Реакция Типсона-Коэна
Реакция Типсона-Коэна — это именной реакции, впервые обнаруженной Стюартом Типсоном и Алексом Коэном в Национальном бюро стандартов в Вашингтоне, округ Колумбия. [1] Реакция Типсона-Коэна происходит, когда две соседние вторичные сульфонилоксигруппы в молекуле сахара обрабатываются цинковой пылью (Zn) и йодидом натрия (NaI) в кипящем растворителе, таком как N , N -диметилформамид (ДМФ), с получением ненасыщенного углевода. [2]
Фон
[ редактировать ]Ненасыщенные углеводы желательны, поскольку они являются универсальными строительными блоками, которые можно использовать в различных реакциях. [2] Например, их можно использовать в качестве промежуточных продуктов в синтезе природных продуктов, или в качестве диенофилов в реакции Дильса-Альдера, или в качестве предшественников в синтезе олигосахаридов. [3] Реакция Типсона-Коэна проходит через механизм син- или антиэлиминирования с образованием алкена с выходами от высоких до умеренных. [4] Реакция зависит от соседних заместителей. Механизм действия глюкопиранозидов и манноойранозидов показан ниже. [4]
Схема 1: Элиминация син происходит с помощью глюкопиранозидов. Галактопиранозиды действуют по аналогичному син-механизму. [3] В то время как антиэлиминация происходит при использовании маннопиранозидов. [4] Обратите внимание, что R может представлять собой метансульфонил CH 2 O 2 S (Ms) или толуолсульфонил CH 3 C 6 H 4 O 2 S (Ts).
Механизм реакции
[ редактировать ]
Схема 3: Схема иллюстрирует первое вытеснение, стадию, определяющую скорость, и самую медленную стадию, на которой исходный материал превращается в йод-промежуточный продукт. [4] Промежуточное соединение невозможно обнаружить, поскольку оно быстро превращается в ненасыщенный сахар. Эксперименты с азидом вместо йодида подтвердили, что атака происходит на C-3, поскольку были изолированы азотистые промежуточные соединения. Порядок реакционной способности от наиболее реакционноспособного к наименее реактивному: β-глюкопиранозиды > β-маннопиранозиды > α-глюкопиранозиды > α-маннопиранозиды.
Реакция β-маннопиранозидов дает низкие выходы и требует более длительного времени реакции, чем с β-глюкопиранозидами, из-за присутствия соседнего аксиального заместителя (сульфонилокси) по отношению к сульфонилоксигруппе C-3 в исходном материале. [4] Аксиальный заместитель увеличивает стерические взаимодействия в переходном состоянии, вызывая неблагоприятное затмение двух сульфонилоксигрупп. α-Глюкопиранозиды обладают β- трансаксиальным заместителем по отношению к С-3-сульфонилокси (аномерной группе OCH 3 ) в исходном материале. β- трансаксиальный заместитель влияет на переходное состояние, также вызывая неблагоприятное стерическое взаимодействие между двумя группами. В случае α-маннопиранозидов присутствуют как соседний аксиальный заместитель (2-сульфонилоксигруппа), так и β- трансаксиальный заместитель (аномерная группа OCH3 ) , что значительно увеличивает время реакции и снижает выход. [3]
Условия реакции
[ редактировать ]Таблица 1: Время реакции и выход варьируются в зависимости от субстрата. Было обнаружено, что β-глюкопиранозид является лучшим субстратом для реакции Типсона-Коэна, поскольку время реакции и выход намного превосходят любой другой субстрат, предложенный в исследовании. [3]
| Субстрат а | Время (часы) | Урожай (%) |
|---|---|---|
| β-глюкопиранозиды | 0.5 | 85 |
| β-маннопиранозид | 2.5 | 66 |
| α-глюкопиранозиды | 12 | 55 |
| α-маннопиранозид | 15 | 10 |
а Субстраты содержат бензилиденовые защитные группы при C-4 и C-6, группы OMe в аномерном положении и группы OTs при C-2 и C-3. Температура реакции 95–100 ˚C.
Объем реакции
[ редактировать ]- Реакция была предпринята в микроволновой печи, что позволило повысить выход α-глюкопиранозида до 88% и значительно сократить время реакции до 14 минут. [5]
- В оригинальной статье Типсона и Коэна также использовались ациклические сахара, чтобы проиллюстрировать полезность реакции. Таким образом, реакция не ограничивается производными циклических углеводов. [1]
- сульфоноксигруппы, такие как метансульфонил и толуолсульфонил , однако было обнаружено, что субстраты с толуолсульфонильными группами дают более высокие выходы и более низкое время реакции. Использовались [1] [2] [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Р. С. Типсон и А. Коэн (1965). «Действие цинковой пыли и йодида натрия в N,N-диметилформамиде на смежные вторичные сульфонилоксигруппы: простой метод введения неконцевой ненасыщенности». Исследование углеводов . 1 (4): 338–340. дои : 10.1016/S0008-6215(00)81770-X .
- ^ Jump up to: а б с Э.Альбано, Д. Хортон и Т. Цучия (1966). «Синтез и реакции ненасыщенных сахаров». Исследование углеводов . 2 (5): 349–362. дои : 10.1016/S0008-6215(00)80329-8 .
- ^ Jump up to: а б с д и Т. Ямадзаки и К. Мацуда (1976). «Синтез метил-4,6-О-бензилиден-2,3-дидезокси-β-D-эритрогекс-2-енопиранозида по реакции Типсона-Коэна». Исследование углеводов . 50 (2): 279–281. дои : 10.1016/S0008-6215(00)83860-4 .
- ^ Jump up to: а б с д и Т. Ямадзаки и К. Мацуда (1977). «Стерические и электростатические эффекты на отщепление 2- и 3-сульфонилокси-групп из метил-4,6-О-бензилиденгексопиранозидов». Журнал Химического общества, Perkin Transactions 1 . 1 (18): 1981–1984. дои : 10.1039/p19770001981 .
- ^ Л. Баптистелла; А. Нето; и др. (1993). «Улучшенный синтез 2,3- и 3,4-ненасыщенных пиранозидов: использование микроволновой энергии». Буквы тетраэдра . 34 (52): 8407–8410. doi : 10.1016/S0040-4039(00)61345-X .