2019 г.). «Каталитический асимметричный синтез циклогексанов путем заимствования водорода» . Ангеванде Хеми . 58 (36): 12558–12562. дои : 10.1002/anie.201907514 . ПМЦ   6771629 . ПМИД   31265208 .
  25. ^ Дорксен Р.С., Мейер К.С., Крише М.Ю. (октябрь 2019 г.). «Сырьевые реагенты для карбонильно-восстановительного сочетания, катализируемого металлами: минимизация предварительной активации для повышения эффективности целенаправленного синтеза» . Ангеванде Хеми . 58 (40): 14055–14064. дои : 10.1002/anie.201905532 . ПМК   6764920 . ПМИД   31162793 .
  26. ^ Патман Р.Л., Уильямс В.М., Бауэр Дж.Ф., Крише М.Дж. (2008). «Карбонильное пропаргилирование с уровня окисления спирта или альдегида с использованием 1,3-енинов в качестве заменителей предварительно полученных алленилметаллических реагентов: катализируемое рутением трансферное гидрирование с образованием связи CC» . Ангеванде Хеми . 47 (28): 5220–3. дои : 10.1002/anie.200801359 . ПМК   2861420 . ПМИД   18528831 .
  27. ^ Сиу Ю.М., Роан Дж., Крише М.Дж. (июль 2021 г.). «Полный синтез лейодерматолида А посредством переноса гидрогенативного аллилирования, кротилирования и пропаргилирования: построение поликетида за пределами дискретных аллил- или алленилметаллических реагентов» . Журнал Американского химического общества . 143 (28): 10590–10595. дои : 10.1021/jacs.1c06062 . ПМЦ   8529965 . ПМИД   34237219 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 14e88e3b10a5271658115a652fff5ff0__1713709380
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/14/f0/14e88e3b10a5271658115a652fff5ff0.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hydrogen auto-transfer - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)