Файл: Моррисон Д. Асимметрические органические реакции.pdf

ций, приводящих либо к (44А), либо к (44В), должны быть раз­ личны. В обоих процессах используется одно и то же исходное соединение и продукты различаются только по хиральности одного из продуктов. Таким образом, энергии основных состояний исход­ ных соединений, а также и продуктов реакции для конкурирующих процессов идентичны. Поэтому с энергетической точки зрения про­ цессы различаются только по пх энергиям активации. В 43А обе большие группы находятся в «заслоненной» конформацпи впереди

P ir c. 5-8. Конкурирующие реакции при асимметрическом восстановлении метпл-/гсренг-бутплкетона под действием (iS)-(-f-)-2-метплбутилмагнпйхлорнда.

плоскости шестичленного циклического переходного состояния, как изображено па рис. 5-8, тогда как две меньшие группы нахо­ дятся в «заслоненной» конформации позади плоскости переходного состояния. В то же время в 43Б одна большая и одна малая группы от субстрата и реагепта противостоят друг другу впереди и сзади. Поскольку в последнем случае в процессе переноса водорода группы более тесно подходят друг к другу, можно предвидеть, что 43Б представляет собой переходное состояние с более низкой энергией, и поэтому из 44Б должен преимущественно образовы­

В этой картине процесса переноса водорода недостает неко­ торых деталей. Не учитывается молекула эфира, который, конечно, координируется с атомом магния. Если с атомом магния коорди­ нируются как молекула эфира, так и хлорид-ион, то тогда атом магния представляет собой другой хиралытый центр, влияние которого на асимметрический синтез никак не учитывается в в схемах 43А и 43В. Кроме того, переходное состояние представ­ ляется в основном плоским, тогда как в действительности оно должно быть таким, чтобы свести к минимуму различные взаимо­ действия, например, путем образования скорее конформации типа

кресла. В зависимости от того, насколько далеко зашло образова­ ние и разрыв связей, прежде чем образовалось переходное состоя­ ние, связи будут в большей или в меньшей степени эквивалентны двум «полудвойным связям» (ср. с 34Б)\ на этой стадии переходное состояние нельзя уже рассматривать как циклогексан в конфор­ мации кресла.

Существует еще некоторая неопределенность в отношении реакцнонноспособпых образований в реакции восстановления под дей­ ствием реактива Гриньяра. Являются ли они мономерными, как это представляют, или они в гораздо большей степени ассоцииро­ ваны, как это установлено в настоящее время в случае реакции восстановления *) под действием алкоголята алюминия (разд. 5-1.2)? Интерпретация стереохимии реакции осложняется далее еще тем фактом, что реактив Гриньяра может реагировать в виде образований R 2 M g . а по мерс продвижения реакции и в фор­ ме RMgOR'-образования. Следует также иметь в виду, что алкоголят магния [соединение 44. RMgOR' или Mg(OR')2 ] способен реагировать п в направлении реакции восстановления по типу реакции Меервейна — Понндорфа — Верлея [55]. Все эти вопро­ сы будут ниже обсуждены при рассмотрении экспериментальных условий и возможностей осуществления реакции.

5-2.2. Обсуждение экспериментальных данных

На примере восстановления метил-трет-бутилкетона под дей­ ствием реактива Гриньяра, приготовленного пз (~|-)-1-гало-2-ме- тилбутанов (рис. 5-8), проводилось изучение влияния различных условий эксперимента на стереоселектнвность. Хотя общий выход продукта восстановления сильно зависит от природы галогеиида (хлорид 29%, бромид 14%, иодид 0,5%), степень асимметрического синтеза изменяется незначительно (хлорид 13%, бромид 12%, иодид 8%) [56, 57]. На основании этих результатов был сделан вывод, что хлориды вообще более предпочтительны для изучения асимметрического восстановления под действием реактивов Гринь­ яра. Температура ие оказывает сильного влияния на стереоселек­ тнвность этой реакции. При восстановлении метил-треиг-бутил-

обнаруживает большую величину і, чем указанная выше, а величины для реактивов, которые используются в асимметрическом сиитезе, не определены, но можно полагать, что они одного порядка. Более важным является уста ­

кетона под действием реактива, полученного из (+)-1-хлор-2- метилбутана в эфирном растворе [52], снижение температуры от 35 до —75°С вызывает увеличение стереоселективности от 13 до 16%. При восстановлении фенилизопропилкетона под действиеді реактива Гриньяра, приготовленного из (+)-1-хлор-2-фешілбута- па в тетрагидрофуране (ТГФ) в качестве растворителя, также про­ исходит увеличение стереоселективности от 66 до 78 % при сниже­ нии температуры от 66 до 0°С [58]. Степень асимметрического вос­ становления при 25°С в растворе эфира достигает 82% . Степень асимметрического синтеза возрастает при применении эфира в качестве растворителя по сравнению с ТГФ не только в этом случае, но также и при восстановлении фенил-??гре/?г-бутилкетона под действием реактива, приготовленного из (-г)-1-хлор-2-фенил- пропана, когда стереоселективность снизилась от 22 до 4% при замене растворителя [59]. Влияние растворителя на стереоселек­ тивность в этих реакциях асимметрического восстановления систе­ матически не исследовалось.

Проблема изменения природы реакционноспособных образова­ ний в ходе реакции может быть пояснена следующим уравнением реакции, согласно которому реактив Гриньяра реагирует с перво­ начально образовавшимся алкоголятом (например, с 35) с образо­ ванием 46 или 47:

R'

I

R * M g X - M V O M g X — > R * M g X < — O - M g X

Возникающие хиральные реагенты (46 и 47) могут существенно отличаться по объему молекул от исходного реактива Гриньяра, что может вызвать постепенное изменение стереоселективности в ходе реакции. Прежде всего это было показано путем обращения порядка смешивания реагентов. При добавлении кетона к реакти­ ву Гриньяра (при нормальном присоединении реактив Гриньяра всегда в избытке) стереоселективность в пределах ошибки опыта остается той же, что и при добавлении реактива Гриньяра к кетону (при обратном присоединении кетоп в избытке) [52]. Далее, стерео­ селективность почти не изменяется при добавлении одного экви­ валента кетона к двум эквивалентам реактива или сначала при добавлении одного эквивалента ацетальдегида к двум эквивален­ там реактива с последующим добавлением одного эквивалента подлежащего восстановлению кетона [60]. Следовательно, даже если природа восстанавливающего агента изменяется в ходе вос­ становления, стереоселективность различных восстанавливающих промежуточных образований в реакции восстановления метил- 7?7./>Є7л.-бутилкетона остается приблизительно одинаковой.

Степень асимметрического синтеза при применении дналкилмагниевого реактива, приготовленного из (-|-)-1-хлор-2-метил- бутана. почти та же (11—12%), что и при использовании обычного реактива Грипьяра (13%) [61]. В исследованиях асимметрической реакции Грипьяра всегда нужно учитывать общий выход продукта восстановления, так как реакция восстановления всегда сопровож­ дается реакциями присоединения и еиолпзацпи. Так, присоедине­ ние с образованием вторичного спирта является главной реакцией прп обработке бепзальдегида-Ц-D] реактивом Грипьяра, приготов­ ленным из (+)-1-хлор-2-метилбутапа. а продукт восстановления, бепзнловый-ta-D] спирт, получается лишь с выходом 2 1 % [02]. Этот довольно низкий выход, естественно, ограничивает распро­ странение метода на другие дейтерированпые альдегиды, за исклю­ чением; таких пространственно затрудненных альдегидов, как триметплацетальдегнд [63]. В различных других случаях скорость восстановления может быть необычно низка вследствие исключи­ тельных пространственных препятствий к переносу В-водорода. как. например, в гомоборппльной системе 48 [64]. Кроме того, это. несомненно, является причиной того, почему борнилоксимагнийбромид (49) обычно не действует как восстанавливающий агент

вреакции восстановления по Меервейну — Поипдорфу — Верлею

впротивоположность пзоборнплоксимагиийбромиду 15. Электрол­

с использованием реактива Гриньяра из (5, )-(-|-)-1-хлор-2-феиил-

Наибольшее число реакций асимметрического восстановления под действием реактивов Гриньяра (данные сведены в табл. 5-6) •осуществлено с применением алифатического реактива из (S)- •(-г)-1-хлор-2-метилбутана (42).