Файл: Моррисон Д. Асимметрические органические реакции.pdf

бутильная группа (RL), то эти результаты могут быть представлені.!

карбонильного соединения, тем больше будет разница в свободной энергии активации АДС* переходных состояний, представленных на моделях 54А и 54Б, а поэтому больше будет и процент асим­ метрического синтеза. Для реакции восстановления алкил-трет- бутилкетонов (табл. 5-6, колонка А, примеры № 2—8) этот вывод оправдывается. По мере того как возрастает объем алкилытой груп­ пы R s , приближаясь к объему трет-бутильной группы, степень асимметрического синтеза убывает от 13 до 2% . Однако в самом первом примере в табл. 5-6 степень асимметрического восстановле­ ния триметилацетальдегида-tl-D] с этой точки зрения должна быть значительно выше, чем в других случаях, так как здесь существует максимально возможная разница в объемах групп (D по сравнению с т/зет-бутилом). А фактически наблюдаемая сте­

Можно полагать, что для возникновения значительного простран­ ственного взаимодействия необходим некоторый критический объем, и, следовательно, уменьшать объем группы меньше метила нецеле­ сообразно. Нет значительной разницы между наблюдаемым эф­ фектом при асимметрическом восстановлении, когда R s равно

соответственно этилу, м-пропилу или к-бутилу. Это и подтвержда­ ется иа опыте, что видно из данных, приведенных в колонках /1, Б и В. Эти данные указывают иа то, что критический объем определяется разветвлением у а-атома углерода. По этой причине в других исследованиях и-пропильные и w-бутильные гомологи обычно не изучаются. Следовательно, если замещающие группы чисто алифатические, то модель переходного состояния (54) не только коррелирует с абсолютной конфигурацией, но также удов­ летворительно предсказывает и относительный порядок величин степени асимметрического синтеза. Следует отметить, что нельзя не учитывать коиформацию самой алкильной группы. Так, если скорость вращения этильнойи изопропильиой группы выше скоро­ сти переноса водорода, то они должны проскакивать через объем конуса, который должен иметь тот же объем, что и объем, занима­ емый трет-бутильной группой; поэтому их эффективные стерические размеры, а следовательно, и степени асимметрического синтеза должны были бы быть сравнимы по величине, что противо­ речит экспериментальным данным.

В колонке Б табл. 5-6 приведены данные по асимметрическому восстановлению различных алкилциклогексилкетонов под дейст­ вием одного и того же реактива. В каждом случае модель (54А сравнительно с 54Б) правильно предсказывает абсолютную конфи­ гурацию образующегося в избытке карбинола, но такого ясного количественного соответствия, какое наблюдалось в ряду алкил- mpem-бутилкарбинолов при оценке степени асимметрического восстановления, здесь нет. Действительно, при переходе от метила к этилу и изобутилу степени асимметрического синтеза увеличи­ ваются в противоположность результатам, приведенным в колон­ ке А. Но в случае изопропилциклогексилкетона, который имеет ту же степень разветвления с каждой стороны карбонильной груп­ пы, асимметрический синтез, как и следовало ожидать, убывает (до 2%). В случае циклогексил-тре/тг-бутилкетона трет-б утиль­ ная группа теперь больше, чем циклогексильная, с точки зрения разветвления у а-атома углерода, и поэтому, как и ожидалось, преобладающий энантиомерный карбинол имеет конфигурацию, противоположную конфигурации 52, хотя степень асимметри­ ческого синтеза меньше, чем ожидалось [ 2 % н.э.; данные в скобках указывают на противоположную конфигурацию по сравнению с 52]. Поскольку шрещ-бутильная группа старше циклогексильной со­ гласно системе Кана — Ингольда — Прелога, преобладающий продукт в этом случае имеет ту же б'-конфигурацию, что и другие карбинолы, образующиеся в этой серии реакций асимметрического восстановления.

Конфигурация преобладающего продукта при восстановлении фенилалкилкетонов (колонка В, табл. 5-6) правильно предсказана во всех случаях на основании предложенной модели в предполо-

женин, что феннльпая группа больше, чем все алкильные группы, включали тре7?г-бутпльпую. За исключением первого и последнего примеров в колонке В, увеличение объема алкильной группы в алкплфеиилкетоне повышает степень асимметрического синтеза в на­

пень асимметрического синтеза, чем ацетофенон,— факт, который и следовало интуитивно ожидать, так как разница в объемах между D и фенилом, очевидно, гораздо больше, чем разница между метилом и фенилом. Однако этого не наблюдалось при сравнении ряда /прет-бутнлышх соединений.

На примере фепил-7??ре7/7-бутилкетона мы сталкиваемся с осо­ бым случаем, в котором проявляются конфор.мацпонные взаимо­ действия, не свойственные чисто алифатическим кетонам. Мстиль­ ная и 77фЄ777-бутнльная группы обладают С3 в -спмметрией (анало­ гично вращающемуся волчку), и можно считать, что они оказывают одинаковое стерпческое взаимодействие независимо от специ­ фической ориентации группы. Но фенильная группа с ее С2 ,- спмметрней должна обнаружить совершенно отличные стерические и электронные взаимодействия в зависимости от ее ориентации. Взаимодействие с соседней группой будет совершенно различным, когда в ,5-5.-1 входит плоское фенилы-юе кольцо с его л-электроиамн, по сравнению с расположением, когда взаимодействует ребро кольца с атомом водорода, как показано в 55В. В 55/1 карбониль­ ная группа и фенильное кольцо копланарпы и благодаря этому стабилизованы. Нельзя ожидать, что неконланарное расположение

карбонильной и фенильной групп [70], как показано в 56. Эта некоплапарность отчетливо проявляется в относительных скоро­ стях восстаповлеиия этих алкилфенилкетонов под действием натрпйборгпдрида [7'1]. Трудно оценить влияние этой конформации на степень асимметрического восстановления. В переходном со­ стоянии атом углерода карбонильной группы переходит из sp2- в А'р3-состояние. Стерические препятствия копланариости должны содействовать этому изменеишо, но решающий вопрос заключает­ ся в том, будут ли они содействовать протеканию реакции по пути, ведущему к получению одного илп другого энантиомера.

Необходимо подчеркнуть, что разница в энергиях рассмотрен­

около 200 кал/моль (837 Дж/моль). Поэтому роль стерическпх препятствий, которые определяют эти малые различия в рассмат­ риваемом примере, может быть очень тонкой, точно так же как в случае, когда, например, две пары групп сдвигаются относитель­ но друг друга при изменении гибридизации атома углерода карбо­ нильной группы от sp2- до я/Асостояния при атаке с одной или другой энантиотопной стороны карбоиила.

Сюда относятся результаты по восстановлению 2.2-диметпл- цпклогексанона и 3,3-дпметилциклогексанона под действием реак­

к £-(+)-изомеру продукта (18% н.э.) с несколько лучшей стереоселективностью, чем в случае метил-пгретв-бутилкетона (13% н.э.), который представляет собой его аналог с открытой цепью. В то же время 3,3-днметилциклогексанон претерпевает асимметриче­ ское восстановление менее чем на 2% . Таким образом, очевидно, что при переносе водорода важны те взаимодействия, которые тесно связаны с возникновением хирального центра, а взаимо­ действие с fS-алкильной метильной группой имеет второстепенное значение.

При вхождении фенильной группы как в субстрат, так и в реа­ гент в переходном состоянии действуют как оба обычных простран­ ственных фактора, так п дипольные взаимодействия. Данные,, касающиеся этих примеров, сведены в табл. 5-7. За одним исклю­ чением (данные по восстановлению фенил-трет-бутилкетона при­ ведены в первой колонке в скобках), конфигурации продуктов оказались как раз теми, которые можно было предсказать на осно­ ваний модели 54 переходного состояния в предположенпп, что фепнл действует как R L ПО отношению ко всем алкильным груп­ пам от метила до ???ре???.-бутпла. Наблюдающиеся конфигурации

Таблица 5-7

А с и м м е т р и ч е с к ое восстановление нлкнлфенилкетоиов под действием реактива Гриньяра, полученного из (+) - (3 - алкнл - 6 - фешілзтилхлорндов а

В некоторых опытах применялись энангиомерные реактивы, причем образовы­ вался спирт, который является эпантномером приведенному в уравнении вверху табли­ цы. Результаты в таблице представлены так, как если бы во всех опытах использова­ лись реактивы с одинаковой конфигурацией. Поэтому все продукты имеют абсолютную S-(—)-конфпгурацпю за одним исключением, отмеченным в скобках. Этот продукт имел Я-(+)-конфпгурацп1о, противоположную топ, которая приведена ввепху таблицы. Если восстановление проводилось в ТГФ, то образовывался Я-(т-)-изомер; степень асимметриче­ ского синтеза составляла 4%.

б в Т рех опытах, проведенных в ТГФ при 0,35 и G13 °С, наблюдалась степень асимметрического синтеза 78, 75 п ид% соответственно.

продуктов также согласуются с конфигурациями, теоретически предсказанными в предположении, что существует сильное элек­ тронное отталкивание между феиильными группами, так что пере­

обычно более высокой стереоселективиостыо, наблюдающейся в этих реакциях, по сравнению с величинами стереоселективностп, приведенными в табл. 5-6.

Восстановление фенил-трет-бутилкетона под действием реак­ тива Гриньяра из ( + )-1-хлор-2-феиилпропаиа дает преимуществен­ но энантиомер, противоположный тому, который можно было