Сокращение Кори-Ицуно
| Сокращение Кори-Ицуно | |
|---|---|
| Назван в честь | Элиас Джеймс Кори Шиничи Ицуно |
| Тип реакции | Органическая окислительно-восстановительная реакция |
| Идентификаторы | |
| Портал органической химии | Кори-Бакши-шибата-редукция |
Восстановление Кори -Ицуно , также известное как восстановление Кори-Бакши-Шибаты (CBS) , представляет собой химическую реакцию, в которой прохиральный кетон энантиоселективно восстанавливается с образованием соответствующего хирального нерацемического спирта. Реагент оксазаборолидин, который опосредует энантиоселективное восстановление кетонов, был ранее разработан лабораторией Ицуно, и поэтому это преобразование правильнее называть восстановлением оксазаборолидина Ицуно-Кори. [1]
История
[ редактировать ]В 1981 году Ицуно и его коллеги впервые сообщили об использовании хиральных комплексов алкокси-амин-боран для энантиоселективного восстановления ахиральных кетонов до хиральных спиртов с высоким выходом. [1] Несколько лет спустя, в 1987 году, Э. Дж. Кори и его коллеги разработали реакцию между хиральными аминоспиртами и бораном (BH 3 ), генерируя оксазаборолидиновые продукты, которые, как было показано, быстро катализируют энантиоселективное восстановление ахиральных кетонов в присутствии BH 3 •THF. [2] [3]
Восстановление CBS с тех пор используется химиками-органиками как надежный метод асимметричного восстановления ахиральных кетонов. Примечательно, что он нашел широкое применение не только при синтезе ряда натуральных продуктов, но и в больших масштабах в промышленности (см. область применения ниже). Опубликовано несколько обзоров. [4] [5] [6]
Механизм
[ редактировать ]Кори и его коллеги первоначально предложили следующий механизм реакции, чтобы объяснить селективность, полученную при каталитическом восстановлении. [2] [3]
Первый этап механизма включает координацию BH 3 с атомом азота оксазаборолидинового катализатора CBS 1 . Эта координация служит для активации BH 3 как донора гидрида и повышения кислотности Льюиса эндоциклического бора катализатора. [5] Рентгеновские кристаллические структуры и 11 Анализ B-ЯМР-спектроскопии координированного комплекса катализатор-боран 2 подтвердил этот начальный этап. [5] [7] Впоследствии эндоциклический бор катализатора координируется с кетоном по стерически более доступной неподеленной паре электронов (т.е. неподеленной паре, расположенной ближе к меньшему заместителю Rs). Это предпочтительное связывание в 3 минимизирует стерические взаимодействия между кетоном (большой заместитель RL, направленный в сторону) и группой R' катализатора, а также выравнивает карбонил и координированный боран для благоприятного, селективного по граням переноса гидрида через шестичленное переходное состояние 4 . [8] [9] Гидридный перенос дает хиральный алкоксиборан 5 , который при кислотной обработке дает хиральный спирт 6 . Последний этап регенерации катализатора может осуществляться двумя разными путями ( Путь 1 или 2 ). [10] [11] [12]
Преобладающей движущей силой этого селективного внутримолекулярного переноса гидрида является одновременная активация боранового реагента путем координации с основным азотом Льюиса и повышение кислотности Льюиса эндоциклического атома бора для координации с кетоном. [5]
Область применения и ограничения
[ редактировать ]Стерео и хемоселективность
[ редактировать ]Восстановление CBS оказалось эффективным и мощным методом снижения широкого спектра различных типов кетонов как стереоселективным , так и хемоселективным способом. Субстраты включают большое разнообразие арилалифатических, диалифатических, диарильных, α,β ненасыщенных еноновых и иноновых систем, а также кетонов, содержащих гетероатомы . [5] [13] Для оптимизации энантиоселективности использовались комбинации различных производных катализатора CBS и борановых восстановителей.
В этой подборке субстратов стоит отметить несколько интересных случаев. Во-первых, в случае диариловой системы 9 достигается относительно высокая стереоселективность, несмотря на изостерическую природу кетоновых заместителей, что позволяет предположить, что электроника в дополнение к стерическим свойствам может играть роль в стереоселективности восстановления CBS. [5] Различия в замещении алкиновых фрагментов в инонах 11 и 12 приводят к изменению селективности функции алкина как более стерически объемного заместителя, а не как меньшего. α,β ненасыщенных систем 10–12 Для . эффективное восстановление кетона происходит, несмотря на возможную побочную реакцию гидроборирования ненасыщенной связи CC Также было показано, что восстановление CBS допускает присутствие гетероатомов, таких как кетон 13 , который способен координироваться с бораном.
Экспериментальные соображения и ограничения
[ редактировать ]Было показано, что присутствие воды в реакционной смеси оказывает значительное влияние на избыток энантиомеров , поэтому восстановление CBS необходимо проводить в безводных условиях. [14] Температура также играет решающую роль в наблюдаемой стереоселективности. Обычно при более низких температурах образуются энантиомерные избытки (ee). Однако при повышении температуры значения ее достигают максимального значения, которое зависит от структуры катализатора и используемого боранового восстановителя. [15] Использование боранового реагента катехолборана, который, как было показано, участвует в восстановлении CBS, проводимом при температурах до -126 ° C с заметной энантиоселективностью, предлагает потенциальное решение для улучшения уменьшенных значений ee, полученных при более низких температурах. [16] [17]
Сообщалось о проблемах энантиоселективности, связанных с использованием BH 3 в качестве восстановителя для восстановления CBS. Коммерчески доступные растворы BH 3 •THF, оцененные Nettles et al. Было показано, что они содержат следовые количества видов боргидрида, которые участвуют в неселективном восстановлении, которое приводит к снижению энантиоселективности. [18] Хотя путь восстановления, катализируемый боргидридом, намного медленнее, чем восстановление, катализируемое CBS, побочная реакция по-прежнему представляет собой потенциальную проблему для оптимизации стереоселективности.
В 2012 году Махале и др. разработал безопасный и недорогой метод асимметричного восстановления кетонов с использованием in situ приготовленного N , N -диэтиланилин - борана и оксазаборолидинового катализатора из боргидрида натрия, N , N -диэтиланилин гидрохлорида и (S)-α,α-дифенилпролинола. [19]
Вариации
[ редактировать ]Хотя катализатор CBS 1, разработанный Кори, стал широко использоваться в реакции восстановления CBS, были разработаны и успешно используются другие производные катализатора. Группа R' катализатора CBS играет важную роль в энантиоселективности восстановления, и, как показано выше в разделе «Область применения», для оптимизации селективности использовали несколько вариантов группы R' CBS. [5] [13]
Приложения
[ редактировать ]За последние пару десятилетий восстановление CBS приобрело значительную синтетическую ценность в синтезе значительного числа натуральных продуктов, включая лактоны, терпеноиды, алкалоиды, стероиды и биотины. [5] [6] [20] Энантиоселективное восстановление также широко применяется в промышленности. Джонс и др. использовали снижение CBS для общего синтеза MK-0417, водорастворимого ингибитора карбоангидразы, который использовался в терапевтических целях для снижения внутриглазного давления. [14] Асимметричное восстановление ключевого промежуточного соединения бициклического сульфона было достигнуто с использованием оксазаборолидинового катализатора CBS, содержащего Me в качестве группы R'.
Асимметричное восстановление 1,1,1-трихлор-2-кетосоединения является первой стадией реакции Кори-Линка для синтеза аминокислот и родственных структур с выбором природной или неприродной стереохимии и различных боковых цепей. .
Асимметричное восстановление 7-(бензилокси)гепт-1-ен-3-она приводит к (S)-7-(бензилокси)гепт-1-ен-3-олу, хиральному спирту, который непосредственно приводит к синтезу канамиенамидов , которые в настоящее время исследуются как енамидсодержащие эфиры енолов, которые демонстрируют мощное ингибирование раковых клеток. Селективное образование хирального продукта достигается с помощью катализатора (R)-CBS с выходом 89% и энантиомерным избытком 91%. [21]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Хирао, А.; Ицуно, С.; Накахама, С.; Ямазаки, Н. (1981), «Асимметричное восстановление ароматических кетонов с помощью хиральных алкокси-аминоборановых комплексов», Журнал Химического общества, Chemical Communications , 7 (7): 315, doi : 10.1039/C39810000315
- ^ Jump up to: а б Кори, Э.Дж.; Бакши, РК; Шибата, С. (1987), «Высокоэнантиоселективное восстановление кетонов бораном, катализируемое хиральными оксазаборолидинами. Механизм и синтетические последствия», Журнал Американского химического общества , 109 (18): 5551–5553, doi : 10.1021/ja00252a056
- ^ Jump up to: а б Кори, Э.Дж.; Бакши, РК; Сибата, С.; Чен, КП; Сингх, В.К. (1987), «Стабильный и легко приготавливаемый катализатор энантиоселективного восстановления кетонов. Применение в многостадийном синтезе», Журнал Американского химического общества , 109 (25): 7925–7926, doi : 10.1021/ja00259a075.
- ^ Делу, Л.; Сребник, М. (1993), «Асимметричные реакции, катализируемые бором», Chemical Reviews , 93 (2): 763–784, doi : 10.1021/cr00018a007
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Кори, Э.Дж.; Хелал, CJ (1998), «Восстановление карбонильных соединений с помощью хиральных оксазаборолидиновых катализаторов: новая парадигма энантиоселективного катализа и новый мощный синтетический метод», Angewandte Chemie International Edition , 37 (15): 1986–2012, doi : 10.1002/( sici)1521-3773(19980817)37:15<1986::aid-anie1986>3.0.co;2-z , PMID 29711061
- ^ Jump up to: а б Чо, Б.Т. (2006), «Последние достижения в синтетическом применении асимметричного восстановления, опосредованного оксазаборолидином», Tetrahedron , 62 (33): 7621–7643, doi : 10.1016/j.tet.2006.05.036
- ^ Кори, Э.Дж.; Азимиоара, М.; Саршар, С. (1992), «Рентгеновская кристаллическая структура хирального оксазаборолидинового катализатора для энантиоселективного восстановления карбонила», Tetrahedron Letters , 33 (24): 3429–3430, doi : 10.1016/s0040-4039(00)92654-6
- ^ Эванс, Д. (1988), «Стереоселективные органические реакции: катализаторы процессов присоединения карбонила», Science , 240 (4851): 420–6, Bibcode : 1988Sci...240..420E , doi : 10.1126/science.3358127 , ПМИД 3358127
- ^ Джонс, ДК; Лиотта, округ Колумбия; Синкай, И.; Матре, DJ (1993), «Природа энантиоселективности, наблюдаемая при катализируемом оксазаборолидином восстановлении кетонов», The Journal of Organic Chemistry , 58 (4): 799–801, doi : 10.1021/jo00056a001
- ^ Кори, Э.Дж. (1990), «Новые энантиоселективные пути получения биологически интересных соединений», Журнал Американского химического общества , 62 (7): 1209–1216, doi : 10.1351/pac199062071209 , S2CID 97731491 .
- ^ Невалайнен, В. (1994), «Квантово-химическое моделирование хирального катализа. Часть 15. О роли боран-алкоксиборановых комплексов с гидридными мостиками в каталитическом энантиоселективном восстановлении кетонов, которому способствуют хиральные оксазаборолидины», Тетраэдр: Асимметрия , 5 (2 ): 289–296, doi : 10.1016/s0957-4166(00)86186-8
- ^ Куаллич, Г.Дж.; Блейк, Дж. Ф.; Вудалл, Т.М. (1994), «Комбинированное синтетическое и ab initio исследование структуры хиральных оксазаборолидинов и взаимосвязей энантиоселективности», Журнал Американского химического общества , 116 (19): 8516–8525, doi : 10.1021/ja00098a012
- ^ Jump up to: а б Куаллич, Г.Дж.; Вудалл, Т.М. (1993), «Энантиоселективное оксазаборолидиновое восстановление кетонов, содержащих гетероатомы», Tetrahedron Letters , 34 (5): 785–788, doi : 10.1016/0040-4039(93)89012-f
- ^ Jump up to: а б Джонс, ТК; Мохан, Джей-Джей; Ксавье, ЖК; Блэклок, Ти Джей; Матре, диджей; Сохар, П.; Джонс, ETT; Ример, РА; Робертс, FE; Грабовски, EJJ (1991), «Асимметричный синтез MK-0417. Наблюдения за восстановлением, катализируемым оксазаборолидином», Журнал органической химии , 56 (2): 763–769, doi : 10.1021/jo00002a050
- ^ Буллиард, Майкл (1999). «Глава 11.1: Асимметричное восстановление прохиральных кетонов, катализируемое оксазаборолидинами». В Агере, Дэвид (ред.). Справочник по хиральным химикатам . Марсель Декер. стр. 211–225 . ISBN 0824710584 .
- ^ Кори, Э.Дж.; Линк, Дж.О. (1989), «Новый хиральный катализатор для энантиоселективного синтеза вторичных спиртов и дейтерированных первичных спиртов путем восстановления карбонила», Tetrahedron Letters , 30 (46): 6275–6278, doi : 10.1016/s0040-4039(01) 93871-7
- ^ Кори, Э.Дж.; Бакши, Р.К. (1990), «Новая система каталитического энантиоселективного восстановления ахиральных кетонов до хиральных спиртов. Синтез хиральных α-гидроксикислот», Tetrahedron Letters , 31 (5): 611–614, doi : 10.1016/s0040-4039 (00)94581-7
- ^ Крапива, С.М.; Матос, К.; Буркхардт, ER; Руда, ДР; Корелла, Дж. А. (2002), «Роль стабилизатора NaBH 4 в катализируемом оксазаборолидином асимметричном восстановлении кетонов с помощью BH 3 - THF», Журнал органической химии , 67 (9): 2970–2976, doi : 10.1021/jo016257c , PMID 11975554
- ^ Бесплатно, Раджендра Д.; Часкар, Судхир П.; Патил, Киран Э.; В-четвертых, Голак С.; Гурджар, Мукунд К. (2012). «Восстановление кетонов Кори-Ицуно: разработка безопасного и недорогого процесса синтеза некоторых промежуточных продуктов API». Исследования и разработки органических процессов . 16 (4): 710–713. дои : 10.1021/op300034u .
- ^ Стеммлер, RT (2007), «Оксазаборолидины CBS — универсальные катализаторы асимметричного синтеза», Synlett , 2007 (6): 0997–0998, doi : 10.1055/s-2007-973876
- ^ Прабхакар Редди, Д.; Чжан, Нин; Ю, Чжимей; Ван, Чжэнь; Хэ, Юн (2 октября 2017 г.). «Тотальный синтез канамиенамида». Журнал органической химии . 82 (20): 11262–11268. дои : 10.1021/acs.joc.7b01984 . ISSN 0022-3263 . ПМИД 28944669 .