2,3-перегруппировка Виттига
Перегруппировка [2,3]-Виттига представляет собой превращение аллильного эфира в гомоаллильный спирт посредством согласованного перициклического процесса . Поскольку реакция согласована, она демонстрирует высокую степень стереоконтроля и может быть использована на ранних этапах синтетического пути для установления стереохимии. Однако перегруппировка Виттига требует строго основных условий, поскольку необходим промежуточный карбанион. [1,2]-Перегруппировка Виттига представляет собой конкурентный процесс. [1]
Введение
[ редактировать ][2,3]- Сигматропные перегруппировки происходят для множества групп X и Y (см. ниже). Когда X представляет собой карбанион , а Y - алкоксид , перегруппировка называется перегруппировкой [2,3]-Виттига, а продукты представляют собой пент-1-ен-5-олы. Перегруппировка [1,2]-Виттига, в результате которой образуются изомерные пент-5-ен-1-олы, представляет собой конкурентный процесс, протекающий при высоких температурах. [2] Из-за высокой атомной экономичности и стереоселективности [2,3]-перегруппировки он приобрел значительную синтетическую ценность. Карбанион образуется прямым литированием умеренно кислых субстратов, трансметаллированием олова или восстановительным литированием O,S-ацеталей. Стереоселективные методы с использованием хиральных исходных материалов использовались для осуществления либо асимметричной индукции, либо простой диастереоселекции. [3]
(1)
Механизм и стереохимия
[ редактировать ]Преобладающий механизм
[ редактировать ]После образования карбаниона перегруппировка [2,3]-Виттига протекает быстро и селективно при низких температурах. Однако если реакционной смеси позволить достичь температуры выше -60 ° C, [1,2]-перегруппировка становится конкурентной. [4]
(2)
Постулируемое переходное состояние имеет пятичленную структуру, подобную конверту. [5] Группа, присоединенная к карбаниону (G), может занимать как псевдоэкваториальное, так и псевдоаксиальное положение, хотя первое обычно предпочтительнее. Большие заместители на другой стороне эфирного кислорода предпочитают занимать экзо -положение (RE ) , чтобы избежать A 1,3 напряжение. Эти ограничения приводят к предпочтению син- продукта из ( Z )-изомеров и анти -продуктов из ( E )-изомеров; однако известны некоторые исключения из этого правила. [6]
(3)
Стереоселективные варианты
[ редактировать ]Стереоселективные варианты перегруппировки [2,3]-Виттига использовали три стратегии: диастереоселекцию на основе существующего установленного стереоцентра, размещение хирального вспомогательного вещества на исходном материале, конфигурация которого не зависит от реакции, и использование хирального основания. . Стратегия относительной диастереоселекции хорошо работает только для ограниченного числа G-групп, но обычно приводит к высоким выходам, поскольку не требуется удалять или модифицировать хиральную вспомогательную группу. Стереоцентр напротив карбаниона обычно должен быть третичным (а не четвертичным), чтобы обеспечить размещение крупнейшего заместителя в R E. положении [7]
(4)
Подход асимметричной индукции основан на уже установленных в исходном материале стереоцентрах, на которые реакция не влияет (хиральные вспомогательные вещества). Наибольший успех был достигнут при размещении этих стереоцентров либо в группе G, либо в группе G. [8] или в заместителе, присоединенном к концу двойной связи. [9] Для этих реакций характерны диастереомерные соотношения, превышающие 90:10; однако удаление хирального вспомогательного вещества иногда затруднено. [10]
(5)
Использование хиральных оснований в некоторых случаях позволило получить энантиообогащенные продукты перегруппировки. [11] хотя этот метод не кажется универсальным. Энантиоселективность в этих реакциях часто низкая, что позволяет предположить, что связь между кислотой, сопряженной с основанием, и перегруппировывающим карбанионом, вероятно, слабая.
(6)
Область применения и ограничения
[ редактировать ]Перегруппировке Виттига подвергаются различные аллильные эфиры, при этом основным требованием является способность генерировать соответствующий карбанион в субстрате. Для этого требуются либо кислые водороды, восстанавливаемая функциональная группа, либо связь углерод-металл. Исторически алкенильные , алкинильные и фенильные группы использовались для подкисления α-положения. Свободные концевые алкины допустимы, хотя выходы выше при использовании алкинов, защищенных силилом. [12]
(7)
Когда в качестве анион-стабилизирующей группы G используется алкен, возникают проблемы селективности в отношении места расположения карбаниона. Анион-стабилизирующие группы, такие как (триметил)силил или метилтио, обеспечивают практически полную селективность по сайту. [13]
(8)
Карбонильные группы также могут использоваться в качестве анионстабилизирующей группы; карбонильные группы особенно полезны для асимметричных перегруппировок, в которых используются хиральные вспомогательные вещества. [14]
(9)
Высокоэнантиоселективный метод с использованием карбонильных комплексов хрома включает использование подкисленного фенильного кольца в качестве анион-стабилизирующей группы. [15]
(10)
То, что субстрат должен содержать кислые атомы водорода, соседствующие с кислородом эфира, было существенным ограничением исходной реакции. Таким образом, разработка методов трансметаллирования, позволяющих селективно генерировать карбанионы из связей углерод-олово, представляла собой глубокий методологический шаг. В результате резко расширился круг групп, которые могли быть присоединены к анионному центру. [6]
(11)
Синтетические приложения
[ редактировать ]Продуктами [2,3]-перегруппировки Виттига бис(аллиловых) эфиров являются 1,5-диен-3-олы. Эти субстраты могут подвергаться окси-копе-перегруппировке при депротонировании с образованием δ,ε-ненасыщенных карбонилов. Эта тандемная сигматропная стратегия использовалась при синтезе некоторых натуральных продуктов, включая бревикомин и оксокринол. [16]
(12)
Вариации
[ редактировать ]Одним из вариантов перегруппировки 2,3-Виттига является перегруппировка Виттига-Стилла. [17]
Условия и методика эксперимента
[ редактировать ]Типичные условия
[ редактировать ]Перегруппировки необходимо проводить при температуре ниже -60 °С, чтобы избежать конкурентной [1,2]-перегруппировки. Обычно простой обработки подложки н -бутиллитием достаточно, чтобы вызвать перегруппировку. Реакции с бутиллитием следует проводить в атмосфере азота или аргона при строгом исключении воды.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Накаи, Т.; Миками, К. (2004). «[2,3]-Перегруппировка Виттига». Органические реакции . дои : 10.1002/0471264180.или046.02 . ISBN 0471264180 .
- ^ Болдуин, Дж. Э.; Патрик, Дж. Э. (1971). «Стереохимия [2,3]-сигматропных реакций. Перегруппировка Виттига». Дж. Ам. хим. Соц . 93 (14): 3556. doi : 10.1021/ja00743a060 .
- ^ Накаи, Т.; Миками, К.; Тая, С.; Фудзита, Ю. (1981). «[2,3]-Перегруппировка Виттига несимметричных бис-аллильных эфиров. Простой метод регио- и стереоселективного синтеза 1,5-диен-3-олов». Дж. Ам. хим. Соц . 103 (21): 6492. doi : 10.1021/ja00411a038 .
- ^ Шолкопф, У.; Фелленбергер, К.; Ризк, М. (1970). «1.2-Миграции к атому с неподеленной парой электронов, VIII.орто-изомеризация в анионизированных эфирах и механизм миграции пропаргильного остатка в перегруппировке Виттига». «Анн» Юстуса Либиха. Хим . 734 : 106-115. дои : 10.1002/jlac.19707340111 .
- ^ Миками, К.; Кимура, Ю.; Киши, Н.; Накаи, Т. (1983). «Ациклическая диастереоселекция сигматропной перегруппировки [2,3]-Виттига ряда изомерных кротиловых эфиров. Концептуальная модель геометрии переходного состояния». Дж. Орг. Хим . 48 (2): 279. doi : 10.1021/jo00150a033 .
- ^ Jump up to: а б Тем не менее, туалет; Митра, А. (1978). «Высокостереоселективный синтез Z-тризамещенных олефинов посредством [2,3]-сигматропной перегруппировки. Предпочтение псевдоаксиально замещенного переходного состояния». Дж. Ам. хим. Соц . 100 (6): 1927. doi : 10.1021/ja00474a049 .
- ^ Сайо, Н.; Азума, К.; Миками, К.; Накаи, Т. (1984). «Ациклический стереоконтроль посредством асимметричной [2,3]-перегруппировки Виттига с высокой энантио- и эритроселективностью и его использование в хиральном синтезе феромонов насекомых». Тетраэдр Летт . 25 (5): 565. doi : 10.1016/S0040-4039(00)99939-8 .
- ^ Миками, К.; Фудзимото, К.; Касуга, Т.; Накаи, Т. (1984). «Асимметричная [2,3] сигматропная перегруппировка Виттига с участием хирального азаенолята в качестве мигрирующего конца. Простой синтез (+)-веррукаринолактона». Тетраэдр Летт . 25 (52): 6011. doi : 10.1016/S0040-4039(01)81746-9 .
- ^ Приепке, Х.; Брукнер, Р.; Хармс, К. (1990). «Асимметричная индукция в перегруппировке Виттига-Стилла эфиров, содержащих аллильный стереоцентр - диастереоконтроль аллильным азотом». хим. Бер . 123 (3): 555. doi : 10.1002/cber.19901230323 .
- ^ Пакетт, Луизиана; Райт, Дж.; Дртина, Г.Дж.; Робертс, РА (1987). «Энантиоспецифический полный синтез природной (-)-ретигерановой кислоты a и двух кандидатов (-)-ретигерановой кислоты B». Дж. Орг. Хим . 52 (13): 2960. doi : 10.1021/jo00389a070 .
- ^ Маршалл, Дж.А.; Лебретон, Дж. (1988). «Энантиоселективный синтез макроциклических пропаргиловых спиртов путем сжатия кольца [2,3] Виттига. Синтез (+)-аристолактона и предшественников кембраноидов». Дж. Ам. хим. Соц . 110 (9): 2925. doi : 10.1021/ja00217a039 .
- ^ Кастедо, Л.; Гранха, младший; Моурино, А. (1985). «Сигматропные перегруппировки (2,3)-Виттига в синтезе стероидов. Новый стереоконтролируемый подход к боковым цепям стероидов на C-20». Тетраэдр Летт . 26 (40): 4959. doi : 10.1016/S0040-4039(00)94997-9 .
- ^ Миками, К.; Киши, Н.; Накаи, Т. (1989). «Кремниевый региоконтроль в перегруппировках Виттинга бис-аллиловых эфиров и аллилпропаргиловых эфиров». хим. Летт . 18 (9): 1683–1686. дои : 10.1246/кл.1989.1683 .
- ^ Такахаши, О.; Миками, К.; Накаи, Т. (1987). «Асимметричная [2,3]-перегруппировка Виттига с участием енолятного конца хирального эфира. Хиральный синтез производных эритро-АЛЬФА-гидрокси-БЕТА-алкилкарбоновой кислоты» . хим. Летт . 16 (1): 69–72. дои : 10.1246/кл.1987.69 .
- ^ Уэмура, М.; Нисимура, Х.; Минами, Т.; Хаяши, Ю. (1991). «Комплексы (эта6-арена)хрома в органическом синтезе: синтез (+-.)-дигидроксисеррулатовой кислоты». Дж. Ам. хим. Соц . 113 (14): 5402. doi : 10.1021/ja00014a036 .
- ^ Миками, К.; Накаи, Т. (1982). «Применение тандемной (2,3)-Виттига-окси-Коупа перегруппировки для синтеза экзо-бревикомина и оксокринола. Объем и ограничение сигматропных последовательностей как метода синтеза δ,ε-ненасыщенных кетонов». хим. Летт . 11 (9): 1349–1352. дои : 10.1246/кл.1982.1349 .
- ^ Райчек Лукас, Гудлицки Томас (2017). «Применение перегруппировки Виттига-Стилла в органическом синтезе». Angewandte Chemie, международное издание . 56 (22): 6022–6066. дои : 10.1002/anie.201611329 . ПМИД 28211171 .