Восстановительное дегалогенирование галогенкетонов

В органической химии α -галогенкетоны могут быть восстановлены с потерей атома галогена с образованием енолятов . α-галогенкетоны легко получают из кетонов с помощью различных реакций галогенирования кетонов , а продукты представляют собой реакционноспособные промежуточные продукты , которые можно использовать для множества других химических реакций .

Введение

Восстановление α-галогенкетонов приводит к образованию разнообразных структур продуктов, которые могут демонстрировать уникальные закономерности замещения и реакционную способность. Так, восстановление α,α'-дигалогенкетонов приводит к образованию 2-оксиаллильных металлокомплексов, которые участвуют в реакциях [4+3] и [3+2] циклоприсоединения в качестве 2π-компонента. ^{[ 1 ]} Промежуточные соединения 2-оксиаллильных металлов также могут перехватывать нуклеофилы в процессе, который включает умполунг по α-углероду. ^{[ 2 ]} Кроме того, поскольку восстановление моногалогенкетонов приводит к образованию енолятов сайт-специфичным образом, реакции, связанные с енолятами ( алкилирование , альдоль , Михаэль ), можно проводить с использованием галогенкетонных субстратов в восстановительных условиях.

(1)

Механизм

Многие восстановители, используемые в реакциях этого типа, коммерчески доступны. Некоторые из них требуют подготовки и немедленного использования, включая пары цинк-медь и пары цинк-серебро. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} и органокупраты ^{[ 5 ]}

Моногалогенкетоны

Моногалогенкетоны восстанавливаются как одноэлектронными, так и двухэлектронными восстановителями с образованием исходных кетонов, производных, функционализированных электрофилами, или продуктов димеризации . Сам механизм восстановления зависит от природы восстановителя.

Одноэлектронные восстановители, такие как d ⁶ или д ¹ Комплексы переходных металлов первоначально отдают один электрон галогенкетону. Фрагментация образующегося анион-радикала приводит к образованию органического радикала и галогенид-аниона. Отдача второго электрона от второго эквивалента восстановителя приводит к образованию енолята металла, в котором степень окисления восстановителя увеличивается на единицу. ^{[ 6 ]}

(2)

Двухэлектронные восстановители , наиболее известным из которых является металлический цинк , подвергаются прямому окислительному присоединению к моногалогенкетонам с образованием енолятов металлов, в которых степень окисления металла увеличивается в два раза. Последующее диспропорционирование непрореагировавшим галогенкетоном иногда приводит к образованию двух эквивалентов енольного радикала, которые впоследствии могут димеризоваться. ^{[ 7 ]}

(3)

Обработка енолятов, полученных из одно- или двухэлектронных восстановителей, электрофилом, дает в качестве конечного продукта α-функционализированные кетоны.

α,α-дигалогенкетоны

Подобно моногалогенкетонам, геминальные дигалогенкетоны первоначально образуют еноляты металлов при воздействии одно- или двухэлектронных восстановителей. В присутствии протонного растворителя восстановление прекращается на этой стадии с образованием моногалогенкетона (который может быть дополнительно восстановлен до исходного кетона). ^{[ 8 ]} Однако в отсутствие улавливающего электрофила или протонного растворителя потеря оставшегося галогенида из енолятного промежуточного соединения приводит к образованию α-кетокарбенов или карбеноидов, которые подвергаются реакциям внедрения CH. ^{[ 9 ]}

(4)

α,α'-дигалогенкетоны

Первоначальное восстановление α,α’-дигалогенкетонов приводит к образованию промежуточных енолятов металлов. Потеря оставшегося галогенида приводит к образованию 2-оксиаллильных комплексов металлов, которые вступают в реакции циклоприсоединения [4+3] и [3+2] в присутствии диенов или олефинов. ^{[ 1 ]} Изомеризация 2-оксиаллильных комплексов металлов в формы циклопропанона и алленоксида происходит быстро и обратимо; увеличение ковалентного характера связи кислород-металл благоприятствует 2-оксиаллильному изомеру. ^{[ 10 ]}

(5)

Область применения и ограничения

Восстановление α-галогенкетонов может привести к образованию исходных кетонов, частично восстановленных галогенкетонов или продуктов, возникающих в результате перехвата промежуточных продуктов на пути восстановления нуклеофилами или электрофилами. Полученные продукты зависят как от восстановителя, так и от характера замещения галогенкетона.

Моногалогенкетоны

Моногалогенкетоны могут быть восстановлены до соответствующего исходного кетона металлическим литием с последующим протонированием енолята. ^{[ 11 ]} Другие полезные восстановители для этого превращения включают диалкилкупраты лития. ^{[ 12 ]} и гексакарбонилоксид молибдена. ^{[ 13 ]}

(6)

Алкилирование енолятов, образующихся за счет восстановления моногалогенкетонов, ограничивается наиболее реакционноспособными алкилгалогенидами . ^{[ 14 ]} Однако восстановление в присутствии альдегида приводит к образованию восстановительных альдольных продуктов, аналогично реакции Реформатского галогенэфиров. Цинковую пыль можно использовать отдельно; или в виде амальгамы в сочетании с хлоридом диэтилалюминия или с каталитическими количествами бромида меди (I) . ^{[ 15 ]}

(7)

Восстановительная димеризация может быть результатом сочетания двух промежуточных α-ацильных радикалов или нуклеофильной атаки енолята металла на непрореагировавший галогенкетон. Хотя часто в результате образуются сложные реакционные смеси, ^{[ 6 ]} в некоторых случаях возможна селективная димеризация. В приведенном ниже примере распределение продукта зависит от растворителя. ^{[ 16 ]}

(8)

α,α-дигалогенкетоны

В зависимости от используемых условий геминальные дигалогенкетоны могут быть восстановлены до исходного кетона, моногалогенкетона или функционализированного моногалогенкетона с помощью органокупратов . ^{[ 17 ]} Нагревание функционализированных α-галогенкетонов, полученных в этих условиях, от −40 °C до комнатной температуры приводит к образованию соответствующего α,β-ненасыщенного кетона.

(9)

α,α'-дигалогенкетоны

Органокупраты также можно использовать для восстановления α,α'-дигалогенкетонов до алкилированных кетонов. В отсутствие электрофила моноалкилкетон выделяется с хорошим выходом; ^{[ 18 ]} при добавлении алкилйодида диалкилкетон выделяется (геминальное алкилирование является проблематичной побочной реакцией). ^{[ 19 ]}

(10)

2-оксиаллильные интермедиаты металлов, образующиеся при восстановлении α,α'-дигалогенкетонов комплексами железа(0), участвуют в реакциях [4+3] и [3+2] циклоприсоединения с образованием циклогептенонов и циклопентанонов соответственно. Во время реакций циклоприсоединения [3+2] заместитель в алкене может удаляться с образованием циклопентенонов из алкенов в одном реакторе. ^{[ 20 ]}

(11)

Область применения [4+3]-циклоприсоединения широка. ^{[ 1 ]}— реакция может быть использована для образования циклогептенонов, а также мостиковых ^{[ 21 ]} или слитый ^{[ 22 ]} полициклические продукты. Восстановление может осуществляться в присутствии 4π-компонента. ^{[ 23 ]}

(12)

Синтетические приложения

[4+3]-циклоприсоединения пирролов могут быть использованы для установления бициклического скелета тропановых алкалоидов . Например, в синтезе скопина используется [4+3]-циклоприсоединение N в качестве ключевой стадии -метоксикарбонилпиррола и α,α,α',α'-тетрабромацетона. Диастереоселективное восстановление диизобутилалюминийгидридом (DIBAL-H) с последующим эпоксидированием . трифторперуксусной кислотой ^{[ 24 ]} дает цель.

(13)

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Ригби, Дж.; Пигге, C. Org. Реагировать. 1997 , 51 , 351.
^ Фрай, Дж.; О'Ди, JJ Org. хим. 1975 , 40 , 3625.
^ ЛеГофф, E J. Org. хим. 1964 , 29 , 2048.
^ Денис, М.; Жирар, К.; Кония, М. Синтез , 1972 , 549.
^ Хо, Л.; Ола, А. Синтез , 1976 , 807.
^ Перейти обратно: ^а ^б Альпер, Х.; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.10.000000, перекрестная ссылка Google Scholar, CAS 19. Keung, E.H.J. Org. хим. 1972 , 37 , 2566.
^ Гера, Э.; Перри, Х.; Шуа, S.J. Chem. Соц., хим. Общий. , 1973 , 858.
^ Грин, А.Э.; Депре, Ж.-П. Ж. Ам. хим. Соц. 1979 , 101 , 4003.
^ Скотт, Т.; Коттон, DJ Am. хим. Соц. 1973 , 95 , 2708.
^ Бингхэм, К.; Дьюар, С.; Ло, Х. Дж. Ам. хим. Соц. 1975 , 97 , 1302.
^ Дюбуа, Ж.-Э.; Фурнье, П.; Лион, К. Ч. Р. Акад. наук, сер. С 1974 , 279 , 965 (1974).
^ Булл, младший; Туинман, А. Тетраэдр Летт . 1973 , 4349.
^ Альпер Х.; Патти, LJ Org. хим. 1979 , 44 , 2568.
^ Дюбуа, Э.; Фурнье, П.; Лион, C ЧР акад. наук, сер. С 1974 , 279 , 965.
^ Maruoka, K.; Hashimoto, S.; Kitagawa, Y.; Yamamoto, H.; Nozaki, H J. Am. Chem. Soc. 1977 , 99 , 7705.
^ Ёсисато, Э.; Цуцуми, С. Дж. Ам. хим. Соц. 1968 , 90 , 4488.
^ Депре, Ж.-П.; Грин, AE J. Org. хим. 1980 , 45 , 2036.
^ Познер, Х.; Стерлинг, Дж. Дж. Ам. хим. Соц. 1973 , 95 , 3076.
^ Познер, Х.; Стерлинг, Дж.; Уиттен, Э.; Ленц, М.; Брунель, Дж. Дж. Ам. хим. Соц. 1975 , 97 , 107.
^ Хаякава, Ю.; Ёкояма, К.; Ноёри, Р.Дж.Ам. хим. Соц. 1978 , 100 , 1799.
^ Ямамото, Х.; Нозаки, H Soc. К .; Нойори, М.; Хаякава , J. , 220.
^ Хаякава, Ю.; Ёкояма, К.; Нойори, Р. Дж. Ам. хим. Соц. 1978 , 100 , 1799.
^ Хоффманн, Р.; Икбал, Н. Тетраэдр Летт . 1975 , 4487.
^ Хаякава, Ю.; Баба, Ю.; Макино, С.; Ноёри, RJ Am. хим. Соц. 1978 , 100 , 1786.

[cyclo-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Ригби, Дж.; Пигге, C. Org. Реагировать. 1997 , 51 , 351.

[2] Фрай, Дж.; О'Ди, JJ Org. хим. 1975 , 40 , 3625.

[3] ЛеГофф, E J. Org. хим. 1964 , 29 , 2048.

[4] Денис, М.; Жирар, К.; Кония, М. Синтез , 1972 , 549.

[5] Хо, Л.; Ола, А. Синтез , 1976 , 807.

[alpie-6] Перейти обратно: ^а ^б Альпер, Х.; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.10.000000, перекрестная ссылка Google Scholar, CAS 19. Keung, E.H.J. Org. хим. 1972 , 37 , 2566.

[7] Гера, Э.; Перри, Х.; Шуа, S.J. Chem. Соц., хим. Общий. , 1973 , 858.

[8] Грин, А.Э.; Депре, Ж.-П. Ж. Ам. хим. Соц. 1979 , 101 , 4003.

[9] Скотт, Т.; Коттон, DJ Am. хим. Соц. 1973 , 95 , 2708.

[10] Бингхэм, К.; Дьюар, С.; Ло, Х. Дж. Ам. хим. Соц. 1975 , 97 , 1302.

[11] Дюбуа, Ж.-Э.; Фурнье, П.; Лион, К. Ч. Р. Акад. наук, сер. С 1974 , 279 , 965 (1974).

[12] Булл, младший; Туинман, А. Тетраэдр Летт . 1973 , 4349.

[13] Альпер Х.; Патти, LJ Org. хим. 1979 , 44 , 2568.

[14] Дюбуа, Э.; Фурнье, П.; Лион, C ЧР акад. наук, сер. С 1974 , 279 , 965.

[15] Maruoka, K.; Hashimoto, S.; Kitagawa, Y.; Yamamoto, H.; Nozaki, H J. Am. Chem. Soc. 1977 , 99 , 7705.

[16] Ёсисато, Э.; Цуцуми, С. Дж. Ам. хим. Соц. 1968 , 90 , 4488.

[17] Депре, Ж.-П.; Грин, AE J. Org. хим. 1980 , 45 , 2036.

[18] Познер, Х.; Стерлинг, Дж. Дж. Ам. хим. Соц. 1973 , 95 , 3076.

[19] Познер, Х.; Стерлинг, Дж.; Уиттен, Э.; Ленц, М.; Брунель, Дж. Дж. Ам. хим. Соц. 1975 , 97 , 107.

[20] Хаякава, Ю.; Ёкояма, К.; Ноёри, Р.Дж.Ам. хим. Соц. 1978 , 100 , 1799.

[21] Ямамото, Х.; Нозаки, H Soc. К .; Нойори, М.; Хаякава , J. , 220.

[22] Хаякава, Ю.; Ёкояма, К.; Нойори, Р. Дж. Ам. хим. Соц. 1978 , 100 , 1799.

[23] Хоффманн, Р.; Икбал, Н. Тетраэдр Летт . 1975 , 4487.

[24] Хаякава, Ю.; Баба, Ю.; Макино, С.; Ноёри, RJ Am. хим. Соц. 1978 , 100 , 1786.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]