ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 270
Скачиваний: 0
щали и исследовали его оптическое вращение. Оказалось, что только озонид из 7?гракс-изомера обладал оптической активно стью,— несомненное доказательство его 7??.ранс-строения. Следует подчеркнуть, что этот метод полезен даже в тех случаях, когда механизм реакции неизвестен.
Кинетическое разделение и асимметрический синтез могут протекать одновременно. Если реактив Гриньяра, приготовлен ный из рацемического 2-фенил-1-хлорбутана (60), взаимодействует с фенилизонропилкетоном (61) в присутствии оптически активного эфира — (+)-2,3-диметоксибутана (62), то кетон восстанавливает ся до карбинола (65), а реактив Гриньяра окисляется в олефин (64) [117] * ) . Под влиянием оптически активного эфира 62 одна из
62
CH2 MgCI изо-Рг |
МеО |
и |
СН, |
|
СН, |
ию-Рг |
|||||
С |
з |
|
|
- |
|
||||||
CHPh |
С = 0 |
Ч М е — с — с |
CHPh |
|
II |
|
2 |
снон |
|||
1 + |
1 |
|
і |
і |
V H P h |
и |
9 |
- |
P h |
||
СН, |
Ph |
|
н |
ОМо |
1 |
|
C1 |
- Ph |
|
||
|
I |
|
и |
\ |
+ |
I |
|||||
I |
|
2) н2о |
|
|
СН, |
|
СН, |
|
Ph |
||
|
|
|
I |
|
|
1 |
|
|
|
||
СН» |
|
|
|
|
сн3 |
|
СН3 |
|
|
||
60 |
6/ |
|
|
|
63 |
|
64 |
|
65 |
||
энантиомерных форм реактива Гриньяра реагирует с кетоном быст рее, чем другая, что и приводит к оптически активному спирту 65 (8,4% и.э.). В то же время менее реакционноспособиая форма реактива Гриньяра (фактически менее реакционноспособиая фор ма диастереомерного комплекса реактив Гриньяра — эфир) пере ходит в раствор. После гидролиза она превращается в оптически активный зтлеводород 63 (4,9% и.э.).
J-JL.40. |
Асимметричеспиіі |
синтез |
Впротивоположность методу кинетического разделения, в ко тором исходной является рацемическая смесь, состоящая из индивидуальных хиральных молекул, при асимметрическом син тезе ахиральный субстрат (или ахиральиая группа в хиральной молекуле, разд. 1-2) превращается в хиральный продукт в резуль тате реакции с хиральным реагентом.
Внекоторых случаях прямая реакция может быть асимметри ческим синтезом, тогда как обратная реакция представляет собой кинетическое разделение.
Восстановление пировиноградной кислоты (64?) под действием хирального восстанавливающего агента в молочную кислоту (67), в которой преобладает один эиантиомер, и представляет собой такой пример асимметрического синтеза: реакция рацемической молочной кислоты (RS-67) с оптически активным окисляющим
*) Использование оптически активных эфпров при восстановлении под действием реактивов Гриньяра рассматривается в разд. 1 0 - 1 .
4 - 0 7 7 7
(или дегидрирующим) агентом, протекающая быстрее с одним из изомеров, является асимметрическим разложением или деструк тивным кинетическим разделением.
о |
он |
н |
if |
I |
I |
СН3ССООН |
-сн3 —С—COOH + С Н 3 |
—(j —COOH |
|
Н |
ОН |
66 |
К-67 |
S-67 |
Фермент-коферментная система нпкотипамидадешшдинуклеотид— дегидрогеназа молочной кислоты представляет собой хнра.тъный реагент, осуществляющий с полной стереоселективностыо этот хорошо известный ферментативный процесс, в основе которого лежат указанные реакции.
В разд. 1-2 н 1-3 уже были приведены некоторые характерные примеры асимметрического синтеза. Здесь мы остановимся более подробно на некоторых особенностях асимметрического синтеза, общих для всех процессов. Полное изложение материала будет дано в последующих главах.
Проблема асимметрического синтеза включает как качествен ный, так и количественный аспекты. Качественно в каждом асим метрическом синтезе образуется продукт, который содержит молекулы с преимущественной R- или ^-конфигурацией образо вавшегося хирального центра. Количественно степень, в которой один изомер преобладает над другим, может сильно варьировать — от малых величин, которые лежат за пределами чувствительности эксперимента, до почти 100%; последняя величина получается в ферментативных процессах на природных субстратах. Всякое детальное изучение асимметрического синтеза должно состоять в изучении изменения как качественной (конфигурация продукта), так и количественной (степень асимметрического синтеза) картины, обусловленной изменением ряда возможных параметров, таких, как температура, растворитель, изменения в природе хирального реагента и изменения строения молекулы субстрата. Слишком час то ограниченные стереохимические результаты служат основой для неоправданных обобщений относительно природы несвязанных взаимодействий в переходном состоянии и его структуры.
С точки зрения качественного аспекта двойственная природа хиральности a priori указывает па 50%-иую вероятность пред сказанной конфигурации, преобладающей в продукте в результате протекания данного асимметрического синтеза. Если эксперимен тально определяемая конфигурация правильно предсказывается даже при большом числе предположений, касающихся механизма реакции, то это еще не доказывает правильность предположений, так как почти с несомненностью можно выдвинуть ряд альтерна тивных предположений, которые будут обладать той же пред сказательной силой. Тем не мепее, чем больше наблюдается при-
меров с самым широким варьированием экспериментальных усло вий, тем больше возможностей для создания надежной теории. Конечно, это первый этап в развитии полезной эмпирической кор реляции экспериментальных данных. В некотором отношении наиболее ценны как раз те наблюдения, которые не отвечают исходной гипотезе, так как они позволяют проверить гипотезу, уточнить ее отдельные моменты, установить ограничения или, даже если это необходимо, заменить ее.
Начиная с основополагающих работ Прелога [13], а также Крама [15], Дерипга [6] и Мошера [11] предпринимались много численные попытки нахождения конфигурационных корреляций с помощью асимметрического синтеза, в основе которых лежат представления о контролирующем влиянии на направление и сте пень асимметрического синтеза размеров большой, средней и ма лой групп ( R L , R M и R s ) .
В связи с рассмотрением метода кинетического разделения Оро (разд. 1-4.4а) следовало бы остановиться на фундаментальной проблеме, связанной с порядком расположения данных групп по
их размерам; простые случаи, когда |
группы могут быть располо |
|
жены в такой ряд, |
как, например, |
|
С Н 3 < |
СН 2 СН 3 < СН (СН 3 ) 2 < С (СНз)з, |
|
составляют исключение. (Поскольку одной группой обычно явля ется водород, то решение вопроса относительно R s не составляет труда, за исключением случая замещения на дейтерий, на что указывалось выше [113, 114].) Трудность определения размера групп усугубляется в тех случаях, когда рассматриваемые груп
пы |
значительно различаются по классам |
соединений, например |
в |
ряду ?пре7?і-бутил — трифторметил — триметилаллил — триме- |
|
тилалюминнй и т. д. |
|
|
|
Одним из путей решения этого вопроса |
является эксперимен |
тальное определение в асимметрическом синтезе (когда известна абсолютная конфигурация продукта), какая из групп проявляет себя как наибольшая в данной системе, а затем использование найденного порядка групп в других синтезах.
Установление последовательности в случае фенильной и трет- бутильной групп представляет собой как раз такой пример. A priori можно сделать вывод, что пространственное влияние трет- бутильной группы при расположении на той стороне молекулы, которая принимает участие в реакции, должно быть больше, чем пространственное влияние фенильной группы. По-видимому, это и имеет место, что следует из сравнительных затруднений синтеза или из сравнительной реакционной способности трп-т£>отг-бутил- карбинола и трифенилкарбинола. Этот вывод, кроме того, следует
и |
из сравнения вандерваальсовых радиусов ?прет-бутильной |
и |
фенильной групп, если обе группы рассматривать как «вращаю- |
щішси волчок» * ) . Кроме того, величины их конформационной энергии II18J * * ) , определенные для циклической системы циклогекснла. ясно указывают, что тре7».-бутильная группа оказывает большее пространственное воздействие, чем фенильиая группа, по крайней мере при рассмотрении ориентации экваториально-акси альных групп в цпклогексаповом кольце.
По при изучении реакций асимметрического восстановления фенил-тре/л-бутилкетона под действием оптически активных ре активов Гриньяра (разд. 5-2.3) выяснилось, что справедливо обрат ное утверждение: в данной системе фенильиая группа действует, как если бы она была R L , а нгреш-бутильная группа — как В_м (см. табл. 5-5 и 5-6). Это же справедливо и для фении-трет-бутил- карбннола прп кинетическом разделении но методу Оро [106— 110] * * * ) .
Нужно ясно представлять себе, что когда пытаются a priori определить, «больше» или «меньше» данная группа по сравнению с другой, то существует равная вероятность того, что наблюдаемые результаты могут быть правильно предсказаны исходя как из одной, так и из другой предпосылки. Следовательно, использова ние реакции асимметрического синтеза для определения относи тельных размеров групп (пли относительных конфигураций соеди нений) должно проводиться с большой осторожностью. Это особен но верно в том случае, когда имеют дело с пространственным стро ением молекулы, зпачнтельпо отличающимся от структур, на которых был разработан метод. Наиболее важной проверкой справедливости выводов этого рода служит применение их к ряду характерных примеров с большим разнообразием типов молекул.
|
На основе стереохимических представлений можно предвидеть, |
|||||
что |
если |
присоединение C H 3 M g X |
к |
(—)-ментилбензоилформиату |
||
(68) |
дает |
(R)-(—)-атролактииовуго |
|
кислоту (69), |
то присоединение |
|
C 6 I i 5 M g X |
к (—)-ментилпирувату |
|
(70) должно привести к энаптио- |
|||
мерной (5)-(-Ь)-атролактииовой |
кислоте (71), |
что и наблюдается |
||||
на опыте. Не следует думать, |
что |
степень |
асимметрического |
|||
синтеза в этих обоих примерах |
(68 -> |
69 и 70 -> 71) будет одина- |
||||
*) Как следует пз расчетов с учетом величии межатомных расстоянии, углов и ваидерваальсопых радиусов, существует небольшая, ио заметная разница (0,17 А) в максимальных радиусах //фет - бутнльпон (3,33 А) и фенпль-
ной (3,16 |
А) групп, если рассматривать их вращение по осп С — С-связи. |
* * ) |
Величина для т р е ш - б у т и л ь п о й группы, определеппая в последнее |
время, составляет 5,4 ккал/моль (22,6 кДж/моль) [119], тогда как для фенила
она равна |
2 , 6 — 3 , 1 ккал/моль (10,9— |
13,0 к Д ж / м о л ь ) . |
|
|
||
***) |
Ф е и и л - т р е т - б у т н л к а р б ш ю л |
не был изучен |
Прелогом в |
его |
исследо |
|
ваниях |
со |
сложными эфирами бсизоилмуравышой |
кислоты. |
См., |
однако, |
|
разд. 8-1.2, где описано асимметрическое окисление сульфидов под действием
перекисей, причем для |
интерпретации результатов авторы приняли, что |
нгрет-бутильиая группа |
больше фекальной. |
