Файл: Моррисон Д. Асимметрические органические реакции.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 326

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

кулярных моделей указывает на необходимость учета таких взаимодействий, поэтому их нельзя полностью исключить из рас­ смотрения. В то же время причина стереоселектнвности может за­ ключаться в различии электронных взаимодействий фенпльной и 71-метоксифеннльной групп: желательно было бы обобщить соответствующие данные для корреляций констант а — р уравне­ ния Гаммета, что могло бы помочь в выборе между этими возмож­ ными объяснениями.

При использовании о-толнлфснплкетона в качестве субстрата

степень

асимметрического

синтеза достигает

48%

(табл. 4-1,

№ 14); это указывает па то, что степень

стереоселектнвности

заметно

возрастает, когда

заместитель

располагается ближе

к возникающему хпральному центру. Этот

результат

согласует­

ся с первоначальным объяснением контроля этих

асимметрических

синтезов, основанным на стерическнх факторах. Было бы инте­ ресно получить результаты, применяя другие субстраты, такие, как мезптилфепнлкетон и 2,4,6-трпметплбеизальдегид. Необходимо обобщить данные, касающиеся стереохимического влияния ряда других субстратов и хнральных индуцирующих агентов, прежде чем удастся правильно объяснить факторы, контролирующие протекаине этого типа асимметрических синтезов. Некоторое сопо­ ставление результатов, полученных при изучении этой системы (табл. 4-1) и при исследовании асимметрической реакции Рефор­

матского (табл. 4-2), дано

в разд. 4-3.

4-3. Реакции

Реформатского

В старой химической литературе ^имеется обзор [37], посвящен­ ный препаративным возможностям реакции Реформатского, но без рассмотрения ее стереохимии. Формально реакцию Реформатского можно сравнить с реакцией Гриньяра, в которой цинкорганпческий реагент, полученный из а-галогеноэфира, заменяет реактив Гриньяра. В обеих реакциях возникает новый хиральиый центр, если R-группы различны, как показано на рис. 4-5. Два различ­ ных пути могут приводить к асимметрическому синтезу. Если карбонильное соединение хпрально, то будет происходить асим­ метрический синтез того типа, который подчиняется правилу Кра­ ма. Хотя имеется ряд отдельных примеров таких случаев, систе­ матических исследований в этом направлении проведено не было (реактив Реформатского не приведен в табл. 3-1—3-7). Если реак­ тив Реформатского хирален, то будет происходить асимметриче­ ский синтез с образованием нового хпральпого центра; большин­ ство примеров относится к реакциям, в которых в сложном эфире имеется хиральный спиртовый остаток. Хотя реакции Гриньяра и Реформатского формально, по-видимому, сходны, в реактиве Гриньяра имеется истинная металлоорганическая связь, тогда


как реактив Реформатского целесообразно представлять в виде енолят-иона (33) или в виде комплекса, в котором галоген (X) и атомы цинка образуют циклическую структуру {34). Поэтому

 

 

 

 

 

ОН

 

 

 

R " M g B r

;

_ ! 5 £ , ч R

' — С — R "

 

(Присоединение реак-

1-1

 

 

 

 

 

 

тпва Грнпьяра)

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R'

 

 

 

 

ОН

 

 

В й п С Н р С О О ^

 

 

_ J , _ C H <

 

(Реакция Реформатско-

 

R

f

C 0 0 E t

 

 

 

 

 

RI

 

го)

 

 

 

 

 

 

 

Р н с. 4-5. Формальное

 

сравнение

реакции

Реформатского и присоедине­

 

 

ния реактива Грлньяра.

 

реакция Реформатского ближе стоит к катализируемой диэтиламиномагннйбромидом альдольной конденсации (разд. 4-2), в ко­ торой реагент можно представить формулой 35, чем к реакции Гриньяра.

ZnX

_ Zn

MgBr

 

 

H 2 < w °

н < 4 ^ 6

и ? ч ^ °

с

і

0 R *

OR

OR*

 

 

33

34

35

Этот вопрос, однако, можно решить не на основании теоретиче­ ского рассмотрения, а на основании опытов [38] с использованием оптически активного метил-а-бромпропионата (36), вводя его во взаимодействие с бензальдегидом (37А) или с ацетофеноном (37Б). В обеих реакциях (рис. 4-6) образуются четыре изомера, разде­

ленных

на две диастереомерные пары

энантиомеров

(3S и 39).

В одной

реакции при использовании

бензальдегида

отношение

38А : 39А найдено равным 37 : 63, причем оба продукта обнаружи­ вают оптическую активность. Как было найдено, в преобладающем диастереомерном продукте 39А (S, 5)-энантиомер присутствует в 2,2%-ном избытке по сравнению с (Л, /?)-энантиомером. Следова­ тельно, поскольку главным направлением реакции была рацеми­ зация, то при реакции в небольшой степени произошла инверсия.

Однако при реакции

этого же оптически активного

реагента

с ацетофеноном (37Б)

пара диастереомеров (38Б и 39Б)

образует­

ся в отношении 69 : 31, причем эти продукты оптически недеятель­ ны. Можно предположить, что первоначально образующийся с сохранением конфигурации цинкорганический реагент переходит


затем в симметричный

енолят-аннон, который не может привести

к оптически активным

продуктам * ) .

Прп использовании в качестве субстратов рацемического этил- сс-бромпроппоиата и четырех различных кетонов было получено

СООМе

R

 

H - C U C H 3 +

C=O

^ >

Br

Ph

 

S(-)-36

37

 

^ • R = H

S,R = CH3

СООМе СООМе

с н 3 — С н + н — С — С Н ,

Н О — С — R R — С —ОН

1

I

Ph

Ph

S.R38_

R.S-Зв.

A. 377. Б,69%

СООМе

 

СООМе

н — с — с н , + с н , — с — н

НО — С — R

I

R — С — О Н

Ph

I

 

Ph

,fi,fl-J9 5,5

-39.

Аібз°/о Б,31%

Р и с . 4-6. Сравнительные данные по взаимодействию бепзальдсгнда п аце - тофенопа с оптически активным метил-а-бромпроппонатом в реакции Рефор ­ матского.

приблизительно одинаковое соотношение изомеров трео : эритро [39, 40], а именно для ацетофенопа 70 : 30, для 2-ацетплпафталпна

 

R

о

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

V

I

+ B r C H 2 C - O R * - S U - M ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

7

 

CH,COOH

СНХООН

 

J4 R= Н

-

I

2

и

I

2

 

+ R*OH

 

R — С — О Н

НО — С — R

 

5,R=Me

 

 

Ph

 

 

Ph

 

 

 

 

 

 

 

 

S-41

 

R-41

 

 

Р и с .

4-7. Асимметрический

синтез

иа

основе

реакции

Реформатского

 

с

использованием (—)-ментпл-а-бромацетата. R * =

(—)-ментил.

70 : 30, для

2-пропионилнафталина 75 : 25,

для

2-ацетил-6-мет-

окспнафталина 75 : 25.

 

 

 

 

 

 

 

Помимо стереоселектнвного образования R, Л-б1 ,б'-энаптиомер-

ной пары по сравнению с образованием R, 5-5,/?-пары

(или наобо­

рот)

(рис. 4-6), при осуществлении взаимодействия

(—)-меитил-сс-

бромацетата с беизальдегидом или ацетофеноном (рис. 4-7) наблю­ дается особый тип стереоселектнвиости, соответствующий клас-

*) Ретеп (Retey R . , частное сообщение; см. также сноску в работе [38]) нашел, что реагент, приготовленный из оптически активного метнл - а - бром - пропиопата, дал после обработки формальдегидом пеактпвпую 2-метнл-З- оксппропионовую кислоту.


43
44
44
44

с в

в

%

1Н

21-І

3н

4н

51-І

61-І

7н

8н

9н

10С Н 3

11СНз

12СН 3

13СНз

14СНз

15СНз

16СНз

17СНз

18СНз

19СНз

20СНз

211-І

22Ы

23 1-І

Асимметрическая

реакция Реформатского с применением

 

 

оптически активных

бром ацетатов а

 

 

 

 

ОН

 

 

R \

 

 

I

 

 

) С =

О + BrCHjjCOOR* - > R — С— С Н 2 С О О Н + R * O H

 

R ' /

 

 

|

 

 

 

 

 

R '

 

 

 

 

Р-Окснкпслота

 

R '

R *

стерео-

конфи­

вы­ Условия реакции

Лите­

селек-

рату­

 

 

тпв-

гура­

ход,

ра

 

 

ность",

ция

%

 

 

 

% н . э.

 

 

 

сс н5 с„н5

С„НВ

Св Нв

С0 Н 5

СоНв СсН 5

С0 Нв

С0 Н 5

C e H s

с„н5

Св На СвН5

C e H s СвН5 С0 Нв СвН6

С 0 Н 5

с0 н5

(—)-Меитпл

15

(—)-Ментпл

17

(—)-Ментпл

18

(—)-Ментпл

25

(—)-Ментнл

30

(—)-Ментпл

18

( — ) - Борнпл

15

(—)-са-Фенхнл

16

( + ) - в т о р - О к -

2

тпл

29 в

(—)-Ментип

(—)-Ментпл

34

(—)-Ментпл

9

(—)-Ментпл

34

(—)-Ментпл

61

(—)-Ментил

44

(—)-Ментпл

31

( — ) - Борнпл

12

( — ) - Фепхпл

7

(-\-)-втор-Т5у-

5

ТИЛ г

 

S

74

_

44

S

64

Z n B r 2

44

S

40

Активирован ­

44

 

 

ный Zn

 

S

63

Гомогенная

44

 

 

реакция

 

S

54

Z n ( K - C 3 H 7 ) 2

44

S

79

РІодацетат

44

R

76

44

R

88

44

S

84

44

S

64

4 1 , 4 3

S

64

Б е н з о л , эфир

43

S

58

Т о л у о л

43

S

37

Гомогенная

43

 

 

реакция

 

S

68

C d ( H - C 3 H 7 ) 2

43

S

66

Z n ( « - C 3 H 7 ) 2

43

S

63

M g l 2 -Mg

43

R

79

43

R

56

43

S

82

43

СвН5

( - г) - 'і - Метил -

0

80

 

гептил Д

е

 

СвН„

(—)-Ментил

69

н-

(—)-Ментил

ж

58

СзН,

 

ж

 

 

 

»-

(—)-Мептил

 

71

 

С4Н0

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

Продолжение

табл.

4-2

 

 

 

 

fl-Оксишіслота

 

 

 

 

 

 

 

стерео-

 

 

 

 

Лите­

 

R

R '

R *

селек-

конфи­

вы­

Условия

реакции

рату­

 

 

 

 

T H B -

гура­

ход,

 

 

ра

 

 

 

 

ность^,

ция

%

 

 

 

 

 

 

 

% н. 0 .

 

 

 

 

 

24

Н

н-

(—)-Мептил

ж

84

44

25

 

C G I I I 3

(—)-Мептпл

ж

 

75

 

 

44

I I

н-

 

 

 

 

 

С зЫ і 7

 

 

 

 

 

 

 

Реакции были проведены в растворе бензола D стандартных условиях

[ 3 7 ] .

Расчет основан

па

[сс]^5

—19,9° (этанол) для

(S)-(—)-3-фешш-3-оксппропаіювой

кислоты н [ a ] ^ + S,9°

(этанол) для

(8)-(-)-)-3-фешіл-3-окспбутановой

кислоты [31, 4 2 ] .

1 ! Реакционную смесь кипятили

1 ч. При кипячении в течение

20

ч выход

падает

до 5 5 % , а стерсоселсктнвность убывает до 2 6 % и не изменяется при

добавлении

G0CI2

ИЛИ CdBro, но еще больше снижается

при добавлении MgBra (23%) или ZnBi'2

(25%) [ 4 1 ] .

г Действие дп-и-пропилциш;а в гомогенном растворе в эфире приводит

с 77%-ным

выходом к S-(-)-)-ii30Mepy,

энантпомерная чистота которого составляет

5%.

 

 

д При примепешш в качестве конденсирующего

агента ди-н-пропилкадмии

асим­

метрический синтез не происходит.

 

 

 

 

 

 

е Удельное врапіение

]х>

—1,20° (с 5,7; этанол). Стереоселектшшость

не

извест­

на, поскольку это соединение не было разделено на энантиомеры.

л > Наблюдаемые величины оптического вращения составили 0,05° или еще меньше, но, поскольку эти соединения не были разделены па энантиомеры, степень асимметри­ ческого синтеза не могла быть установлена.

снческому определению асимметрического синтеза, данному Марквальдом. Этот тип асимметрического синтеза открыли Рейд и Тернер [41, 42], а Пальмер п Рейд [43, 44] распространили его на другие примеры. При использовании бензальдегида (37А) в каче­ стве карбонильного соединения образуется приблизительно 15% -

ный избыток (S)-(—)-3-окси-3-феиилпропановой

кислоты

[S-(—)-

41 А] сравнительно с

)-изомером. Если таким же

образом

обработать

ацетофеион (37В), то образуется

приблизительно

30%-ный

избыток

(5)-(-г-)-3-оксн-3-фенилбутановой

кислоты

[S-(-\-)-41B]

по сравнению с R-( —)-нзомером. Данные

по реак­

циям других хиральных а-бромацетатов приведены в табл. 4-2. Несмотря на то что исходный хиральпый центр в спиртовой группе отделен тремя атомами от возникающего хирального цен­ тра, находящегося у р-атома углерода, степени стереоселективности весьма значительны. Они обычно выше при реакциях ацетофепона (№ 10—20), чем бензальдегида (№ 1—9). Максимальная величина степени асимметрического синтеза составила 61 % при применении кадмийоргаиического соединения, образующегося из