Jump to content

Реакции десульфонилирования

Реакции десульфонилирования — химические реакции, приводящие к удалению сульфонильной группы из органических соединений . Поскольку сульфонильная функциональная группа является электроноакцепторной , [ 1 ] методы расщепления связей сера -углерод сульфонов обычно носят восстановительный характер. Олефинирование или замещение водородом можно осуществить с использованием методов восстановительного десульфонилирования. [ 2 ]

Введение

[ редактировать ]

Сульфонильная 2 функциональная группа (RS(O) R ') стала важной электроноакцепторной группой для современной органической химии. α- Сульфонилкарбанионы могут использоваться в качестве нуклеофилов в реакциях алкилирования, присоединения типа Михаэля и других процессах. [ 3 ] Выполнив свою синтетическую задачу, сульфонильные группы часто удаляются. В присутствии некоторых восстановителей одна из серо-углеродных связей сульфонильной группы расщепляется, что приводит к образованию бессернистых органических продуктов. В зависимости от природы субстрата и условий реакции алкилсульфоны дают либо соответствующие алканы , либо олефины ( олефинирование Юлия ). Восстановительное десульфонилирование обычно осуществляется с использованием активных металлов или солей ( амальгамы натрия , амальгамы алюминия , магния , йодида самария (II ), гидридов олова ( гидрид трибутилолова ) или комплексов переходных металлов с восстановителями или нуклеофилами (PdCl 2 (dppp)/LiHBEt 3 , Pd(PPh 3 ) 4 /LiHBEt 3 , Pd(PPh 3 ) 4 /NaHC(CO 2 Et) 2 ). Алкил, алкенил и аллилсульфоны можно восстановить, используя один или несколько из этих методов.

(1)

Механизм и стереохимия

[ редактировать ]

Восстановительное десульфонилирование

[ редактировать ]

Реакции восстановительного десульфонилирования приводят к замене связи углерод-сера в сульфонильной группе на связь углерод -водород. Однако, поскольку сульфонильная группа по определению присоединена к двум атомам углерода, возможно восстановление до двух наборов продуктов. Механистические исследования восстановления с использованием амальгам металлов в качестве восстановителя показывают, что при переносе электрона к сульфону происходит фрагментация до сульфинат- аниона и более стабильного органического радикала. Затем происходит немедленное восстановление радикала и протонирование, в результате чего образуется продукт, не содержащий серы, полученный из более стабильного радикала. Таким образом, S-алкильные связи расщепляются предпочтительнее, чем S-арильные или S-алкенильные связи. [ 4 ]

( 2 )

Йодид самария (II) можно использовать для восстановительного расщепления α-кетосульфонов; [ 5 ] в присутствии гексаметилфосфорамида (HMPA) SmI 2 способен осуществлять восстановительное отщепление α-функционализированных сульфонов (см. уравнение ( 11 ) ниже).

( 3 )

олова Гидриды восстанавливают α-кето [ 6 ] и аллильный [ 7 ] сульфоны. Механизмы этих процессов включают присоединение к субстрату оловоцентрированного радикала с последующим отщеплением сульфинильного радикала, который отрывает водород от молекулы гидрида олова для продолжения радикальной цепи. Протонирование образующихся таким образом оловоорганических промежуточных продуктов (с помощью сульфиновой кислоты, образующейся in situ ) приводит к восстановлению продуктов. Добавление стехиометрического количества источника протонов позволяет использовать гидрид олова в каталитических количествах. Хотя десульфонилирование аллильных сульфонов является сайт-селективным (давая только продукты аллильной транспозиции), оно не является стереоселективным двойной связи и дает смеси изомеров . [ 7 ] Механизм десульфонилирования α-кетосульфонов аналогичен. [ 6 ]

( 4 )

Восстановительное десульфонилирование, опосредованное переходными металлами, основано на образовании промежуточного π-аллильного комплекса, который подвергается нуклеофильной атаке гидридом или другим нуклеофилом с образованием восстановленных продуктов. [ 8 ] Нуклеофильная атака обычно происходит в менее замещенном положении π-аллильного фрагмента, хотя селективность сайта сильно зависит от субстрата и условий реакции. Комплексы палладия (0) являются наиболее часто используемыми предкатализаторами.

( 5 )

Редукционное устранение

[ редактировать ]

Сульфоны с хорошей уходящей группой в β-положении могут подвергаться восстановительному отщеплению в условиях десульфонилирования с образованием алкенов . Этот процесс является ключевым этапом олефинирования Джулии , в результате которого алкены образуются путем присоединения α-сульфонилкарбаниона к альдегиду с последующим восстановительным элиминированием. Амальгама натрия [ 9 ] или йодид самария (II)/HMPA [ 10 ] могут быть использованы для превращения β-сульфонилокси или β -ацилоксисульфонов в соответствующие алкены. Ключевым механистическим этапом этого процесса является удаление анионного или металлоорганического промежуточного продукта с образованием алкена.

(6)

Использование амальгамы натрия, способствующей образованию практически свободных алкил-анионов, [ 9 ] приводит к ( E ) алкенам с чрезвычайно высокой селективностью. Йодид самария (II) также производит преимущественно ( E ) алкен, но с более низкой селективностью. [ 10 ]

Область применения и ограничения

[ редактировать ]

Используя соответствующий реагент и условия, алкил, алкенил, аллил и α-кетосульфоны можно восстановить с хорошим выходом и высокой стереоселективностью (где это применимо). Соответствующие условия восстановления этих классов сульфонов обсуждаются ниже.

Алкилсульфоны можно восстановить натрием или литием в жидком аммиаке ; [ 11 ] однако сильно основные условия такого восстановления металлов растворением представляют собой существенный недостаток. В спиртовых растворителях металлический магний и каталитическое количество хлорида ртути (II). можно использовать [ 12 ] Эти условия не затрагивают широкий спектр функциональных групп, в том числе многие из них, которые трансформируются в результате растворения восстановленных металлов. Восстановительное десульфонилирование этими реагентами не происходит в реакциях β-гидроксисульфонов из-за плохой способности гидроксильной группы к уходящей группе. [ 13 ]

( 7 )

Важной проблемой, связанной с восстановлением аллильных сульфонов, является транспозиция аллильной двойной связи, которая происходит в различных количествах при восстановлении амальгамами металлов. [ 14 ] и гидриды олова [ 15 ] Восстановительное десульфонилирование аллильных сульфонов, катализируемое палладием, не имеет этой проблемы и дает аллильные сульфоны с высокой центральной и стереоселективностью. [ 8 ]

( 8 )

Амальгаму алюминия (Al/Hg) можно использовать для хемоселективного восстановления α-сульфонилированных карбонильных групп. Производные карбоновых кислот , ацетали, тиоацетали , амины, спирты и изолированные двойные связи инертны по отношению к Al/Hg. Селективное десульфонилирование β-гидроксисульфонов можно проводить без восстановительного элиминирования. [ 16 ]

( 9 )

Катализ переходными металлами также полезен для стереоспецифического восстановления алкенилсульфонов. В присутствии избытка реактива Гриньяра , палладиевого(II) или никелевого (II) катализатора и фосфорного или азотистого лиганда алкенилсульфоны стереоспецифически с хорошим выходом превращаются в соответствующие алкены. С другой стороны, растворение металла и восстановление металлической амальгамы в целом не являются стереоселективными. [ 17 ] Палладиевый катализ обычно превосходит никелевый катализ, обеспечивая более высокие выходы и стереоселективность. [ 18 ] [ 19 ]

( 10 )

Алкил- и алкенилсульфоны с хорошими уходящими группами в β-положении подвергаются отщеплению в восстановительных условиях с образованием алкенов или алкинов. использует Олефинирование Джулии этот процесс для синтеза алкенов из алкилсульфонов и карбонильных соединений. Присоединение α-сульфониланиона к карбонильному соединению с последующим гашением ацилом или сульфонилхлоридом приводит к образованию β-ацилокси или -сульфонилоксисульфона, который подвергается элиминированию в восстановительных условиях. Для завершения стадии удаления можно использовать амальгаму натрия; [ 9 ] однако комбинация йодида самария (II) и HMPA мягче, чем сильноосновная амальгама натрия, и приводит к более высоким выходам в процессах восстановительного элиминирования. [ 20 ]

( 11 )

Синтетические приложения

[ редактировать ]

Умеренная кислотность атомов углерода, прилегающих к сульфонильной группе, сделала сульфоны полезными для органического синтеза . При удалении сульфонильной группы путем десульфонилирования или восстановительного элиминирования конечным результатом является образование одинарной или двойной связи углерод-углерод между двумя нефункционализированными атомами углерода, что является повсеместным мотивом в синтетических мишенях. В синтезе (–)-антоплалона олефинирование Джулии использовалось для установления ( E )-алкена в мишени. [ 21 ]

(12)

Восстановительное десульфонилирование используется, когда целью является создание одинарной связи углерод-углерод. В синтезе (+)-хатанцина алкилирование α-сульфонилкарбаниона с последующим десульфонилированием установило ключевую аллильную связь углерод-углерод. [ 22 ]

(13)

Сравнение с другими методами

[ редактировать ]

Поскольку α-цианокарбанионы могут использоваться во многих из тех же контекстов, что и α-сульфониланионы, методы восстановительного децианирования предлагают жизнеспособную альтернативу восстановительному десульфонилированию. Растворяющие восстановления металлов наиболее полезны для децианирования третичных нитрилов (первичные и вторичные нитрилы, помимо децианированных продуктов, дают соответствующие амины), [ 23 ] но калий является более общим восстановителем, восстанавливающим первичные, вторичные и третичные нитрилы. [ 24 ]

(14)

Известны самые разнообразные методы карбонильного олефинирования, являющиеся прямой альтернативой олефинированию Жюлиа: реакция Виттига , [ 25 ] реакция Горнера -Уодсворта-Эммонса , [ 26 ] олефинирование Петерсона , [ 27 ] и другие. Основное преимущество олефинирования по Юлию состоит в том, что предшественники сульфонов иногда более доступны и их легче очищать, чем соответствующие фосфор- или кремнийсодержащие соединения. Кроме того, существует множество методов синтеза сульфонов. [ 28 ] Тем не менее, иногда ограниченная стереоселективность (и, в частности, трудность доступа к ( Z )-алкенам) реакции Жюлиа может быть проблематичной. Многие альтернативные методы олефинирования, включая реакцию Петерсона, [ 27 ] нет этой проблемы.

(15)

  1. ^ Хараш, Норман; Мейерс, Кэл Ю. (22 октября 2013 г.). Химия органических соединений серы . Эльзевир. ISBN  978-1-4831-5611-8 .
  2. ^ Алонсо, Диего А.; Аджера, Кармен Н. (2009). «Реакции десульфонилирования». Органические реакции . дои : 10.1002/0471264180.или072.02 . ISBN  978-0471264187 .
  3. ^ Прилежаева, Е. (2000). «Сульфоны и сульфоксиды в полном синтезе биологически активных природных соединений». Расс. хим. Преподобный . 69 (5): 367–408. Бибкод : 2000RuCRv..69..367P . дои : 10.1070/RC2000v069n05ABEH000561 . S2CID   250835581 .
  4. ^ Хорнер, Л.; Нойманн, Х. (1965). «Исследования процесса переноса водорода, XII: Гидрогенативное расщепление сульфонов с тетраметиламмонием в качестве переносчика электронов». Хим. Бер . 98 (6): 1715. doi : 10.1002/cber.19650980606 .
  5. ^ Моландер, Гэри А. (27 октября 1994 г.), John Wiley & Sons, Inc. (ред.), «Восстановление с помощью йодида самария (II)» , Органические реакции , Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, Inc. ., стр. 211–367, дои : 10.1002/0471264180.или046.03 , ISBN  978-0-471-26418-7 , получено 27 февраля 2022 г.
  6. ^ Перейти обратно: а б Внук, Станислав Ф.; Риос, Жаннетт М.; Хан, Джаханзеб; Сюй, Я-Ли (2000). «Расщепление π-дефицитных гетероциклических сульфонов, опосредованное станнил-радикалом. Синтез α-фторэфиров». Журнал органической химии . 65 (13): 4169–74. дои : 10.1021/jo000342n . ПМИД   10866636 . S2CID   94913752 .
  7. ^ Перейти обратно: а б Уэно, Ю.; Аоки, С.; Окавара, М. (1979). «Синтетические реакции с использованием оловоорганических и сернистых соединений. 3. Региоселективное десульфонилирование аллильных сульфонов оловоорганическим гидридом с двойной миграцией двойной связи». Журнал Американского химического общества . 101 (18): 5414. doi : 10.1021/ja00512a051 .
  8. ^ Перейти обратно: а б Хатчинс, Роберт О.; Учись, Кейт (1982). «Регио- и стереоселективное восстановительное замещение аллильных функциональных групп кислорода, серы и селена гидридом посредством каталитической активации комплексами палладия (0)». Журнал органической химии . 47 (22): 4380. doi : 10.1021/jo00143a054 .
  9. ^ Перейти обратно: а б с Коценски, Филип Дж.; Литгоу, Бэзил; Уотерхаус, Ян (1980). «Влияние разветвления цепи на стерический результат некоторых реакций образования олефинов». Журнал Химического общества, Perkin Transactions 1 : 1045. doi : 10.1039/P19800001045 .
  10. ^ Перейти обратно: а б Марко, я; Мерфи, Фиона; Долан, Саймон (1996). «Эффективное получение тризамещенных алкенов с использованием олефинирования кетонов по Джулии-Литго. О ключевой роли SmI2 на стадии восстановительного элиминирования». Буквы тетраэдра . 37 (12): 2089. doi : 10.1016/0040-4039(96)00200-6 .
  11. ^ Сато, Кикумаса; Иноуэ, Сейичи; Ониши, Акира; Учида, Нобухико; Минова, Нобуто (1981). «Стереоселективный синтез соланезола и полностью транс-декапренола». Журнал Химического общества, Perkin Transactions 1 761.doi : : 10.1039/P19810000761 .
  12. ^ Лай, Дж; Ю, Джуронг; Дэвид Хокинс, Р.; Фальк, младший (1995). «Двууглеродная элонгация/аннеляция спиртов до нитрилов». Буквы тетраэдра . 36 (32): 5691. doi : 10.1016/0040-4039(95)01125-2 .
  13. ^ Казута, Юджи; Мацуда, Акира; Шуто, Сатоши (2002). «Разработка универсальных цис- и транс-диуглеродзамещенных хиральных циклопропановых звеньев: синтез (1S,2R)- и (1R,2R)-2-аминометил-1-(1H-имидазол-4-ил)циклопропанов и их энантиомеров. как конформационно ограниченные аналоги гистамина». Журнал органической химии . 67 (5): 1669–77. дои : 10.1021/jo010852x . ПМИД   11871901 .
  14. ^ Алонсо, Диего А.; Фалвелло, Ларри Р.; Манченьо, Бальбино; Нахера, Кармен; Томас, Милагрос (1996). «Литированный γ-тозилзамещенный бензилметаллиламин: новые анионы γ-аминометаллилсульфона в органическом синтезе †». Журнал органической химии . 61 (15): 5004. doi : 10.1021/jo9602478 .
  15. ^ Уэно, Ю; Сано, Хироши; Аоки, Сейичи; Окавара, Макото (1981). «Стены в синтезе: новый путь к 2-замещенным-1,3-бутадиенам посредством стереоселективного образования аллилтина в гомолитических условиях». тетраэдра Буквы 22 28):2675.doi : ( 10.1016/S0040-4039(01)92967-3 .
  16. ^ Нанда, Самик (2005). «Хемоферментативный тотальный синтез фитотоксичного лактона гербарума III». тетраэдра Буквы 46 (21): 3661–3663. дои : 10.1016/j.letter.2005.03.139 .
  17. ^ Катурла, Ф; Нахера, Кармен (1997). «Получение и синтетическое применение литированных винилсульфонов, полученных из 3-бутен-1-ола и 4-пентен-1-ола». Тетраэдр . 53 (33): 11449. doi : 10.1016/S0040-4020(97)00725-4 .
  18. ^ Фабр, Дж; Юлия, М (1983). «Органический синтез с сульфонами noXXIX. Стереоспецифический гидрогенолиз виниловых сульфонов с гриньяром и катализаторами на основе переходных металлов». Буквы тетраэдра . 24 (40): 4311. doi : 10.1016/S0040-4039(00)88328-8 .
  19. ^ Кювиньи, Т; Дю Пено, Ш.Эрве; Юлия, М. (1987). «Синтез с сульфонами XLVII: стереоселективный доступ к 1,3- и 1,4-диенам путем гидрогенолиза бензолсульфонилдиенов. Применение к синтезу феромонов». Тетраэдр . 43 (5): 859. doi : 10.1016/S0040-4020(01)90023-7 .
  20. ^ Ихара, М.; Сузуки, С.; Танигучи, Т.; Токунага, Ю.; Фукумото, К. (1994). «Модификация алкенирования Джулии с использованием SmI2-HMPA». Синлетт . 1994 (10): 859. doi : 10.1055/s-1994-23033 .
  21. ^ Ханессян, Стивен; Кантен, Луи-Давид; Андреотти, Даниэле (1999). «Полный синтез и абсолютная конфигурация (-)-антоплалона». Журнал органической химии . 64 (13): 4893–4900. дои : 10.1021/jo990302n . ПМИД   11674567 .
  22. ^ Шиндо, Мицуру; Сугиока, Томоюки; Умаба, Юко; Шишидо, Кодзо (2004). «Тотальный синтез (+)-бонгкрециновой кислоты» тетраэдра Буквы 45 (48): 8863. doi : 10.1016/j.tetlet.2004.09.162 .
  23. ^ Арапакос, П.Г.; Скотт, Малкольм К.; Хубер, Ф.Е. (1969). «Реакция нитрилов с сольватированными электронами. III». Журнал Американского химического общества . 91 (8): 2059. doi : 10.1021/ja01036a033 .
  24. ^ Вендер, А; Делонг, Митч А. (1990). «Синтетические исследования арен-олефинового циклоприсоединения. XII. Тотальный синтез (±)-субергоргиевой кислоты» . Буквы тетраэдра . 31 (38): 5429. doi : 10.1016/S0040-4039(00)97864-X .
  25. ^ Ведейс, Э.; Петерсон, MJ (1994). «Стереохимия и механизм реакции Виттига». Вершина. Стереохим . Темы стереохимии. 21 : 1–157. дои : 10.1002/9780470147306.ch1 . ISBN  9780470147306 .
  26. ^ Уодсворт, WS (1977). «Синтетическое применение фосфорилстабилизированных анионов». Орг. Реагируйте . 25 : 73–253. дои : 10.1002/0471264180.или 025.02 . ISBN  0471264180 .
  27. ^ Перейти обратно: а б Петерсон, Дональд Джон (1968). «Реакция карбонильного олефинирования с использованием силилзамещенных металлорганических соединений». Журнал органической химии . 33 (2): 780–784. дои : 10.1021/jo01266a061 .
  28. ^ Симпкинс, NS- сульфоны в органическом синтезе ; Пергамон Пресс: Оксфорд, 1993.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 2572c0628bae05af5885c2fd93dfab82__1705310880
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/25/82/2572c0628bae05af5885c2fd93dfab82.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Desulfonylation reactions - 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.)