Реакция Пассерини
| Реакция Пассерини | |
|---|---|
| Назван в честь | Марио Пассерини |
| Тип реакции | Реакция образования углерод-углеродной связи |
| Идентификаторы | |
| Портал органической химии | реакция пассерини |
| RSC Идентификатор онтологии | RXNO: 0000244 |
Реакция Пассерини — это химическая реакция с участием изоцианида , альдегида (или кетона ) и карбоновой кислоты образованием α- ацилоксиамида с . [1] [2] [3] [4] [5] Эта реакция присоединения является одной из старейших многокомпонентных реакций на основе изоцианидов и впервые была описана в 1921 году Марио Пассерини во Флоренции, Италия. [6] [7] Обычно его проводят в апротонных растворителях, но можно также проводить в ионных жидкостях, таких как вода или глубокие эвтектические растворители . [7] Это реакция третьего порядка; первого порядка по каждому из реагентов. Реакция Пассерини часто используется в комбинаторной и медицинской химии , а в последнее время применяется в зеленой химии и химии полимеров . [6] [8] [9] Поскольку изоцианиды проявляют высокую толерантность к функциональным группам, хемоселективность , региоселективность и стереоселективность , реакция Пассерини имеет широкий спектр синтетических применений. [6] [10] [11] [12]
Механизм
[ редактировать ]Было высказано предположение, что реакция Пассерини происходит по двум механическим путям. [10] [7] [11] Пути реакции зависят от используемого растворителя.
Согласованный механизм
[ редактировать ], Предполагается, что согласованный механизм наблюдаемый в реакциях S N 2 и Дильса-Альдера , возникает, когда реагенты Пассерини присутствуют в высоких концентрациях в апротонных растворителях. [10]
Этот механизм включает тримолекулярную реакцию между изоцианидом, карбоновой кислотой и карбонилом в последовательности нуклеофильного присоединения . Реакция сначала протекает через имидатное промежуточное соединение, а затем подвергается перегруппировке Мумма с образованием продукта Пассерини. [13] [14]
Поскольку для перегруппировки Мумма требуется вторая молекула карбоновой кислоты, этот механизм классифицирует реакцию Пассерини как органокалитическую реакцию. [14] [15]
Ионный механизм
[ редактировать ]
В полярных растворителях, таких как метанол или вода , карбонил протонируется перед нуклеофильным присоединением изоцианида, образуя промежуточный ион нитрилия. За этим следует добавление карбоксилата, переноса ацильной группы и переноса протона соответственно с получением желаемого продукта Пассерини. [11] [7]
Контроль реакции
[ редактировать ]Молекулярную массу полимеров, синтезированных с помощью Passerini, можно контролировать стехиометрическими методами. [16] Например, длину и массу полимерной цепи можно регулировать с помощью стехиометрии изоцианида, а на геометрию полимера можно влиять с помощью исходных реагентов. [16] [17] Чтобы облегчить реакцию Пассерини между объемистыми, стерически затрудненными реагентами, можно использовать вихревое жидкостное устройство, чтобы создать условия с высоким сдвигом. Эти условия имитируют эффекты высокой температуры и давления, позволяя реакции Пассерини протекать довольно быстро. [18] Реакция Пассерини также может проявлять энантиоселективность. Присоединение трет-бутилизоцианида к широкому спектру альдегидов (ароматических, гетероароматических, олефиновых, ацетиленовых, алифатических) достигается с использованием каталитической системы тетрахлорида и хирального бисфосфорамида, которая обеспечивает хороший выход и хорошую энантиоселективность. [19] Для других типов изоцианидов скорость добавления изоцианида в реакционную смесь определяет хорошие выходы и высокую селективность. [19]
Приложения
[ редактировать ]Помимо образования продуктов α- , ацилоксиамида реакция Пассерини может быть использована для образования гетероциклов , полимеров , аминокислот и лекарственных средств.
Гетероциклы
[ редактировать ]
Исходная реакция Пассерини приводит к образованию ациклических депсипептидов , лабильных в физиологических условиях. Чтобы повысить стабильность продукта для медицинского применения, реакции циклизации после Пассерини использовались для получения гетероциклов, таких как β-лактамы , бутенолиды и изокумарины . [16] Чтобы обеспечить такую циклизацию, реагенты предварительно функционализируются реакционноспособными группами (например, галогенами, азидами и т. д.) и используются в тандеме с другими реакциями (например, Пассерини- Кнёвенагеля , Пассерини- Дикмана ) с получением гетероциклических продуктов. [16] такие соединения, как трехчленные производные оксирана и азиридина, четырехчленные b- лактамы и пятичленные тетразамещенные 4,5-дигидропиразолы . С помощью этой реакции были получены [12]
Полимеры
[ редактировать ]
Эту реакцию также использовали для полимеризации, образования мономеров и постполимеризационной модификации. [20] [21] [22] [17] [23] Реакция Пассерини также использовалась для образования полимеров с определенной последовательностью . [24] Бифункциональные субстраты могут использоваться для постполимеризационной модификации или служить предшественниками полимеризации . [10] [11] [8] Поскольку эта реакция имеет высокую толерантность к функциональным группам, полимеры, созданные с помощью этой реакции, широко разнообразны и имеют настраиваемые свойства . [20] Макромолекулы, полученные с помощью этой реакции, включают макроамиды, макроциклические депсипептиды, трехкомпонентные дендримеры и трехлучевые звездчато-разветвленные молекулы мезогенного ядра. [12]
Аминокислоты и фармацевтические препараты
[ редактировать ]Реакцию Пассерини использовали для образования таких структур, как α-аминокислоты , α-гидрокси-β-аминокислоты, α-кетоамиды, β-кетоамиды, α- гидроксикетоны и α-аминоксиамиды. [12] Реакция Пассерини позволила синтезировать α-ацилоксикарбоксамиды, которые продемонстрировали активность в качестве противораковых препаратов наряду с функционализированными [C60]-фуллеренами, используемыми в медицинской и растительной химии. [12] [25] Эта реакция также использовалась в качестве синтетического этапа в полном синтезе коммерчески доступных фармацевтических препаратов, таких как телапревир (VX-950), противовирусное средство, продаваемое Vertex Pharmaceuticals и Johnson & Johnson. [12]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пассерини, М.; Симона, Л. Газз. хим. Итал. 1921 , 51 , 126–29.
- ^ Пассерини, М.; Рагни, Г. Газз. Хим. Итал. 1931 , 61 , 964–69.
- ^ Банфи, Л.; Рива, Р. (2005). Реакция Пассерини . Том 65. стр. 1–140. дои : 10.1002/0471264180.или065.01 . ISBN 978-0471264187 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помощь ) . - ^ Каземизаде, Арканзас; Рамазани, А. (2012). «Синтетические применения реакции Пассерини». Курс. Орг. Хим . 16 (4): 418–450. дои : 10.2174/138527212799499868 .
- ^ Банфи, Л.; Бассо, А.; Ламбрускини, К.; Мони, Л.; Рива, Р. (2021). «100 граней реакции Пассерини» . хим. Катание на лыжах . 12 (47): 15445–15472. дои : 10.1039/D1SC03810A . ПМЦ 8654045 . ПМИД 35003575 .
- ^ Jump up to: а б с Тутен, Брайан Т.; Буи, Аарон Х.; Видбраук, Сандра; Труонг, Винь X.; Растон, Колин Л.; Барнер-Коволлик, Кристофер (19 августа 2021 г.). «Четырехкомпонентная полимеризация Пассерини объемистых мономеров в условиях сильносдвигающего потока» . Химические коммуникации . 57 (67): 8328–8331. дои : 10.1039/D1CC02984C . ISSN 1364-548X . ПМИД 34323263 . S2CID 236498755 .
- ^ Jump up to: а б с д Антенуччи, Ахилле; Марра, Франческо; Дугера, Стефано (2021). «Хиральный 1,2-бензолдисульфонимид, иммобилизованный в силикагеле: гетерогенный катализатор на основе кислоты Бренстеда для энантиоселективной многокомпонентной реакции Пассерини» . РСК Прогресс . 11 (42): 26083–26092. Бибкод : 2021RSCAd..1126083A . дои : 10.1039/D1RA05297G . ПМК 9037113 . ПМИД 35479468 .
- ^ Jump up to: а б Аббаси, вдохновение; Аваль, Седиге Фекри; Акбарзаде, Абольфазл; Милани, Мортеза; Насрабади, Хамид Тайефи; Джу, Сан У; Ханифепур, Юнис; Нежати-Кошки, Казем; Пашаи-Асл, Рогие (21 мая 2014 г.). «Дендримеры: синтез, применение и свойства» . Письма о наномасштабных исследованиях . 9 (1): 247. Бибкод : 2014NRL.....9..247A . дои : 10.1186/1556-276X-9-247 . ISSN 1556-276X . ПМК 4074873 . ПМИД 24994950 .
- ^ Дёмлинг, А.; Уги, И. Энджью. хим. Межд. Эд. англ. 2000 , 39 , 3168–3210. (Обзор)
- ^ Jump up to: а б с д Реакция Пассирини Л. Банфи, Р.Рива в Organic Reactions vol. 65 Л.Е. Оверман Эд. Уайли 2005 г. ISBN 0-471-68260-8
- ^ Jump up to: а б с д Таран, Джафар; Рамазани, Али; Джу, Сан У; Шлепокура, Катажина; Лис, Тадеуш (2014). «Синтез новых a-(ацилокси)-a-(хинолин-4-ил)ацетамидов посредством трехкомпонентной реакции между изоцианидом, хинолин-4-карбальдегидом и аренкарбоновыми кислотами». Helvetica Chimica Acta . 97 : 1088–1096. дои : 10.1002/hlca.201300378 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Вахби, Ясмин; Абдель-Хамид, Хамида; Айюп, Мохаммед Салах (2022). «Два десятилетия последних достижений реакций Пассерини: синтетические и потенциальные фармацевтические применения» . Новый химический журнал . 46 (4): 1445–1468. дои : 10.1039/D1NJ03832J . ISSN 1144-0546 . S2CID 245431805 .
- ^ Ли, Цзе Джек (2021), Ли, Цзе Джек (редактор), «Реакция Пассерини» , Реакции имени: Коллекция подробных механизмов и синтетических приложений , Чам: Springer International Publishing, стр. 424–426, doi : 10.1007/ 978-3-030-50865-4_115 , ISBN 978-3-030-50865-4 , получено 24 октября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Рамоцци, Ромен; Морокума, Кейджи (5 июня 2015 г.). «Возвращаясь к механизму реакции Пассерини: существование нитрилия, органокатализ его образования и эффект растворителя» . Журнал органической химии . 80 (11): 5652–5657. дои : 10.1021/acs.joc.5b00594 . ISSN 0022-3263 . ПМИД 25974627 .
- ^ Марчелли, Томмазо; Олимпиери, Франческа; Волонтерио, Алессандро (29 июня 2011 г.). «Домино-синтез 1,3,5-тризамещенных гидантоинов: исследование DFT» . Органическая и биомолекулярная химия . 9 (14): 5156–5161. дои : 10.1039/C1OB05242J . ISSN 1477-0539 . ПМИД 21643563 .
- ^ Jump up to: а б с д Ольманн, С.; Солледер, Южная Каролина; Мейер, М.а. Р. (1 марта 2016 г.). «Контроль молекулярной массы и структуры полимера во время трехкомпонентной ступенчатой полимеризации Passerini» . Полимерная химия . 7 (10): 1857–1860. дои : 10.1039/C5PY02030A . ISSN 1759-9962 .
- ^ Jump up to: а б Рудик, Джонатан Г. (октябрь 2013 г.). «Инновационные макромолекулярные синтезы посредством многокомпонентных изоцианидных реакций» . Журнал науки о полимерах. Часть A: Химия полимеров . 51 (19): 3985–3991. Бибкод : 2013JPoSA..51.3985R . дои : 10.1002/pola.26808 .
- ^ Тутен, Брайан Т.; Буи, Аарон Х.; Видбраук, Сандра; Труонг, Винь X.; Растон, Колин Л.; Барнер-Коволлик, Кристофер (2021). «Четырехкомпонентная полимеризация Пассерини объемистых мономеров в условиях сильносдвигового потока» . Химические коммуникации . 57 (67): 8328–8331. дои : 10.1039/D1CC02984C .
- ^ Jump up to: а б Дания, Скотт Э.; Фань, Ю (1 ноября 2005 г.). «Каталитические, энантиоселективные α-присоединения изоцианидов: реакции типа Пассерини, катализируемые основанием Льюиса» . Журнал органической химии . 70 (24): 9667–9676. дои : 10.1021/jo050549m . ISSN 0022-3263 . ПМИД 16292793 .
- ^ Jump up to: а б Крей, Оливер; Тот, Томми; Мейер, Майкл А.Р. (16 февраля 2011 г.). «Введение в многокомпонентные реакции в науку о полимерах: реакции Пассерини возобновляемых мономеров» . Журнал Американского химического общества . 133 (6): 1790–1792. дои : 10.1021/ja1113003 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 21265532 .
- ^ Ли, Лей; Льв, Ан; Дэн, Синь-Син; Ду, Фу-Шэн; Ли, Цзы-Чен (28 августа 2013 г.). «Простой синтез фоторасщепляемых полимеров по реакции Пассерини» . Химические коммуникации . 49 (76): 8549–8551. дои : 10.1039/C3CC44557G . ISSN 1364-548X . ПМИД 23945608 .
- ^ Селингер, Ансгар; Крей, Оливер; Мейер, Майкл А.Р. (13 августа 2013 г.). «Настраиваемые полимеры, полученные из акрилатных мономеров, полученных многокомпонентной реакцией Пассерини» . Макромолекулы . 46 (15): 6031–6037. Бибкод : 2013МаМол..46.6031С . дои : 10.1021/ma401125j . ISSN 0024-9297 .
- ^ Траванут, Алессандра; Монтейро, Патрисия Ф.; Ольманн, Стефан; Хоудл, Стивен М.; Грабовская, Анна М.; Кларк, Филип А.; Ричи, Элисон А.; Мейер, Майкл А.Р.; Александр, Кэмерон (март 2021 г.). «Синтез полимеров Passerini-3CR и сборка в цитосовместимые полимерсомы» . Макромолекулярная быстрая связь . 42 (6): 2000321. doi : 10.1002/marc.202000321 . ISSN 1022-1336 . ПМИД 33249682 . S2CID 225447799 .
- ^ Солледер, Сюзанна К.; Мейер, Майкл А.Р. (13 января 2014 г.). «Контроль последовательности в химии полимеров посредством трехкомпонентной реакции Пассерини» . Angewandte Chemie, международное издание . 53 (3): 711–714. дои : 10.1002/anie.201308960 . ПМИД 24307280 .
- ^ Раванелло, Бруно Б.; Сейшас, Налин; Родригес, Оскар ЭД; да Силва, Рафаэль С.; Виллетти, Маркос А.; Фролов, Андрей; Ривера, Дэниел Г.; Вестерманн, Бернхард (11 июля 2018 г.). «Украшение и лигирование фуллерена, обусловленное разнообразием, с помощью многокомпонентных реакций Уги и Пассерини» . Химия – Европейский журнал . 24 (39): 9788–9793. дои : 10.1002/chem.201802414 . ПМИД 29882608 . S2CID 46969435 .