Перегруппировка Клайзена
Перегруппировка Клайзена | |
---|---|
Назван в честь | Райнер Людвиг Клайзен |
Тип реакции | Реакция перегруппировки |
Идентификаторы | |
Портал органической химии | Клайзен-перестановка |
RSC Идентификатор онтологии | RXNO: 0000148 |
— Перегруппировка Кляйзена это мощная химическая реакция с образованием углерод -углеродной связи , открытая Райнером Людвигом Кляйзеном . [1] Нагревание аллилвинилового f эфира инициирует [3,3]-сигматропную перегруппировку с образованием γ,δ-ненасыщенного карбонила, обусловленную экзергонически благоприятным образованием карбонильной связи CO (Δ(Δ H ) = -327 ккал/моль ( −1370 кДж/моль). [2] [3] [4] [5]

Механизм
[ редактировать ]Перегруппировка Кляйзена представляет собой экзотермическую согласованную (расщепление связи и рекомбинация) перициклическую реакцию. Правила Вудворда-Хоффмана показывают надфациальный стереоспецифический путь реакции. Кинетика имеет первый порядок, и все превращение протекает через высокоупорядоченное циклическое переходное состояние и является внутримолекулярным. Эксперименты по кроссоверу исключают возможность перегруппировки, происходящей по механизму межмолекулярной реакции , и согласуются с внутримолекулярным процессом. [6] [7]
При перегруппировке Кляйзена наблюдаются существенные эффекты растворителя , когда полярные растворители имеют тенденцию ускорять реакцию в большей степени. Растворители с водородными связями дали самые высокие константы скорости. Например, смеси растворителей этанол /вода дают константы скорости в 10 раз выше, чем сульфолан . [8] [9] трехвалентные алюминийорганические реагенты, такие как триметилалюминий , ускоряют эту реакцию. Было показано, что [10] [11]
Вариации
[ редактировать ]Ароматическая перегруппировка Клайзена
[ редактировать ]Первой зарегистрированной перегруппировкой Кляйзена является [3,3]-сигматропная перегруппировка аллилфенилового эфира в промежуточное соединение 1, которое быстро таутомеризуется в 2- аллилфенол .

Перегруппировка Кляйзена может происходить по принципу домино с перегруппировкой Коупа , и в этом случае аллильная группа, по-видимому, атакует пара -положение в кольце: [12]

Метазамещение влияет на региоселективность этой перегруппировки. [13] [14] Например, электроноакцепторные группы (такие как бромид) в мета -положении направляют перегруппировку в орто- положение (71% орто- продукта), тогда как электронодонорные группы (такие как метокси) направляют перегруппировку в пара -положение (69 % к продукту). Кроме того, присутствие орто- заместителей приводит исключительно к паразамещенным продуктам перегруппировки. [12] Если альдегид или карбоновая кислота занимают орто- или пара -положения, аллильная боковая цепь вытесняет группу, высвобождая ее в виде оксида углерода или диоксида углерода соответственно. [15] [16]
Перегруппировка Беллюса-Кляйзена
[ редактировать ]Перегруппировка Беллюса-Кляйзена представляет собой реакцию аллиловых эфиров, аминов и тиоэфиров с кетенами с образованием γ,δ-ненасыщенных эфиров, амидов и тиоэфиров. [17] [18] [19] Эту трансформацию по счастливой случайности наблюдала компания Bellus в 1979 году, когда они синтезировали промежуточный продукт инсектицида — пиретроида. Галогензамещенные кетены (R 1 , R 2 ) часто используются в этой реакции из-за их высокой электрофильности. Разработаны многочисленные восстановительные методы удаления образующихся α-галогенэфиров, амидов и тиоэфиров. [20] [21] Bellus-Claisen предлагает химикам-синтетикам уникальную возможность разработки стратегий расширения колец.

Перегруппировка Эшенмозера-Кляйзена
[ редактировать ]Перегруппировка Эшенмозера-Кляйзена протекает при нагревании аллильных спиртов в присутствии диметилацеталя N , N -диметилацетамида с образованием γ,δ-ненасыщенного амида. Он был разработан Альбертом Эшенмозером в 1964 году. [22] [23] Перегруппировка Эшенмозера-Кляйзена использовалась как ключевой этап полного синтеза морфина. [24]

Механизм: [12]

Перегруппировка Ирландии – Кляйзена
[ редактировать ]Перегруппировка Ирландии-Кляйзена представляет собой реакцию аллильного карбоксилата с сильным основанием (таким как диизопропиламид лития ) с образованием γ,δ-ненасыщенной карбоновой кислоты . [25] [26] [27] Перегруппировка протекает через силилкетенацеталь, который образуется при захвате енолята лития хлортриметилсиланом. Как и перегруппировка Беллюса-Кляйзена (вверху), перегруппировка Ирландии-Кляйзена может происходить при комнатной температуре и выше. Силилкетенацетали с E- и Z -конфигурацией приводят к образованию анти- и син-перегруппированных продуктов соответственно. [28] В литературе найдены многочисленные примеры энантиоселективных перегруппировок Ирландии-Кляйзена, включающие хиральные реагенты бора и использование хиральных вспомогательных веществ. [29] [30]

Перегруппировка Джонсона – Кляйзена
[ редактировать ]Перегруппировка Джонсона-Кляйзена представляет собой реакцию аллилового спирта с ортоэфиром с образованием γ,δ-ненасыщенного сложного эфира . [31] Слабые кислоты, такие как пропионовая кислота, использовались для катализа этой реакции. Эта перегруппировка часто требует высоких температур (100–200 ° C) и может занять от 10 до 120 часов. [32] Однако микроволновое нагревание в присутствии глины KSF или пропионовой кислоты продемонстрировало резкое увеличение скорости реакции и выхода. [33] [34]

Механизм: [12]

Перегруппировка Казмайера-Кляйзена
[ редактировать ]Перегруппировка Казмайера-Кляйзена представляет собой реакцию сложного ненасыщенной аминокислоты эфира с сильным основанием (таким как диизопропиламид лития ) и солью металла при –78 °C с образованием хелатного енолята в качестве промежуточного соединения. [35] [36] Хотя для образования енолята можно использовать соли различных металлов, использование хлорида цинка дает самый высокий выход и лучшую стереоспецифичность. [37] Виды енолятов перегруппировываются при –20 ° C с образованием аминокислоты с аллильной боковой цепью в α-положении. Этот метод был описан Ули Казмайером в 1993 году. [38]

Перегруппировка Фото-Кляйзена
[ редактировать ]Перегруппировку Кляйзена ариловых эфиров также можно осуществлять как фотохимическую реакцию. Помимо традиционного орто- продукта, получаемого в термических условиях (продукт перегруппировки [3,3]), фотохимическая вариация дает также пара- продукт (продукт [3,5]), альтернативные изомеры аллильной группы (например, [ 1,3] и [1,5] продукты), и простая потеря эфирной группы, и даже может перегруппировывать алкиловые эфиры в дополнение к аллиловым эфирам. Фотохимическая реакция происходит посредством поэтапного процесса радикального расщепления с последующим образованием связи, а не как согласованная перициклическая реакция , что, следовательно, дает возможность использовать большее разнообразие возможных субстратов и изомеров продуктов. [39] Результаты [1,3] и [1,5] фотоперегруппировки Кляйзена аналогичны фотоперегруппировке Фриса арильных эфиров и родственных ацильных соединений. [40]
Гетеро-Клайзенс
[ редактировать ]Аза-Кляйзен
[ редактировать ]Иминий может служить одним из пи-связанных фрагментов в перегруппировке. [41]

Реакция Чена – Маппа
[ редактировать ]Реакция Чена-Маппа, также известная как [3,3]-фосфоримидатная перегруппировка или реакция Штаудингера-Кляйзена, устанавливает фосфит вместо спирта и использует восстановление Штаудингера для преобразования его в аллильный амин. Последующий Клайзен руководствуется тем фактом, что двойная связь P=O более энергетически выгодна, чем двойная связь P=N. [42]

Перестановка Овермана
[ редактировать ]Перегруппировка Овермана (названная в честь Ларри Овермана ) представляет собой перегруппировку Кляйзена аллильных трихлорацетимидатов в аллильные трихлорацетамиды. [43] [44] [45]

Перегруппировка Овермана применима для синтеза вицинальных диаминосоединений из 1,2-вицинальных аллильных диолов.
Цвиттерионная перегруппировка Кляйзена
[ редактировать ]В отличие от типичных перегруппировок Кляйзена, которые требуют нагрева, цвиттер-ионные перегруппировки Кляйзена происходят при комнатной температуре или ниже. Ионы ациламмония Z обладают высокой селективностью к енолятам - в мягких условиях . [46] [47]

На природе
[ редактировать ]Фермент хоризматмутаза (EC 5.4.99.5) катализирует перегруппировку хоризмата Клайзена в префенат , промежуточный продукт биосинтетического пути к синтезу фенилаланина и тирозина . [48]

История
[ редактировать ]Перегруппировка Кляйзена, открытая в 1912 году, является первым зарегистрированным примером [3,3]-сигматропной перегруппировки. [1] [49] [50]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Клайзен, Л. (1912). «О перегруппировке фенолаллиловых эфиров в С-аллилфенолы» . Химические отчеты . 45 (3): 3157–3166. дои : 10.1002/cber.19120450348 .
- ^ Хиерсеманн, М.; Нуббемейер, У. (2007) Перегруппировка Клайзена . Вайли-ВЧ. ISBN 3-527-30825-3
- ^ Роудс, С.Дж.; Раулинс, НР (1975). «Перегруппировки Клайзена и Коупа». Орг. Реагируйте . 22 : 1–252. дои : 10.1002/0471264180.или 022.01 . ISBN 978-0471264187 .
- ^ Зиглер, Ф.Е. (1988). «Термическая алифатическая перегруппировка Кляйзена». хим. Откр. 88 (8): 1423–1452. дои : 10.1021/cr00090a001 .
- ^ Випф, П. (1991). «Перестановки Кляйзена». Компр. Орг. Синтез . 5 : 827–873. дои : 10.1016/B978-0-08-052349-1.00140-2 . ISBN 978-0-08-052349-1 .
- ^ Херд, CD; Шмерлинг, Л. (1937). «Наблюдения за перегруппировкой аллил-ариловых эфиров». Дж. Ам. хим. Соц. 59 : 107. дои : 10.1021/ja01280a024 .
- ^ Фрэнсис А. Кэри; Ричард Дж. Сундберг (2007). Продвинутая органическая химия: Часть A: Структура и механизмы . Спрингер. стр. 934–935. ISBN 978-0-387-44897-8 .
- ^ Клайзен, Л. (1912). «О перегруппировке фенолаллиловых эфиров в С-аллилфенолы» . Химические отчеты . 45 (3): 3157–3166. дои : 10.1002/cber.19120450348 .
- ^ Клайзен, Л.; Титце, Э. (1925). «О механизме перегруппировки фенолаллиловых эфиров». Химические отчеты . 58 (2): 275. doi : 10.1002/cber.19250580207 .
- ^ Геринг, Х.Л.; Джейкобсон, Р.Р. (1958). «Кинетическое исследование орто-Кляйзеновой перегруппировки1». Дж. Ам. хим. Соц. 80 (13): 3277. doi : 10.1021/ja01546a024 .
- ^ Уайт, Западная Нью-Йорк; Вольфарт, Э.Ф. (1970). «Перегруппировка о-Кляйзена. VIII. Эффекты растворителя». Дж. Орг. хим. 35 (7): 2196. doi : 10.1021/jo00832a019 .
- ^ Jump up to: а б с д Ласло Курти; Барбара Чако (2005). Стратегическое применение названных реакций в органическом синтезе: предыстория и подробная механика: 250 названных реакций . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-429785-2 . Проверено 27 марта 2013 г.
- ^ Уайт, Уильям Н.; Слейтер, Карл Д. (1961). « Орто -Кляйзеновская перегруппировка. V. Продукты перегруппировки аллил -м -Х-фениловых эфиров». Журнал органической химии . 26 (10): 3631–3638. дои : 10.1021/jo01068a004 .
- ^ Гоццо, Фабио Сезар; Фернандес, Серхио Антонио; Родригес, Дениз Кристина; Эберлин, Маркос Ногейра; Марсайоли, Анита Джоселин (2003). «Региоселективность в ароматических перегруппировках Кляйзена». Журнал органической химии . 68 (14): 5493–5499. дои : 10.1021/jo026385g . ПМИД 12839439 .
- ^ Адамс, Роджер (1944). Органические реакции, Том II . Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., стр. 11–12.
- ^ Клайзен, Л.; Эйслеб, О. (1913). «О перегруппировке фенолаллиловых эфиров в изомерные аллилфенолы» . «Анналы химии» Юстуса Либиха . 401 (1): 90. doi : 10.1002/jlac.19134010103 .
- ^ Малерб, Р.; Беллус, Д. (1978). «Новый тип перегруппировки Кляйзена с участием 1,3-диполярных промежуточных соединений. Предварительное сообщение». Хелв. Хим. Акта . 61 (8): 3096–3099. дои : 10.1002/hlca.19780610836 .
- ^ Малерб, Р.; Рист, Г.; Беллус, Д. (1983). «Реакции галоктенов с аллиловыми эфирами и тиоэфирами: новый тип перегруппировки Кляйзена». Дж. Орг. Хим . 48 (6): 860–869. дои : 10.1021/jo00154a023 .
- ^ Гонда, Дж. (2004). «Перегруппировка Беллюша – Кляйзена». Энджью. хим. Межд. Эд. 43 (27): 3516–3524. дои : 10.1002/anie.200301718 . ПМИД 15293240 .
- ^ Эдстром, Э. (1991). «Неожиданный поворот в стереохимии трансаннулярных циклизаций. Стереоселективный синтез (±)-эпилюпинина». Буквы тетраэдра . 32 (41): 5709–5712. дои : 10.1016/S0040-4039(00)93536-6 .
- ^ Беллус (1983). «Реакции галоктенов с аллиловыми эфирами и тиоэфирами: новый тип перегруппировки Кляйзена». Журнал органической химии . 48 (6): 860–869. дои : 10.1021/jo00154a023 .
- ^ Вик, AE; Феликс, Д.; Стин, К.; Эшенмозер, А. (1964). «Перегруппировки КЛАЙЗЕНА аллилового и бензилового спиртов с помощью ацеталей N,N-диметилацетамида. Предварительное сообщение». Хелв. Акта . 47 (8): 2425–2429. дои : 10.1002/hlca.19640470835 .
- ^ Вик, AE; Феликс, Д.; Гшвенд-Стин, К.; Эшенмозер, А. (1969). «Перегруппировки КЛАЙЗЕНА в аллиловых и бензиловых спиртах с 1-диметиламино-1-метоксиэтеном». Хелв. Акта . 52 (4): 1030–1042. дои : 10.1002/hlca.19690520418 .
- ^ Гийу, К. (2008). «Диастереоселективный полный синтез (±)-кодеина». хим. Евро. Дж . 14 (22): 6606–6608. дои : 10.1002/chem.200800744 . ПМИД 18561354 .
- ^ Ирландия, RE; Мюллер, Р.Х. (1972). «Перегруппировка Кляйзена аллиловых эфиров». Журнал Американского химического общества . 94 (16): 5897. doi : 10.1021/ja00771a062 .
- ^ Ирландия, RE; Уиллард, АК (1975). «Стереоселективное поколение енолятов сложных эфиров». Тетраэдр Летт. 16 (46): 3975–3978. дои : 10.1016/S0040-4039(00)91213-9 .
- ^ Ирландия, RE; Мюллер, Р.Х.; Уиллард, АК (1976). «Перегруппировка енолята сложного эфира Кляйзена. Стереохимический контроль посредством стереоселективного образования енолята». Журнал Американского химического общества . 98 (10): 2868. doi : 10.1021/ja00426a033 .
- ^ Ирландия, RE; Випф, Питер; Армстронг III, Джозеф Д. (1991). «Стереохимический контроль перегруппировки Кляйзена в еноляте сложного эфира. 1. Стереоселективность в образовании силилкетенацеталя». Дж. Орг. Хим . 56 (2): 650–657. дои : 10.1021/jo00002a030 .
- ^ Эндерс, Э. (1996). «Асимметричные [3,3]-сигматропные перегруппировки в органическом синтезе». Тетраэдр: Асимметрия . 7 (7): 1847–1882. дои : 10.1016/0957-4166(96)00220-0 .
- ^ Кори, Э. (1991). «Высокоэнантиоселективная и диастереоселективная перегруппировка Ирландии-Кляйзена ахиральных аллильных эфиров». Журнал Американского химического общества . 113 (10): 4026–4028. дои : 10.1021/ja00010a074 .
- ^ Джонсон, Уильям Саммер; Вертеманн, Люциус; Бартлетт, Уильям Р.; Броксом, Тимоти Дж.; Ли, Цунг-Ти; Фолкнер, Д. Джон; Петерсен, Майкл Р. (1 февраля 1970 г.). «Простая стереоселективная версия перегруппировки Кляйзена, приводящая к транс -тризамещенным олефиновым связям. Синтез сквалена». Журнал Американского химического общества . 92 (3): 741–743. дои : 10.1021/ja00706a074 . ISSN 0002-7863 .
- ^ Фернандес, РА (2013). «Ортоэфирная перегруппировка Джонсона-Кляйзена в синтезе биоактивных молекул, натуральных продуктов и синтетических промежуточных продуктов - последние достижения». Европейский журнал органической химии . 2014 (14): 2833–2871. дои : 10.1002/ejoc.201301033 .
- ^ Хубер, Р.С. (1992). «Ускорение ортоэфирной перегруппировки Кляйзена с помощью микроволнового термолиза, катализируемого глиной: быстрый путь к бициклическим лактонам». Журнал органической химии . 57 (21): 5778–5780. дои : 10.1021/jo00047a041 .
- ^ Шрикришна, А (1995). «Применение метода микроволнового нагрева для быстрого синтеза γ,δ-ненасыщенных эфиров». Тетраэдр . 51 (6): 1809–1816. дои : 10.1016/0040-4020(94)01058-8 .
- ^ Варгезе, В; Худлицкий, Т (2013). «Полный синтез дигидрокодеина и гидрокодона посредством двойной перегруппировки Клайзена и стратегии закрытия C-10/C-11». Синлетт . 24 (3): 369–374. дои : 10.1055/s-0032-1318114 .
- ^ Ндунгу, Дж; Х Гу; Д Гросс; Дж. Кейн; М. Кардуччи; В Грубый (2004). «Синтез бициклических дипептидных миметиков холецистокинина и опиоидных рецепторов». Буквы тетраэдра . 45 (21): 4139–4142. дои : 10.1016/j.tetlet.2004.03.146 .
- ^ Казмайер, У (1993). «Стереоселективный синтез 2-(2'-циклоалкенил)глицинатов посредством [3,3] сигматропной перегруппировки хелатных эфир-енолятов». Тетраэдр . 50 : 12895–12902. дои : 10.1016/S0040-4020(01)81208-4 .
- ^ Казмайер, У (1993). «Синтез ненасыщенных аминокислот путем [3,3]-сигматропной перегруппировки енолятов глициновых эфиров с хелатными мостиками». Angewandte Chemie, международное издание . 104 (9): 1046–1047. дои : 10.1002/anie.199409981 .
- ^ Галиндо, Франциско (2005). «Фотохимическая перегруппировка ароматических эфиров: обзор реакции Фото-Кляйзена». Журнал фотохимии и фотобиологии C: Обзоры фотохимии . 6 : 123–138. doi : 10.1016/j.jphotochemrev.2005.08.001 .
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) « Фото-перегруппировка Фриса ». два : 10.1351/goldbook.P04614
- ^ Курт, MJ; Декер, OHW (1985). «Энантиоселективное получение 3-замещенных 4-пентеновых кислот посредством перегруппировки Кляйзена». Дж. Орг. хим. 50 (26): 5769–5775. дои : 10.1021/jo00350a067 .
- ^ Чен, Б.; Мапп, А. (2005). «Термические и катализируемые [3,3]-фосфоримидатные перегруппировки». Журнал Американского химического общества . 127 (18): 6712–6718. дои : 10.1021/ja050759g . ПМИД 15869293 .
- ^ Оверман, Л.Е. (1974). «Термическая и ионами ртути, катализируемая [3,3]-сигматропной перегруппировкой аллильных трихлорацетимидатов. 1,3-Транспозиция спиртовых и аминных функций». Журнал Американского химического общества . 96 (2): 597–599. дои : 10.1021/ja00809a054 .
- ^ Оверман, Л.Е. (1976). «Общий метод синтеза аминов перегруппировкой аллильных трихлорацетимидатов. 1,3-Транспозиция спиртовых и аминных функций». Журнал Американского химического общества . 98 (10): 2901–2910. дои : 10.1021/ja00426a038 .
- ^ Клизбе, Луизиана; Оверман, Л.Е. (1978). «Аллильно-транспонированные амины из аллиловых спиртов: 3,7-диметил-1,6-октадиен-3-амин». Органические синтезы . 58 : 4. дои : 10.15227/orgsyn.058.0004 .
- ^ Ю, С.-М.; Цой, Х.-С.; Ли, Дж.; Юнг, В.-Х.; Ким, Х.-Дж. (1996). «Саморегулируемая молекулярная перегруппировка: диастереоселективный цвиттерионный протокол аза-Кляйзена». Дж. Хим. Soc., Перкин Транс. 1 (2): 115–116. дои : 10.1039/p19960000115 .
- ^ Нуббемейер, У. (1995). «1,2-Асимметричная индукция в цвиттер-ионной перегруппировке Кляйзена аллиламинов». Дж. Орг. хим. 60 (12): 3773–3780. дои : 10.1021/jo00117a032 .
- ^ Ганем, Б. (1996). «Механизм перегруппировки Клайзена: дежавю снова и снова». Энджью. хим. Межд. Эд. англ. 35 (9): 936–945. дои : 10.1002/anie.199609361 .
- ^ Клайзен, Л.; Титце, Э. (1925). «О механизме перегруппировки фенолаллиловых эфиров». Химические отчеты . 58 (2): 275. doi : 10.1002/cber.19250580207 .
- ^ Клайзен, Л.; Титце, Э. (1926). «О механизме перегруппировки фенолаллиловых эфиров. (2-е сообщение)». Химические отчеты . 59 (9): 2344. doi : 10.1002/cber.19260590927 .