Перегруппировка Окси-Копа
| Перегруппировка Окси-Копа | |
|---|---|
| Назван в честь | Артур С. Коуп |
| Тип реакции | Реакция перегруппировки |
| Идентификаторы | |
| Портал органической химии | перестройка поведения |
| RSC Идентификатор онтологии | RXNO: 0000029 |
В органической химии перегруппировка окси-Копа представляет собой химическую реакцию . Он включает в себя реорганизацию скелета некоторых ненасыщенных спиртов. Это разновидность перегруппировки Коупа , при которой 1,5-диен-3-олы превращаются в ненасыщенные карбонильные соединения по механизму, типичному для такой [3,3] -сигматропной перегруппировки . [1] [2]
Реакция носит весьма общий характер: широкий спектр предшественников предсказуемо и легко подвергается реорганизации, что делает ее весьма полезным синтетическим инструментом. [3] Кроме того, производство необходимого исходного материала часто является простым. Модификация была впервые предложена в 1964 году Берсоном и Джонсом, которые и придумали этот термин. Движущей силой является образование карбонила посредством спонтанной кето-енольной таутомеризации . [4]
Основание ускоряет реакцию в 10 раз. 10 -10 17 , анионная окси-перегруппировка Коупа. [3]
Образование енолята в большинстве случаев делает реакцию необратимой. [3] [4] [5]
История
[ редактировать ]Сигматропные перегруппировки полезны в органическом синтезе. [5] Пытаясь продемонстрировать универсальность перегруппировки Коупа, продемонстрировав ее толерантность к спирту, расположенному у C-3 1,5-диена, Берсон и Джонс нагрели бициклический диеновый спирт в газовой фазе, чтобы получить цис -∆ 5,6 -окталон с хорошим выходом. [1]
Эта модификация чрезвычайно привлекательна благодаря двум новым разнородным функциональным группам, которые хорошо поддаются множеству ранее недоступных синтетических манипуляций.
Следующее событие произошло в 1975 году, когда Эванс и Голоб сообщили о огромном повышении ставок по базам. Использование ими гидрида калия в соответствующем катиону краун-эфире стало подходом по умолчанию для большинства приложений. Действительно, в некоторых случаях от анионной помощи намеренно отказываются, чтобы обеспечить производство слишком чувствительного енолятного продукта. Например, в следующей реакции была получена только смола, и этот результат авторы объяснили явной непереносимостью продукта к основанию. [6] Таким образом, оригинальная модификация окси-Копа и по сей день занимает актуальную нишу в синтетической химии.
Механизм
[ редактировать ]Как нейтральный, так и анионный варианты перегруппировки окси-Копа могут происходить либо по согласованному , либо по ступенчатому радикальному пути, хотя первый вариант обычно предпочтительнее. [7] [8] Предпочтительный промежуточный продукт характеризуется конформацией, напоминающей стул . [9] Передача хиральности осуществляется высокоупорядоченным переходным состоянием . [4] [9] Положение двойных связей в наиболее доступном переходном состоянии определяет стереохимический ход реакции. [3] нежелательно Переходное состояние «лодочка» , но и по этому пути в значительной степени происходят перегруппировки, приводящие к образованию диастереомерных смесей.
Стерические эффекты могут быть значительными. [10]
Тем не менее происходят перегруппировки, для которых переходное состояние стула геометрически невозможно. Фактически, образование енолята обеспечивает достаточную движущую силу для преодоления энергетического барьера, связанного как с деароматизацией, так и с лодочным конформером. [11]
Представленные выше согласованные синхронные пути обычно преобладают; для анионных процессов окси-Копа было рассчитано, что разделение 17-34 ккал/моль благоприятствует гетеролизу, а не гомолизу. [12] Несколько факторов могут преодолеть этот энергетический разрыв. [9]
Большая степень напряжения и наличие основной массы метильной группы благоприятствовали образованию (Z)- вместо ожидаемого (E)-изомера циклооктенона, что позволяет предположить, что промежуточное соединение не образуется синхронно. Только с помощью фрагментации и последующих стадий изомеризации можно было объяснить наблюдаемый продукт. [9]
Исследование анионной перегруппировки окси-Копа, проведенное полностью в газовой фазе, показало, что увеличение скорости происходит не из-за взаимодействий с растворителем, а из-за взаимодействий внутри самой структуры. [13]
Повышение тарифа
[ редактировать ]В общем, снижение стабильности окси-копа или анионного субстрата окси-копа по сравнению со стабильностью продукта приводит к увеличению скорости реакции по принципу дестабилизации основного состояния. Желаемый результат легко достигается различными способами. Важное значение имеют ионные взаимодействия между металлом и алкоксидом : диссоциативный характер вызывает ускорение скорости. [14] Использование 15-краун-5 в сочетании с гидридом натрия привело к увеличению скорости в 1,27 раза в ходе сигматропного превращения бициклического диеналкоксида в енолятный продукт, в то время как та же реакция с HMPT вместо 15-краун-5 не оказала заметного влияния. ставка. Использование гидрида калия в сочетании с 18-краун-6 для достижения той же цели обеспечило максимальное ускорение скорости в 180 раз. На основании приведенных выше результатов был сделан вывод, что скорость увеличивается по мере того, как противоионы хуже приближаются к точечным зарядам, а также с добавлением частиц, связывающих противоионы.
включение более полярных растворителей и каталитических количеств солей фазового переноса оказывает такой же эффект увеличения скорости. Было также продемонстрировано, что [15]
Наконец, уменьшение напряжения кольца в ходе перегруппировки приведет к более интенсивному завершению реакции, тем самым увеличивая ее скорость.
Объем
[ редактировать ]Поскольку существует множество классов природных продуктов, содержащих восьмичленные кольца, синтез которых оказался трудным, анионная окси-коповская перегруппировка была выделена как подходящий альтернативный путь. Его применение здесь обеспечивает отличный стереохимический контроль, и его использование гораздо более широкое, чем относительно неудачные пути, которые применялись до его разработки. [16]
Несмотря на возможные геометрические ограничения, требуемые ненасыщенные субстраты могут содержать тройные связи вместо любой из двойных связей. Таким алкинолом эффективно манипулировали при элегантном синтезе как поитедиола, так и дактилола. [5] Эти интересные сигматропные перегруппировки могут происходить либо с помощью анионов, либо в термических условиях. [17]
Особый интерес представляет применение oxy-Cope в ситуациях, когда непосредственный продукт реагирует дальше предсказуемым образом с получением желаемого конечного продукта. Эта цель была достигнута при синтезе цис-гидроазуленона, представленного ниже, в котором промежуточное соединение окси-Копа характеризовалось стереоэлектронной конфигурацией, поддающейся удаленному смещению SN . [18]
Дальнейшие соображения
[ редактировать ]Гидрид калия , часто используемый реагент для анионной перегруппировки окси-Копа, иногда загрязняется следами примесей, которые, как предполагается, разрушают промежуточный диенолят, что приводит к предполагаемой полимеризации. Макдональд и др., задокументировавшие это явление, прописали предварительную обработку йодом, чтобы устранить любой супероксид калия, который мог сохраняться в купленной партии материала. Этот простой подготовительный шаг, как они описывают в своей статье, приводит к значительному улучшению как выхода, так и воспроизводимости результатов. [19]
Важные побочные реакции включают гетеролитическое расщепление, при котором гомоаллильный спирт разлагается на карбонильную и аллильную систему. [20]
Подавить это явление легко достижимо за счет уменьшения ионной природы связи металл-алкоксид. В частности, желаемый эффект дает использование более электроотрицательных щелочных металлов или растворителей, менее поддающихся сольватации катионов. [21] В соответствии с вышеизложенным, скорость реакции может быть уменьшена, но не должна приближаться к неудовлетворительному уровню.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Берсон, Джером А.; Джонс, Мейтленд (1964). «Синтез кетонов путем термической изомеризации 3-гидрокси-1,5-гексадиенов. Окси-коповая перегруппировка». Дж. Ам. хим. Соц. 86 (22): 5019–5020. дои : 10.1021/ja01076a067 .
- ^ Коуп, Артур К.; Харди, Элизабет М. (1940). «Введение замещенных виниловых групп. V. Перегруппировка, включающая миграцию аллильной группы в трехуглеродную систему». Дж. Ам. хим. Соц. 62 (2): 441–444. дои : 10.1021/ja01859a055 .
- ^ Jump up to: а б с д Смит, Майкл Б.; Марш, Джерри (2006). Продвинутая органическая химия марта: реакции, механизмы и структура . дои : 10.1002/0470084960 . ISBN 9780470084960 .
- ^ Jump up to: а б с Курти, Лазло; Чако, Барбара (2005). Стратегическое применение названных реакций в органическом синтезе . Берлингтон: Elsevier Inc., с. 325.
- ^ Jump up to: а б с Уилсон, Стивен Р. (1993). «Сигматропные перегруппировки с помощью анионов». Орг. Реагировать. 43 (2): 93–250. дои : 10.1002/0471264180.или043.02 . ISBN 0471264180 .
- ^ Пакетт, Лео А.; Ладусер, Гаэтан (1989). «Синтетические исследования, направленные на цитотоксические 8,9-секо-энт-каурен-дитерпены. Краткое дополнительное стереоконтролируемое построение плацдармового олефинового ядра». Дж. Орг. хим. 54 (18): 4278–4279. дои : 10.1021/jo00279a010 .
- ^ Эванс, Д.А.; Диджей, Байларжон (1978). «Влияние алкоксидных заместителей на гомолиз углерод-углеродной связи». Буквы тетраэдра . 19 (36): 3319–3322. дои : 10.1016/S0040-4039(01)85627-6 .
- ^ Пакетт, Лео А.; Пьер, Фрэнсис; Коттрелл, Чарльз Э. (1987). «Анионные перегруппировки син- и анти-7-циклопентенил-7-гидроксинорборненов. Случай последовательного расщепления кольца и внутримолекулярного присоединения Михаэля». Дж. Ам. хим. Соц . 109 (19): 5731–5740. дои : 10.1021/ja00253a027 .
- ^ Jump up to: а б с д Морен, Филипп; Ким, Се-Хо; Чо, Сон Юн; Ча, Джин Кун (2003). «О механизме анионной окси-коповой перегруппировки транс-1,2-диалкенилциклобутанолов» . Энджью. хим. 42 (41): 5044–5047. дои : 10.1002/anie.200350988 . ПМИД 14595626 .
- ^ Эванс, Д.А.; Нельсон, Джон В. (1980). «Стереохимическое исследование [3,3] сигматропной перегруппировки 1,5-диен-3-алкоксидов. Применение к стереоселективному синтезу (+-.)-Ювабиона». Дж. Ам. хим. Соц. 102 (2): 774–782. дои : 10.1021/ja00522a056 .
- ^ Огава, Ясуси; Уэно, Тецуя; Карикоми, Мичинори; Секи, Кацура; Хага, Кадзуо; Уехара, Тадао (2001). «Синтез 2-ацетокси[5]гелицена путем последовательной двойной ароматической окси-перегруппировки». Тетраэдр Летт. 43 (43): 7827–7829. дои : 10.1016/s0040-4039(02)01611-8 .
- ^ Эванс, Д.А.; Байаржон, диджей (1978). «Собственные способы фрагментации первичных алкоксидов». Тетраэдр Летт. 19 (36): 3315–3318. дои : 10.1016/S0040-4039(01)85626-4 .
- ^ Болдуин, Джон Э.; Блэк, Керси А. (1984). «Полный кинетический анализ термических стереомутаций среди восьми 2,3-дидейтерио-2-(метоксиметил)спиро[циклопропан-1,1'-инденов]». Дж. Ам. хим. Соц . 106 (4): 1029–1040. дои : 10.1021/ja00316a036 .
- ^ Эванс, Д.А.; Голоб, А.М. (1975). «[3,3] Сигматропные перегруппировки 1,5-диеновых алкоксидов. Мощное ускоряющее действие алкоксидного заместителя». Дж. Ам. хим. Соц. 97 (16): 4765–4766. дои : 10.1021/ja00849a054 .
- ^ Жорж, Майкл; Тэм, Тим Ф.; Фрейзер-Рид, Берт (1985). «Контролируемый доступ к предшественникам фуранозы, связанным с сесквитерпеновыми лактонами. 1». Дж. Орг. Хим . 50 (26): 5747–5753. дои : 10.1021/jo00350a062 .
- ^ Гадвуд, Роберт С.; Летт, Рене М. (1982). «Получение и перегруппировка 1,2-диалкенилциклобутанолов. Полезный метод синтеза замещенных циклооктенонов». Дж. Орг. Хим . 47 (12): 2268–2275. дои : 10.1021/jo00133a007 .
- ^ Виола, Альфред; Макмиллан, Джон Х. (1970). «Паровая фаза ацетиленовой окси-коповой реакции 5-гексен-1-ин-3-ола. Химия промежуточного алленола». Дж. Ам. хим. Соц . 92 (8): 2404–2410. дои : 10.1021/ja00711a034 .
- ^ Суорин, Майкл; Лин, Ко Чунг (1987). «Синтез циклопентаноидов посредством внутримолекулярного захвата промежуточных продуктов окси-копа. Стереоконтролируемый синтез цис- и транс-гидроазуленового скелета». Дж. Орг. хим. 52 (25): 5640–5642. дои : 10.1021/jo00234a029 .
- ^ Макдональд, Тимоти Л.; Натали, Кеннет Дж.; Прасад, Гириджа; Сойер, Дж. Скотт (1986). «Химически модифицированный гидрид калия. Значительное улучшение выходов при некоторых перегруппировках окси-копа». Дж. Орг. Хим . 51 (7): 1124–1126. дои : 10.1021/jo00357a035 .
- ^ Сноуден, Роджер Л.; Мюллер, Бернард Л.; Шульте-Эльте, Карл Х. (1981). «Фрагментация гомоаллиловых алкоксидов. Синтез пропенил- и 2-метилпропенилкетонов из сложных эфиров карбоновых кислот». Тетраэдр Летт . 23 (3): 335–338. дои : 10.1016/S0040-4039(00)86824-0 .
- ^ Эванс, Д.А.; Байларжон, Дэвид Дж.; Нельсон, Джон В. (1978). «Общий подход к синтезу 1,6-дикарбонильных субстратов. Новые применения ускоренных основаниями окси-коповых перегруппировок». Дж. Ам. хим. Соц . 100 (7): 2242–2244. дои : 10.1021/ja00475a051 .