Файл: Моррисон Д. Асимметрические органические реакции.pdf

Некоторые выводы, которые могут быть сделаны на основании

(табл. 3-2, колонка Б). Соотношение диастереомеров, равное 19 : 1, при реакции феиплмагипйбромида с а-метоксиметилкетоном (колонка Б, № 10) соответствует образованию 95% dl-mpeo-wioue- ра (16) и 5% rfZ-эритро-изомера (17). Однако при обратной после­ довательности присоединения при действии метилсодержащего реагента па а-окси- или а-метокснфенилкетоны (колонки В и Г, № 10) а-окспкетоны обнаруживают большую стереоселектив­ ность.

б) Стереоселективность при действии реагентов, содержащих лнтпй, выше в среде эфира, чем в пеитане *) (№ 2 и 1), и в этих реакциях, цредставленпых в колонках А, В и Г таблицы, литиевые реагенты более стереоселективны, чем соответствующие реактивы Гриньяра.

в) Пространственное направление реакции фенилсодержащего реактива Гриньяра с а-оксиметилкетоном (колонка А, № 7—9) изменяется постепенно на обратное при переходе от реактива, полученпого из подпда, к реактиву, приготовленному из бромида пли хлорида * * ) . Однако стереоселективности, которые получают­ ся прп действии реактивов Гриньяра, прнготовлепных из метилгалогенидов (колонка В, № 7—9), практически пе зависят от при­

№ 5) в присутствии тетраметилэтилендиамина (ТМЭДА). Присоеди­ нение этого способного к координации реагента также уменьшает, но не обращает стереоселективность реакций, протекающих под действием литийсодержащих реагентов. В то же время ТМЭДА несколько повышает стереоселективность реакции при использо­ вании дифенилмагния. Обращение соотношения трео : эритро с 1,40 на 0,56 также наблюдается в случае фенилмагиийбромида при замене растворителя тетрагидрофурана на эфир (колонка А, № 10 и 8). Крам и Уилсон [22] объяснили эти сложные результаты, предполояшв, что циклическая модель конкурирует с диполярной

*) Лптийорганпческпе соединения в среде пеитаиа в высокой степени ассоциированы, причем по крайней мере в случае метпллптия в среде пентана реакция гетерогенная [14], тогда как в эфире этот реагент, по-видимому, представляет собой димер.

и открыто-цепной моделями. В любой системе циклическая и диполярная модели предсказывают противоположный стереохимический результат. Стереохимическая картина, ожидаемая на основании открыто-цепиой модели, зависит от того, считать метокси- и оксигруппы больше или меньше метальной группы. На основании данных о коиформационной энергии для монозамещенных циклогексаиов следует считать, что эти группы значительно «меньше», чем метильная группа, но это никоим образом не озна­ чает, что то же верно и для окси- и метоксигрупп, которые входят в комплекс с магниевой солью, или для оксигруппы в форме алкоголята.

Так как имеются три модели, а варьирование растворителей природы субстрата и реагента изменяет параметры реакции в столь широких пределах, что позволяет объяснить почти любые полу­ ченные результаты, то было бы преждевременным пытаться сде­ лать выбор одной из моделей. Несмотря на это, предложенные модели все же полезны, и важно определить, где и как их пра­ вильно применять.

Если исключить те приведенные в табл. 3-2 примеры, которые дают отношения меньше единицы (колонка А, № 8 и 9; колонка Г,

дят в качестве преобладающего изомера именно к тому, который предсказан на основе циклической модели. Исключения среди замещенпых а-амииокетонов (табл. 3-5) могут быть объяснены. В этих рамках модель представляет собой ценную эмпирическую корреляцию, но следует подчеркнуть имеющиеся исключения, что­ бы показать, в каких условиях предсказания, основанные на исполь­ зовании правила, становятся сомнительными.

По-видимому, циклическая модель наиболее надежна при при­ менении ее к реакциям фенилсодержащих реактивов Гриньяра с а-метоксиметил кетонами (табл. 3-2, колонка Б); в этих случаях диполярная модель, которая предсказывает противоположный стереохимический результат, совершенно непригодна. Высокие стереоселективности, наблюдающиеся в этом ряду, также согла­ суются с результатом, который можно ожидать от довольно компакт­ ного и жесткого переходного состояния. Поэтому наблюдаемые стереоселективности в этом ряду подтверждают предполагаемую циклическую модель в качестве модели переходного состояния.

При прочих равных условиях можно ожидать, что приближе­ ние фенилсодержащего реактива Гриньяра с «феиильной» или с «нефеиильной» стороны карбонильной группы должно сопровож-

*) В этой статье, которая была опубликована раньше статьи Краыа и Абд Эльхафпза [10] и в известной степени предвосхитила эти идеи, приведе­ но 13 примеров, перечисленных в табл. 3-5, которые все описываются цикли­ ческой моделью.

даться большими различиями в несвязанных взаимодействиях, основанных на силах отталкивания в конкурирующих диастереомерных переходных состояниях, чем в том случае, когда по сход­ ным конкурирующим реакционным путям происходило бы взаимо­ действие с метальным реактивом Гриньяра. Это ожидание совер­ шенно определенно реализуется на примерах с применением метокснпропзводиых, но вряд ли оно оправдывается в случае соот­ ветствующих оксисоедииений.

Более низкие стереоселективностп, представленные в колонках А, В и Г, вероятно, наилучшим образом могут быть объяснены боль­ шей долей участия дпполярной модели в этих реакциях. Наиболее вероятным кажется, что открыто-цепная модель в заметной степе­ ни не представлена в реакциях а-оксикетопов. Предполагается, что металлооргаиические реагенты взаимодействуют с активным водородом гндрокспльной группы с образованием алкоголята, который вступает в сильное диполыюе взаимодействие с поляризо­ ванной карбонильной группой. Переходное состояние, представ­ ленное в виде диполяриой модели, может затем в значительной сте­ пени конкурировать с переходным состоянием, представленным циклической моделью, приводя к снижению стереоселективностп реакции. В случае фепилмагнийхлорида и фепилмагнийбромида можно предположить, что диполярная конформация становится преобладающей. Хотя не совсем ясно, почему в этом же направ­ лении не действует и метальный реактив Гриньяра, можно пола­ гать, что меньший по размерам метилмагиийгалогенид лучше под­ ходит по размерам к циклическому переходному состоянию, чем реактив Гриньяра, содержащий фенильиую группу. Можно ожи­ дать, что диполярная модель менее чувствительна к изменениям пространственных влияний, чем циклическая модель, и, следова­ тельно, она будет преобладать в случае более объемистых реакти­ вов Гриньяра, содержащих фенильиую группу.

Особый интерес представляет тот факт, что стереоселективность значительно изменяется с изменением природы растворите­ ля. Не понятно, как может такой основной реагент, как тетраметилендиамин, конкурировать с менее основной а-метоксигруп- пой при координировании с реактивом Гриньяра и препятствовать таким образом эффективному образованию циклического переход­ ного состояния. В тех же случаях, когда это происходит, стереоселективиость должна убывать. Это и наблюдается в ряде случа­ ев, но далеко не всегда. По аналогии следовало бы ожидать, что тетрагидрофуран, обладающий более основными свойствами по сравнению с эфиром, будет препятствовать образованию цикличе­ ской модели; однако экспериментальные данные указывают на обратное.

Несмотря на теоретические осложиепия и некоторые неопре­ деленности, эти исследования оказываются весьма полезными

с препаративной точки зрения. Это убедительно показано на црішере реакции [26] толилмагнийбромида с рацемическим 2-ами- нопропиофеноиом 18; продукт 19, предсказанный на основании циклической модели, образуется с 70%-ным выходом при практи­ чески полном отсутствии диастереомера 20 *). Изящное примене­ ние этой реакции осуществлено на примере взаимодействия исход­ ного амппокетоиа (18), меченного 1 4 С в фенильном кольце, и неме­ ченого реактива Гриньяра, содержащего фенильную группу, вме­ сто реактива Гриньяра, содержащего 72-толилыгую группу. При этом вновь образующийся карбииолытый центр стал хиральным благодаря метке изотопом 1 4 С .

цией, контролирующей реакции присоединения, является транс- диполярная структура 14. При этом принимают, что карбониль­ ная группа — наиболее электрофильная группа, а следователь­ но, и наиболее реакционноспособная, если она находится в транс- диполярной конформации по отношению к а-атому водорода. На этом же основании было сделано предположение, что значительный успех правила Прелога в отношении асимметрического синтеза в системе бензоилформиат — атролактат обусловлен тем фактом, что транс- диполярная конформация соседних карбонильных групп является более реакциоипоспособиой, хотя она может и не быть наиболее устойчивой конформацией в основном состоянии (разд. 2-4). Эти представления были 5гспешно использованы при разработке в высшей степени стереоселективиых синтезов эпоксидов и олефииов, основанных на присоединении реактива Гринь­ яра или алкиллития к а-хлоркетоиам при —70 °С.

Как открыто-цепная, так и диполярная модели предсказывают одинаковый стереохимический результат только в том случае,

(с преобладанием одного изомера в продукте реакции) для дипо-

Эти н аналогичные результаты, а также экспериментальные методы рас ­ смотрены в обзоре [27] .