Файл: Моррисон Д. Асимметрические органические реакции.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 337

Скачиваний: 0

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

Червинка п сотр. [37, 38] нашли, что реакции асимметрического

восстановления

легко осуществляются

в

бензольном растворе

при использовании: алкоголятов калия следующих соединений:

( £ ) - (+) - метил - трт - бутнл карбинола,

(S)-(—)-метидфепил карби­

нола, (—)-хпнипа

и (-г)-хпнндииа. В табл.

5-5 (№ 1—3 и 6) в тех

случаях, когда конфигурации образующихся карбинолов извест­ ны, эпантиомер, получающийся в избытке, оказывался как раз тем, который можно было ожидать иа основании моделей 12А и 12Б [с заменой АІ (OR) 2 иа К ] . Однако в примерах № 4 и 5 чисто али­ фатический реагент, полученный из метпл-н?ре?/і-бутилкарбпиола, приводит к (б')-карбпнолам, тогда как реагент из метилфепнлкарбппола приводит к образованию (Л)-карбинолов. По-впдп.мому, существует дополнительное электронное взаимодействие в резуль­ тате введения ароматических колец как в субстрат, так и в реагент (ср. разд. 5-2. За). Алкоголят калия, приготовленный из (—)-хнни- на и (-Ь)-хннпдпиа, которые имеют противоположные конфигура­ ции по С-8 и С-9, привел, как и ожидалось, к энантиомериым про­ дуктам. Степень асимметрического синтеза, по-видимому, изменя­ лась от 1 до 25%, но точно она не могла быть определена, так как наблюдаемые величины оптического вращения приведены не для тех растворителей, для которых известны вращения чистых эиантиомеров.

 

Показано

[39], что под действием хирального литнй-(і?)-(—)-

(а-метплбепзил)аішлпда

фепнл-а-нафтплкетон восстанавливается

в

оптически

активный

карбинол точно таким же образом, как

и

прп реакции Меервейпа — Понидорфа — Верлея. Оптическое

вращение карбинола составляло [а]Е -г35,5° (с 1; ацетон) при про­ ведении реакции в эфире и [ a ] D +3,6° (с 1; ацетон) при проведении реакции в среде тетрагидрофураиа. Максимальное вращение про­ дукта неизвестно. Восстановления феггал-л-бпфенилкетоиа не наблюдалось, что указывало на незначительную роль простран­ ственных затруднений в «-положении аналогично асимметриче­ скому восстановлению под действием реактивов Гриньяра (ср. стр. 225 и сл.).

5-1.7. Использование реакции асимметрического восстановления по Меервенну — Поїшдорфу — Верлею для определения конфигурации производных бифеннла

Обсуждение реакций восстановления, близких к реакции Меервейна — Понндорфа — Верлея, которые представляют собой час­ тичное кинетическое разделение рацемата, а не асимметрический синтез, тесно связано с рассматриваемыми нами реакциями. Мислоу и сотр. [40—43] использовали восстановление под действием хирального алкоголята рацемических мостиковых кетонов ряда бифенила, таких, как , 1"-динитро-1,2,3,4-дибенз-1,3-цикло-


гептадиеноиа-6-(,27), для установления абсолютной конфигурации мостиковых бифенилов и их производных. R- и биформы кетона (27) и соответствующего карбинола (28) приведены на рис. 5-5.

Важно подчеркнуть, что хиральность спирта (28) определяется диссимметрией бифеиилыюй системы, а не центром, содержащим

Р н с. 5-5. Конфигурация эпантпомерних ( R ) - п (5)-4',1"-дпптітро-1,2,3,4- дпоепзцнклогсптадпен-1,3-онов-6 н 4', 1"-дпнптро-1,2,3,4-днбеизциклогепта- дпои-1,3-олов-6.

гидроксил. Это с очевидностью следует из моделей: взаимная за­ мена положений Н и ОН в «стоящей» формуле (R-28) эквивалентна рассмотрению структуры из-за плоскости чертежа вместо рассмо­ трения спереди, как показано на рис. 5-5, и не вызывает инверсии конфигурации молекулы. Указанная реакция восстановления соединения R-27 приводит только к одному спирту, а именно к R-28, независимо от того, с какой стороны происходит атака карбо­ нильной группы. Установлено, что восстановление чистого ( + ) - изомера 27 дает (+)-2S. Следовательно, кетой и карбинол с одина­ ковой абсолютной аксиальной диссимметрией имеют одинаковые знаки оптического вращения.

Частичное восстановление рацемического кетона R.S-27 под действием (5)-(-|-)-метил-?пре7?і-бутилкарбннола в присутствии ттіре»г-бутилата алюминия дает карбинол (28), обладающий (—)- вращением, а возвращенный непрореагировавший кетой приобре­ тает (+)-вращение. Современные представления о механизме восстановления по Меервейну — Понидорфу — В ерлею позволяют с определенностью установить, какой изомер будет быстрее восста­ навливаться под действием алкоголята алюминпя (29), получен­ ного из (6,)-(+)-метил-??гре??г-бутилкарбинола. В ЗОА (рис. 5-6) объемистая mpm-бутильная группа противостоит водороду в ме-

тилеыовой группе, тогда как меньшая по размерам метальная группа перекрывается с фенильной группой. В ЗОБ наблюдается обратная картина. Значительно больше пространственных взаимо­ действий должно быть с выступающим фенилытым кольцом, чем

 

AlV3

 

 

29

О

( - ) - Я - 27

I

 

,CJUe —

С ч

_ утрет - В и

Н

O2N N0,

JOA

| быстрее

02 N

 

 

(-)-R-Zd

избытке

(+)-S-2e

 

 

 

образуется

в

 

 

 

Р п с.

5-6.

Стереохимнческнп

анализ

взаимодействий

п реакции посстанов-

лення

по

М е е р в е й н у —

П о ш щ о р ф у —

Верлею

( - г) - 4',1" - дншітро - 1,2,3,4 -

днбепзциклогептаднен-1,3-опа-6

(27)

в

соответствующий слпрт-6 (28) под

действием

(5, )-(-|-)-'х-шррт-бутіілзтіілата

алюминия

 

(29).

с водородом метилеиовой группы (это хорошо видно на моделях), и, следовательно, переходное состояние 30А явно более выгодно. Согласно этому, кетой R-27 реагирует быстрее, чем S-27, в начале реакции, и преимущественно образуется карбинол R-28. Посколь­ ку неполное восстановление в этой реакции дает продукт, обога­ щенный (—)-карбинолом, а остающийся иепрореагировавший ке­ тон обогащается (+)-изомером, (—)-карбинол 28 имеет /?-коифигу- рацито. а (+)-кетон 27 имеет ^-конфигурацию. Как известно в настоящее время, эти конфигурации согласуются с конфигура­ циями, установленными другими методами [40—43].

5-2. Реакции

асимметрического

 

восстановлении

под действием

реактивов

Гриньяра

 

 

5-2.1. Введение. Представление о механизме

Основным направлением действия реактива Гриньяра на кар­ бонильные соединения является часто восстановление * ) , а не

*) Обзор по реакциям восстановления карбонильных соединений под действием реактивов Гриньяра см. в работе [44] .


присоединение, что показано на следующей

схеме:

 

O M gX

 

 

 

R 2 C — C H 2 C H R 2

(присоединение)

 

R 2 C = О -|- R ^ C H C H 2 M g X

 

 

 

R , C H + R2 G = C H 2

(восстановление)

O M g X

 

 

 

Реакция восстановления была обнаружена

еще

Гринъяром

[45],

а в 1929 г. Конэнт и Блэтт [46] нашли, что

восстановлению

спо­

собствует применение пространственно затрудненных кетонов

[31).

Уитмор и Джордж [47] указали на связь между степенью восста­ новления диизопропилкетона и наличием атомов водорода у (3-ато- ма углерода в реактиве Гриньяра (32). Особенно поразителен тот факт, что реактив Гриньяра, содержащий неопентильную группу, в которой нет (3-атомов водорода, не вызывает восстановления, тогда как реактив Гриньяра с третп-бутильной группой, в кото­ рой имеется девять р-атомов водорода, обусловливает восстанов­ ление с выходом 95% . На основании этих наблюдений Уитмор предположил * ) , что реакция восстановления под действием реактивов Гриньяра протекает в результате обратимого образо­ вания комплекса 33, в котором затем происходит перенос водорода от реагента к субстрату. Пространственная затрудненность карбо­ нильной группы в 31 подавляет реакцию присоединения и способ­

ствует

переносу атома водорода, занимающего

малый объем, от

Р-атома

углерода

в реактиве

Гриньяра,

как

показано

в 34Б,

с образованием алкоголята магния (35)

и олефина (36). Конечный

результат после

гидролиза

состоит

в

восстановлении

кетона

в карбинол под действием реактива Гриньяра, который окисляет­ ся до олефина. Образование эквивалентных количеств олефина и карбинола было продемонстрировано неоднократно. Кроме того, перенос исключительно только р-водорода был впоследствии дока­ зан опытами с применением дейтерия [49]. Сходство механизмов реакции восстановления по Меервейну — Понндорфу — Верлего и под действием реактива Гриньяра очевидно. Однако основное различие механизмов состоит в том, что реакция Гриньяра в зна­ чительной степени необратима в противоположность равновесному процессу переноса водорода с применением алкоголятов.

Вавои и сотрудники впервые осуществили асимметрическое восстановление под действием реактивов Гриньяра при восстанов­ лении ацетофеиопа (38) реагентом 37, приготовленным из «пииенгидрохлорида» [50], с образованием (Л)-(-|-)-метилфенилкар- бииола (40) (30% н.э.). Этот реагент состоит из смеси борнил-

*) Сообщение иа 143-м Собрании Американского химического общества (апрель, 1943). Подробное изложение работы дано в работе [48] .


и нзооорыплмапшнхлорида; предполагается, что активным вос­ станавливающим агентом является часть реагента, содержащая пзоборнилытую группу (37) (ср. разд. 5-2.Зв). Эта реакция была распространена па ряд алкнлфеиилкотонов [51], однако по было сделано попыток пи интерпретировать эти реакции с точки зрения

 

 

Мд

 

 

 

О

СН2

 

 

R - C - H

II

R —

 

С—R

 

I

I

 

 

R

R

34 А

34 Б

35

36

Р п с. 5-7. Механизм реакции

восстановления иод

действием

реактива

Гриньяра

(по Унтмору) .

 

 

механизма с циклическим переносом водорода, ни проанализиро­ вать факторы, контролирующие асимметрический синтез: была лишь установлена связь между стерпческимп препятствиями, создавае­ мыми молекулами реагирующих кетонов, и степенью асимметри­ ческого восстаповления.

н о » — С—»н Ph

37

38

39

40

Первая серия работ, специально посвященных изучению приро­ ды этой реакции и попыткам использовать ее как средство для изу­ чения факторов, влияющих на переходное состояние при реакции асимметрического восстановления, была опубликована в 1950 г. [52]. В этих первых работах применялся реактив Гриньяра, полу­ ченный из (5, )-(-т -)-1-хлор-2-метилбутана, который имел один асим­ метрический центр в В-положении по отношению к атому магния. Восстановление метил-тере/га-бутилкетона (41) иод действием этого реагента (42) представлено на рис. 5-8. Реагент может атаковать карбонильную группу с любой энаитиотоппой стороны с образова­ нием переходных состояний 43А и 43Б. Поскольку переходные состояния являются диастереомерпыми, то скорости обеих реак-