Файл: Моррисон Д. Асимметрические органические реакции.pdf

тать активированным углем для удаления окрашенных примесей. При подкнслешш щелочного раствора нельзя собирать выпадаю­ щие кристаллы кислоты, так как при этом может наступить пре­ имущественная кристаллизация одного изомера или рацемата. Вместо этого смесь необходимо тщательно экстрагировать и выде­ ленные экстракты упарить досуха в вакууме при температуре ниже 70 °С, чтобы определить общий выход а-оксикислоты * ) . Затем необходимо определить оптическое вращение этого вещест­ ва. Если вещество слишком сильно окрашено, то оптическое вра­ щение следует определять на образце, очищенном сублимацией пли хроматографией; в последнем случае, однако, нужно быть уверенным, что прп такой очистке удаляются только примеси, по ни один из эпаитиомеров.

Для того чтобы можно было сравнивать результаты поляри­ метрических псследоваппй. необходимо иметь подробные сведения об условиях пзмерепня оптического вращения (температура, растворитель, концентрация, длина волны); это с очевидностью следует, например, из данных по определению оптического враще­ ния атролактпновой кислоты * * ) , выполненному при различных концентрациях и различных длинах волн.

Далее, нужно оценить пределы ошибки прп вычислении степе­ ни асимметрического синтеза. Если наблюдаемое вращение образ­

теза составляет 13 + 2% . Поляриметрические измерения могут быть гораздо более точными, чем приведено выше, причем совре­ менные приборы позволяют производить отсчеты с точностью до 0,001е ***). Поэтому, если точность измерений не оговорена особо, точность в оценке степени асимметрического синтеза следует принять в пределах 1—2%. В последующих таблицах приводят­ ся округленные значения степени асимметрического синтеза с точ­

иметь в виду при оценке приводимых ниже данных, особенно почерпнутых ив. старых работ.

Как указано в разд. 1-3, для определения энантиомерной чистоты продукта, например атролактииовой кислоты, совсем не обязательно применять поляриметрито, хотя раньше пользовались исключительно этим методом.

Если асимметрический синтез протекает в результате восста­ новления оптически активного сложного эфира бепзоилмуравьииой кислоты (11), а не под действием реактива Грипьяра (рис 2-2), то в этом случае образуется эфир миндальной кислоты (12), который из-за наличия атома в о д о р о д а в «-положении по отношению к сложноэфириой группе и ароматическому ядру очень чувствителен к действию оснований, катализирующих рацемизацию. Эпимерная чистота смеси диастереомериьтх эфиров миндальной кислоты (12) может быть достаточно надежно определена (возможность рацеми­ зации невелика) путем восстановления эфира в соответствующий гликоль (.75) под действием литийалюминийгидрида (ср. табл. 2-4.. сноска г).

Правило Прелога [6, 11] устанавливает соотношения между конфигурацией оптически активного спирта в сложном эфире кетокислоты и пространственным ходом асимметрической реакции (разд. 1-4.46) [6, 11].

Молекула сложного эфира а-кетокислоты (14) располагается, таким образом, что обе карбонильные группы копланарны и на­ ходятся в акяги-конформации по отношению друг к другу, а три группы, связанные с хиральным атомом углерода спиртового остатка, ориентируются так, что две меньшие группы R s и Ым находятся в заторможенной конформации по отношению к карбо-

ся при присоединении к кетогруппе, будет иметь ту конфигура­ цию, которая образуется при подходе реагента со стороны наи­

литийалкил и т. д. Последующий гидролиз, таким образом, даст

энантиомера 15. Если при получении сложного эфира а-кетокис- лоты взят энаптиомерный спирт, то в результате реакции обра­ зуется в избытке энантиомерная а-оксикислота. Конфигурация кислоты, следовательно, определяется конфигурацией спирта,

взятого для получения исходного сложного эфира а-кетокислоты, и наоборот.

Это правило, используемое для предсказания стереохимии продуктов асимметрического синтеза в реакции а-кетоэфиров, было предложено в качестве эмпирической модели, и его успешное применение объясняется в значительной степени хорошим совпа­ дением предложенной модели с копформацией переходного состо­ яния.

Корнфорс и сотрудники при рассмотрении диполярнои модели Крама для асимметрического синтеза предположили (разд. 3-4), что /гсранс-копланарпая конформация (формула 14), хотя и не пред­ ставляет наиболее стабильного основного состояния, все же может отражать наиболее стабильное переходное состояние, так как в этой форме возможна наибольшая степень разделения зарядов между отрицательными центрами {16А).

Выбор коиформации с малой и средней группами в заторможен­ ном положении по отношению к карбопилу сложноэфириой груп­ пы в значительной степени сделан интуитивно. Если выбрана за­ торможенная конформация, то отсюда следует, что коиформации 16А и 16В из трех коиформации 16, соответствующих вращению вокруг С—О-связи, создают меньше стерических препятствий подходу к а-кетогруппе по сравнению с подходом к пей со стороны карбонильной группы, тогда как только в 16В возникает меньше истерических препятствий атаке со стороны карбонильной группы. Как 16А, так и 16Б могут быть использоваиы в качестве модели

для предсказания преимущественно образующегося продукта. Сам Прелог *) остановился на модели 16 А, но ряд авторов пред­ почитают пользоваться моделью 16Б. Аналогичная проблема широко обсуждается в связи с рассмотрением правила Крама (разд. 3-4).

фигурациях: можно сделать только после достижения значительной степени асимметрического синтеза. Практически асимметрический синтез атролактииовой кислоты должен, вероятно, протекать не менее чем па 5 %, для того чтобы эти данные можно было исполь­ зовать для установления конфигурационных корреляций. Сте­ пень асимметрического синтеза 5% при комнатной температуре, т. е. когда при реакции образуется смесь изомеров в отношении 52,5 : 47,5, соответствует конкурирующим реакциям, имеющим разность в энергиях активации порядка 50 кал/моль (209 Дж/моль). Едва ли в подобных ситуациях мы сможем точно предвидеть эффекты, обусловленные энергетической разностью менее 50 кал (209 Дж'моль). Но уже поразительно и то, что мы в состоянии предсказать с достаточной уверенностью эффекты, которые обусловлены различием в энергиях этого порядка. Это оказывается возможным при проведении любой данной реакции вследствие того, что конкурирующие процессы сравниваются в идентичных условиях в одной и той же реакционной смеси и энер­ гия реагентов одинакова (рис. 1-3). Положительные результаты, полученные при сравнении данных по асимметрическому синтезу на основе разных эфиров а-кетокислот, обусловлены выбором примеров, которые не различаются слишком сильно. Этот выбор системы и является предметом обсуждения.

Проблема расположения групп R s , R M и R L ПО их относитель­ ным размерам уже была рассмотрена выше (разд. 1-4.4а). Она упрощается в применении к обсуждаемым вопросам, если сделать две оговорки: 1) так как Rs представляет атом водорода почти во всех изученных случаях систем эфиров а-кетокислот, то решение нужно принять только относительно R M и R L ; 2) если резкого раз­ личия между R M И R l установить нельзя, степень асимметриче­ ской реакции, вероятно, будет невелика и метод, строго говоря,

Прп применении этого метода к определению конфигурации вторичных спиртов наиболее целесообразно действовать на опти­ чески активный эфир бензоилмуравьпной кислоты метилмагпийиодпдом. Если R L и R M — остатки насыщенных углеводородов, которые различаются только разветвлением цепи, то порядок-

подходят к этой упрощенной модели, н использовать реакцию метнлмагнппгалогенида с эфиром бензоилмуравьпной кислоты, то спирты с Л-конфпгурацией у атома углерода, связанного с гпдроксплом, приведут к (R)-(—)-атролактииовой кислоте, тогда как спирты с б'-копфигурацией дадут (б'Н+^атролактиновую кислоту. Но этот параллелизм между размерами групп и правилом стар­ шинства в системе Капа — Ннгольда — Прелога нарушается при введении ненасыщенных групп пли гетероатомов. и. следовательно' каждый случай необходимо анализировать отдельно. Далее, мо­ гут возникнуть осложнения, обусловленные общей молекулярной структурой (например, наличием дополнительных асимметриче­ ских цептров в R M и R L ) , которые не позволят применить простой анализ, основанный на учете степени разветвлепия у атомов угле­ рода, соседних с центром, связанным с гидроксилом.

Из 120 различных примеров, взятых из литературы и приведен­ ных в табл. 2-1—2-6, имеется, пожалуй, четыре случая, которые на первый взгляд кажутся исключениями из правила Прелога. Однако при ближайшем рассмотрении, как можно убедиться, они представляют собой примеры, на которые в действительности не распространяется правило Прелога. Было бы полезно ознакомить­ ся с некоторыми из них, но для этого прежде мы должны рассмо­ треть обычный пример.

Сложный эфир (4-)-3,3-диметилбутанола-2 [(+)-иетіт-трет- бутилкарбинола] и бензоилмуравьииой кислоты под действием метилмагпийиодида превращается в диастереомерпые эфиры атро­ лактпновой кислоты, которые после гидролиза дают с 82%-ным выходом атролактиновую кислоту с [air, 4- 8,7° (с 7,6; этанол) [13]. Это означает, что при реакции образуется (£)-(+)-атролактиновая кислота с 24%-ным избытком по сравнению с рацемической атро­ лактпновой кислотой * ) , т. е. степень асимметрического синтеза равна 24% . Поскольку (•5)-(4-)-атролактиновая кислота образует­

в этаноле, во многих случаях концентрация по указывается, и мы будем пользоваться только этой величиной при расчете степени асимметрического синтеза атролактпновой кислоты, когда вращение ее, согласно приведенным данным, измерено в этаноле.