Jump to content

Реакция Цудзи-Троста

Реакция Цуджи-Троста (также называемая аллильным алкилированием Троста или аллильным алкилированием ) представляет собой реакцию палладием катализируемую замещения с участием субстрата, который содержит уходящую группу в аллильном положении. Палладиевый катализатор сначала координируется с аллильной группой, а затем подвергается окислительному присоединению , образуя π -аллильный комплекс. Этот аллильный комплекс затем может быть атакован нуклеофилом , что приводит к образованию замещенного продукта. [ 1 ]

Аллиляция Цудзи-Троста
Tsuji–Trost allylation

Эту работу впервые предложил Дзиро Цудзи в 1965 году. [ 2 ] и позже адаптирован Барри Тростом в 1973 году с введением фосфиновых лигандов. [ 3 ] Область применения этой реакции была расширена до множества различных нуклеофилов на основе углерода, азота и кислорода, множества различных уходящих групп, множества различных лигандов на основе фосфора, азота и серы, а также множества различных металлов (хотя палладий по-прежнему предпочтителен). [ 4 ] Введение фосфиновых лигандов привело к улучшению реакционной способности и многочисленным стратегиям асимметричного аллильного алкилирования. Многие из этих стратегий обусловлены появлением хиральных лигандов , которые часто способны обеспечивать высокую энантиоселективность и высокую диастереоселективность в мягких условиях. Эта модификация значительно расширяет возможности этой реакции для множества различных синтетических применений. Способность образовывать в этих условиях связи углерод-углерод, углерод-азот и углерод-кислород делает эту реакцию очень привлекательной для областей как медицинской химии, так и синтеза натуральных продуктов.

В 1962 году Смидт опубликовал работу по катализируемому палладием окислению алкенов до карбонильных групп. В этой работе было установлено, что палладиевый катализатор активирует алкен для нуклеофильной атаки гидроксида . [ 5 ] Получив представление от этой работы, Цудзи предположил, что подобная активация может иметь место для образования углерод-углеродных связей. В 1965 году Цудзи сообщил о работе, подтвердившей его гипотезу. хлорида аллилпалладия Путем взаимодействия димера с натриевой солью диэтилмалоната группа смогла образовать смесь моноалкилированного и диалкилированного продукта. [ 6 ]

Реакция Цудзи 1965
Tsuji Reaction 1965

Объем реакции расширялся лишь постепенно, пока Трост не обнаружил следующий большой прорыв в 1973 году. Пытаясь синтезировать гомологи ациклических сесквитерпенов, Трост столкнулся с проблемами с начальной процедурой и не смог алкилировать свои субстраты. Эти проблемы были преодолены добавлением трифенилфосфина в реакционную смесь .

Реакция Троста 1973
Trost Reaction 1973

Эти условия затем были проверены на других субстратах, и некоторые из них привели к «практически мгновенной реакции при комнатной температуре». Вскоре после этого он разработал способ использования этих лигандов для асимметричного синтеза. [ 7 ] Неудивительно, что это стимулировало множество других исследований этой реакции и привело к той важной роли, которую эта реакция теперь играет в синтетической химии.

Механизм

[ редактировать ]

Начиная с нульвалентной разновидности палладия и субстрата, содержащего уходящую группу в аллильном положении, реакция Цуджи-Троста протекает через каталитический цикл , описанный ниже.

Catalytic cycle of the Tsuji-Trost reaction

Во-первых, палладий координируется с алкеном, образуя η 2 π -аллил- Pd 0 П комплекс . Следующим шагом является окислительное присоединение , при котором уходящая группа удаляется с инверсией конфигурации и образуется η 3 π -аллил- Pd. II создается (также называемая ионизацией). Затем нуклеофил присоединяется к аллильной группе, регенерируя η 2 π -аллил-Pd. 0 сложный. По завершении реакции палладий отрывается от алкена и может снова начать каталитический цикл . [ 8 ]

«Жесткие» и «мягкие» нуклеофилы

[ редактировать ]

Используемые нуклеофилы обычно образуются из предшественников (пронуклеофилов) in situ после их депротонирования основанием. [ 9 ] Эти нуклеофилы затем подразделяются на «жесткие» и «мягкие» нуклеофилы, используя парадигму описания нуклеофилов, которая в значительной степени основана на pKas их сопряженных кислот . «Жесткие» нуклеофилы обычно имеют сопряженные кислоты с pKas более 25, тогда как «мягкие» нуклеофилы обычно имеют сопряженные кислоты с pKas менее 25. [ 10 ] Этот дескриптор важен из-за влияния этих нуклеофилов на стереоселективность продукта. Стабилизированные или «мягкие» нуклеофилы инвертируют стереохимию -аллильного комплекса π . Эта инверсия в сочетании с инверсией стереохимии, связанной с окислительным добавлением палладия, приводит к чистому сохранению стереохимии. С другой стороны, нестабилизированные или «жесткие» нуклеофилы сохраняют стереохимию π -аллильного комплекса, что приводит к чистой инверсии стереохимии. [ 11 ]

Эта тенденция объясняется изучением механизмов нуклеофильной атаки. «Мягкие» нуклеофилы атакуют углерод аллильной группы, а «жесткие» нуклеофилы атакуют металлцентр с последующим восстановительным элиминированием. [ 12 ]

Фосфиновые лиганды

[ редактировать ]

Фосфиновые лиганды, такие как трифенилфосфин или лиганд Троста , использовались для значительного расширения области действия реакции Цуджи-Троста. Эти лиганды могут модулировать свойства палладиевого катализатора, такие как стерический объем , а также электронные свойства. Важно отметить, что эти лиганды также могут придавать хиральность конечному продукту, что позволяет проводить эти реакции асимметрично, как показано ниже.

Аллильное асимметричное замещение

[ редактировать ]

Энантиоселективная версия реакции Цуджи-Троста называется асимметричным аллильным алкилированием Троста (Трост ААА) или просто асимметричным аллильным алкилированием (ААА). Эти реакции часто используются в асимметричном синтезе. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Первоначально реакция была разработана с использованием палладиевого катализатора, поддерживаемого лигандом Троста , хотя с тех пор подходящие условия значительно расширились. Энантиоселективность можно придать реакции на любом из этапов, кроме декомплексообразования палладия из алкена, поскольку стереоцентр уже установлен в этой точке. Были концептуализированы пять основных способов использования этих стадий и создания условий энантиоселективной реакции. Эти методы энантиодискриминации ранее были рассмотрены Тростом:

  1. Преимущественная ионизация посредством энантиоселективного комплексообразования олефинов.
  2. Энантиотопическая ионизация уходящих групп
  3. Атака энантиотопических концов аллильного комплекса.
  4. Энантиофациальный обмен в π -аллильном комплексе
  5. Дифференциация прохиральных граней нуклеофила

Предпочтительный метод энантиодискриминации во многом зависит от интересующего субстрата, а в некоторых случаях на энантиоселективность могут влиять некоторые из этих факторов.

Нуклеофилы

[ редактировать ]

Сообщалось, что в этой реакции эффективны многие различные нуклеофилы. Некоторые из наиболее распространенных нуклеофилов включают малонаты , еноляты , первичные алкоксиды , карбоксилаты , феноксиды , амины , азиды , сульфонамиды , имиды и сульфоны .

Выход из групп

[ редактировать ]

Объем уходящих групп также был расширен за счет включения ряда различных уходящих групп, хотя карбонаты , фенолы , фосфаты , галогениды и карбоксилаты наиболее широко используются .

«Жесткие» и «мягкие» нуклеофилы.

[ редактировать ]

Недавние работы показали, что круг «мягких» нуклеофилов можно расширить, включив в него некоторых пронуклеофилов, у которых pKs намного выше ~ 25. Некоторые из этих «мягких» нуклеофилов имеют pKa вплоть до 32, [ 16 ] и было показано, что даже более основные пронуклеофилы (~ 44) действуют как мягкие нуклеофилы с добавлением кислот Льюиса , которые помогают облегчить депротонирование. [ 17 ] Улучшенный диапазон pKa «мягких» нуклеофилов имеет решающее значение, поскольку эти нуклеофилы — единственные, которые были исследованы. [ 18 ] [ 19 ] для энантиоселективных реакций до недавнего времени [ 20 ] (хотя уже давно известны неэнантиоселективные реакции «жестких» нуклеофилов [ 21 ] ). Увеличивая количество пронуклеофилов, которые действуют как «мягкие» нуклеофилы, эти субстраты также можно включать в энантиоселективные реакции с использованием ранее описанных и хорошо изученных методов.

Расширенная область применения нуклеофила
Expanded Nucleophile Scope

Основываясь на реакционной способности трифенилфосфинового лиганда, структура лигандов, используемых в реакции Цуджи-Троста, быстро стала более сложной. Сегодня эти лиганды могут содержать фосфор, серу, азот или некоторую комбинацию этих элементов, но большинство исследований сосредоточено на моно- и дифосфиновых лигандах. Эти лиганды можно дополнительно классифицировать в зависимости от характера их хиральности: некоторые лиганды содержат центральную хиральность атомов фосфора или углерода, некоторые содержат биарильную аксиальную хиральность , а другие содержат плоскую хиральность . Дифосфиновые лиганды с центральной хиральностью стали эффективным типом лигандов (особенно для процедур асимметричного аллильного алкилирования), одним из таких примеров является лиганд Трост. [ 22 ] Лиганды фосфинооксазолинов (PHOX) использовались в ААА, особенно с нуклеофилами на основе углерода. [ 23 ]

Дополнительные подложки

[ редактировать ]

Субстрат реакции также был распространен на аллены . В этом специфическом расширении кольца реакция ААА также сопровождается перегруппировкой Вагнера-Меервейна : [ 24 ] [ 25 ]

Схема 3. ААА – сдвиг Вагнера–Меермейна
Scheme 3. AAA – Wagner–Meermein shift

Приложения

[ редактировать ]

Синтез фармацевтических/натуральных продуктов

[ редактировать ]

Способность энантиоселективно образовывать связи углерод-углерод, углерод-азот и углерод-кислород в мягких условиях делает асимметрическое аллильное алкилирование Троста чрезвычайно привлекательным для синтеза сложных молекул.

Примером этой реакции является синтез промежуточного продукта в совместном общем синтезе галантамина и морфина. [ 26 ] с 1 мол.% [димера хлорида пи-аллилпалладия], 3 мол.% ( S,S ) лиганда Трост и триэтиламина в дихлорметане при комнатной температуре . Эти условия приводят к образованию (-)-энантиомера арилового эфира с химическим выходом 72% и энантиомерным избытком 88% .

Синтез промежуточного галантамина Trost AAA
Trost AAA galantamine intermediate synthesis

Другая реакция Цуджи-Троста использовалась на начальных этапах синтеза (-)- неотиобинуфаридина . Эта недавняя работа демонстрирует способность этой реакции давать высокодиастереоселективные (10:1) и энантиоселективные (97,5:2,5) продукты из ахирального исходного материала только с небольшим количеством катализатора ( 1% ). [ 27 ]

Неотиобинуфаридин2
Neothiobinupharidine2

Обнаружение палладия

[ редактировать ]

Помимо практического применения этой реакции в медицинской химии и синтезе натуральных продуктов, в недавних работах реакция Цуджи-Троста также использовалась для обнаружения палладия в различных системах. Эта система обнаружения основана на нефлуоресцентном датчике на основе флуоресцеина (недавно были разработаны более длинноволновые датчики для других применений). [ 28 ] ), который становится флуоресцентным только в присутствии палладия или платины. Эта способность восприятия палладия/платины обусловлена ​​реакцией Цудзи-Троста. Сенсор содержит аллильную группу, а уходящей группой является флуоресцеин. Образуется π - аллильный комплекс, и после атаки нуклеофила высвобождается флуоресцеин, что приводит к резкому увеличению флуоресценции. [ 29 ] [ 30 ]

Этот простой и высокопроизводительный метод обнаружения палладия путем мониторинга флуоресценции оказался полезным для мониторинга уровня палладия в металлических рудах . [ 31 ] фармацевтическая продукция , [ 32 ] и даже в живых клетках . [ 33 ] Учитывая постоянно растущую популярность палладиевого катализа , этот тип быстрого обнаружения должен быть очень полезен для снижения загрязнения фармацевтической продукции и предотвращения загрязнения окружающей среды палладием и платиной.

  1. ^ Стратегическое применение названных реакций в органическом синтезе (мягкая обложка) , Ласло Курти, Барбара Чако ISBN   0-12-429785-4
  2. ^ Цудзи, Дзиро; Такахаси, Хидэтака; Морикава, Масанобу (1965). «Органические синтезы с помощью соединений благородных металлов XVII. Реакция хлорида π-аллилпалладия с нуклеофилами». Буквы тетраэдра . 6 (49). Эльзевир Б.В.: 4387–4388. дои : 10.1016/s0040-4039(00)71674-1 . ISSN   0040-4039 .
  3. ^ Трост, Б.М .; Фуллертон, Т.Дж. «Новые синтетические реакции. Аллиловое алкилирование». Дж. Ам. хим. Соц. 1973 , 95 , 292–294. два : 10.1021/ja00782a080 .
  4. ^ Риос, Ицель Герреро; Росас-Эрнандес, Алонсо; Мартин, Эрика; «Последние достижения в применении хиральных фосфиновых лигандов в Pd-катализируемом асимметричном аллильном алкилировании». Молекулы, 2011, 16 970–1010. дои : 10.3390/molecules16010970
  5. ^ Смидт Дж., Хафнер В., Джира Р., Зибер Р., Седлмайер Дж. и Сабель А. (1962), Окисление олефинов с помощью катализаторов на основе хлорида палладия . Прикладная химия, 74: 93–102. два : 10.1002/ange.19620740302
  6. ^ Органические синтезы с помощью соединений благородных металлов XVII. Реакция хлорида π -аллилпалладия с нуклеофилами Tetrahedron Letters , Том 6, Выпуск 49, 1965, страницы 4387–4388 Дзиро Цудзи, Хидетака Такахаши, Масанобу Морикава два : 10.1016/S0040-4039(00)71674-1
  7. ^ Асимметричное аллильное алкилирование, катализируемое переходными металлами Барри М. Трост Дэвид Л. Ван Вранкен Chem. Ред., 1996, 96 (1), стр. 395–422. два : 10.1021/cr9409804
  8. ^ Трост, Барри М.; Чжан, Тин; Зибер, Джошуа Д. (2010). «Каталитическое асимметрическое аллильное алкилирование с использованием гетероатомных нуклеофилов: мощный метод образования связи C–X». Химическая наука . 1 (4). Королевское химическое общество (RSC): 427. doi : 10.1039/c0sc00234h . ISSN   2041-6520 .
  9. ^ Стратегическое применение названных реакций в органическом синтезе (мягкая обложка) , Ласло Курти, Барбара Чако ISBN   0-12-429785-4
  10. ^ Трост, Барри М.; Тайсривонгс, Дэвид А. (1 октября 2008 г.). «Стратегия использования нестабилизированных нуклеофилов в катализируемых палладием асимметричных аллильных алкилированиях». Журнал Американского химического общества . 130 (43). Американское химическое общество (ACS): 14092–14093. дои : 10.1021/ja806781u . ISSN   0002-7863 . ПМИД   18826305 .
  11. ^ Лупария, Марко; Оливейра, Мария Тереза; Аудизио, Давиде; Фребо, Фредерик; Годдард, Ричард; Маулид, Нуно (4 ноября 2011 г.). «Каталитическая асимметричная диастереодивергентная дерацемизация». Angewandte Chemie, международное издание . 50 (52). Уайли: 12631–12635. дои : 10.1002/anie.201106321 . ISSN   1433-7851 . ПМИД   22058047 .
  12. ^ Б. М. Трост, Т. Р. Верховен, Дж. М. Фортунак, Тетраэдр Летт. 1979, 20, 2301 – 2304 гг.
  13. ^ Трост, Б.М .; Дитч, Т.Дж. «Новые синтетические реакции. Асимметричная индукция при аллильном алкилировании». Дж. Ам. хим. Соц. 1973 , 95 , 8200–8201. два : 10.1021/ja00805a056 .
  14. ^ Трост, Б.М .; Стреге, Ч.Е. «Асимметричная индукция каталитического аллильного алкилирования». Дж. Ам. хим. Соц. 1977 , 99 , 1649–1651. два : 10.1021/ja00447a064 .
  15. ^ Асимметричное аллильное алкилирование, катализируемое переходными металлами: применение в полном синтезе Trost, BM; Кроули, ML Chem. Преподобный ; (Обзор); 2003 год ; 103(8); 2921–2944. два : 10.1021/cr020027w
  16. ^ Ша, Шэн-Чун; Чжан, Цзяди; Кэрролл, Патрик Дж.; Уолш, Патрик Дж.; «Повышение предела pKa «мягких» нуклеофилов в катализируемых палладием аллильных замещениях: применение диарилметановых пронуклеофилов». ДЖАКС. 2013, 135, 17602–17609. дои: 10.1021/ja409511n
  17. ^ Чжан, Цзяди; Станчу, Корнелиу; Ван, Бэйбэй; Хусейн, Махмуд М.; Да, Чао-Шань; Кэрролл, Патрик Дж.; Дреер, Спенсер Д.; Уолш, Патрик Дж. (29 ноября 2011 г.). «Катализируемое палладием аллильное замещение нуклеофилами на основе (η6-арена – CH2Z)Cr(CO)3» . Журнал Американского химического общества . 133 (50). Американское химическое общество (ACS): 20552–20560. дои : 10.1021/ja208935u . ISSN   0002-7863 . ПМК   3241867 . ПМИД   22047504 .
  18. ^ Трост, Б.М.; Тосте, Флорида (30 апреля 1999 г.). «Регио- и энантиоселективное аллильное алкилирование несимметричного субстрата: рабочая модель». Журнал Американского химического общества . 121 (19). Американское химическое общество (ACS): 4545–4554. дои : 10.1021/ja9828713 . ISSN   0002-7863 .
  19. ^ Трост, Барри М.; Мачачек, Мишель Р.; Апоник, Аарон (26 июля 2006 г.). «Прогнозирование стереохимии реакций асимметричного аллильного алкилирования на основе дифенилфосфинобензойной кислоты (DPPBA) на основе палладия: рабочая модель». Отчеты о химических исследованиях . 39 (10). Американское химическое общество (ACS): 747–760. дои : 10.1021/ar040063c . ISSN   0001-4842 . ПМИД   17042475 .
  20. ^ Ли, Сяо-Хуэй; Чжэн, Бао-Хуэй; Дин, Чан-Хуа; Хоу, Сюэ-Лонг (8 ноября 2013 г.). «Энантиоселективный синтез 2,3-дизамещенных инданонов посредством Pd-катализируемого внутримолекулярного асимметричного аллильного алкилирования кетонов». Органические письма . 15 (23). Американское химическое общество (ACS): 6086–6089. дои : 10.1021/ol402980v . ISSN   1523-7060 . ПМИД   24206052 .
  21. ^ Кастанье, Ю.; Смолл, Ф. Тетраэдр Летт. 1979, 20, 3221.
  22. ^ Лу, Жан; Ма, Шэнмин (2008). «Энантиоселективное аллилирование, катализируемое металлами, в асимметричном синтезе» . Angewandte Chemie, международное издание . 47 (2). Уайли: 258–297. дои : 10.1002/anie.200605113 . ISSN   1433-7851 . ПМИД   17968865 .
  23. ^ Бехенна, Дуглас К.; Штольц, Брайан М. (28 октября 2004 г.). «Энантиоселективное аллилирование Цудзи». Журнал Американского химического общества . 126 (46). Американское химическое общество (ACS): 15044–15045. дои : 10.1021/ja044812x . ISSN   0002-7863 . ПМИД   15547998 .
  24. ^ Трост, Б.М .; Се, Дж. «Асимметричное расширение кольца алленилциклобутанолов, катализируемое палладием: асимметричный сдвиг Вагнера – Меервейна». Дж. Ам. хим. Соц. 2006 , 128 , 6044–6045. два : 10.1021/ja0602501 .
  25. ^ Сокатализаторы: бензойная кислота и триэтиламин . Молекулярные сита (МС) предотвращают гидролиз.
  26. ^ Трост, Б.М .; Тан, В.; Тосте, Ф.Д. «Дивергентный энантиоселективный синтез (-)-галантамина и (-)-морфина». Дж. Ам. хим. Соц. 2005 , 127 , 14785–14803. два : 10.1021/ja054449+ .
  27. ^ Янсен, Дэниел Дж.; Шенви, Райан А. (11 января 2013 г.). «Синтез (-)-неотиобинуфаридина». Журнал Американского химического общества . 135 (4). Американское химическое общество (ACS): 1209–1212. дои : 10.1021/ja310778t . ISSN   0002-7863 . ПМИД   23298203 .
  28. ^ Ван, Чжифэй; Чжэн, Шуан; Цай, Джин; Ван, Пэн; Фэн, Цзе; Ян, Ся; Чжан, Лиминг; Джи, Мин; Ву, Фуген; Он, Нонгюэ; Ван, Ненг (20 ноября 2013 г.). «Флуоресцентная искусственная система иммуноферментного анализа на основе нанокатализатора Pd/C и флуоресцентного химиодозиметра». Аналитическая химия . 85 (23). Американское химическое общество (ACS): 11602–11609. дои : 10.1021/ac403001y . ISSN   0003-2700 . ПМИД   24160777 .
  29. ^ Гарнер, Аманда Л.; Койде, Кадзунори (2009). «Исследование флуорогенного зонда на палладий и платину, ведущее к созданию метода обнаружения, специфичного для палладия». хим. Коммун. (1). Королевское химическое общество (RSC): 86–88. дои : 10.1039/b814197e . ISSN   1359-7345 . ПМИД   19082007 .
  30. ^ Сун, Фэнлин; Гарнер, Аманда Л.; Койде, Кадзунори (21 сентября 2007 г.). «Высокочувствительный флуоресцентный датчик палладия на основе механизма аллильного окислительного внедрения». Журнал Американского химического общества . 129 (41). Американское химическое общество (ACS): 12354–12355. дои : 10.1021/ja073910q . ISSN   0002-7863 . ПМИД   17887672 .
  31. ^ Уильямс, Джессика М.; Койде, Кадзунори (18 июня 2013 г.). «Высокопроизводительный метод обнаружения палладия в рудах». Исследования в области промышленной и инженерной химии . 52 (25). Американское химическое общество (ACS): 8612–8615. дои : 10.1021/ie400959z . ISSN   0888-5885 .
  32. ^ Бу, Сяодун; Койде, Кадзунори; Кардер, Эван Дж.; Уэлч, Кристофер Дж. (28 декабря 2012 г.). «Быстрый анализ остаточного палладия при разработке фармацевтических препаратов с использованием флуорометрического метода на основе катализа». Исследования и разработки органических процессов . 17 (1). Американское химическое общество (ACS): 108–113. дои : 10.1021/op3003008 . ISSN   1083-6160 .
  33. ^ Чжу, Баокун; Гао, Чжао, Лю, Цайюнь; Вэй, Цинь; Чжан, Сяолин (2011). визуализация палладия в живых клетках». Chemical Communications . 47 (30). Королевское химическое общество (RSC): 8656–8658 doi : / c1cc13215f ISSN   1359-7345 . PMID   21725576 10.1039
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: df24bd9ebce56362304365c91d9be959__1709849100
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/df/59/df24bd9ebce56362304365c91d9be959.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Tsuji–Trost reaction - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)