Файл: Моррисон Д. Асимметрические органические реакции.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 268

Скачиваний: 0

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

экваториальной 6-формы. В растворе в абсолютном метаноле при комнатной температуре равновесная смесь состоит из 45% а- и 55% (З-о-глюкозы. Если реагенты имеют подвижную структуру молекулы в противоположность жестким циклическим структурам декалона-1 и D-ГЛЮКОЗЫ, ТО получаются точно такие же результа­ ты. Например, Маккензи и Смит [97] изучали мутаротацию мен-

тил-сс-хлорфенилацетатов. (—)-Ментнловый эфир (45А),

приготов­

ленный из (+)-а-хлорфенилуксусной

кислоты

(\а]}1

+155,8°),

имел [а]о +

5,7°, а эфир

45В из (—)-кнслоты

имел

[ а ] л

—150,1°,

тогда как эфир, приготовленный из

рацемической

кислоты,

имел

[а]г)—72,2°.

Омыление

любого

из

этих

 

эфиров

дало

ос-хлорфенилуксуснуго кислоту с [а]л

от —1.G до —2,2°. Эти

результаты

казались

совершенно

необъяснимыми

в то

время.

 

 

О

OR*

 

О ч

OR*

 

О,

OR*

 

 

 

 

% С /

 

он-

-

с

 

 

V

 

 

 

 

 

 

CI — С — Н

н.о

 

ІІ

 

 

I

 

 

 

 

 

 

I

 

 

/

ч

 

Н — С

— CI

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

Ph

 

 

CI

Ph

 

 

Ph

 

 

 

 

 

 

45А

 

 

 

45Б

 

 

45В

 

 

 

 

 

R''=(-)- пен

тил

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Несколько капель основания, добавленные к раствору

любого

чистого

диастереомера,

давали

в течение непродолжитель­

ного времени раствор с одним и тем

же удельным вращением

([cc]D —86.5°,

что

отвечало 18%-ному

избытку

 

(—)-изомера).

Маккензи и Смит предположили, что при этом наступает равно­ весие, приводящее к образованию неравных количеств обоих диастереомеров 45А и 45В (через форму, которую мы теперь изо­ бражаем как енол или енолят-анион 45Б), и что а-хлорфенилаце- тат в значительной степени рацемизуется при омылении.

Причины стереохимической лабильности асимметрического центра не всегда понятны. (—)-Мептилбеизоилформиат (46Б) при растворении в этаноле (по не в эфире) претерпевает мутаротацию. Этот факт, который ранее служил доказательством справедливо­ сти представления об «асимметрической индукции» по Маккен­ зи [98], был более логично объяснен Джемисоиом и Тернером [99] образованием в растворе в неустановленных концентрациях диастереомерных полуацеталей (46А и 46В).

 

 

 

ч

сI / OR*

О

OR*

О

с

OR*

ОЧ

V

 

НО — C ^ O E t

 

с=о

I

 

 

ЕЮ*— С - "ОН

 

Ph

 

 

Ph

 

 

 

Ph

 

 

46Л

46Б

 

 

46В

 

Я* = (-)-

 

менти/і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2-Октилфениясульфоксид дает нам необычный и крайне по­ учительный пример. Он содержит два центра асимметрии: один — атом углерода и второй — атом серы. При действии на него соля­ ной кислотой в диоксаие Мпслоу и сотр. [100] обнаружили, что

центр

асимметрии

зга атоме серы может эпимеризоваться (Л, S-

47 А ^

R, R-47B)

через ахиральный центр «SC12» в соединении 47Б

без затрагивания асимметрического атома углерода с образовани­

ем смеси R, S-(—)-47A

и R, R~(-\-)-47B

состава 54 : 46.

При исполь­

зовании

тре/м-бутилата

калия в

диметилсульфоксиде Крам

и Пайн

[101] показали,

что может

эпимеризоваться

углеродный

центр (S,

R-47A

R, RA7B) через карбанион (47Г)

без затраги-

н

о

 

H

CI

Т

!

 

1 т

- C - S - P h

Св Н,3

1 1

—С—S—Ph

 

I

I

R.S-(-)-4?A(54Me

-

%)

Me CI

Me ••

 

47Б

трет-ЪиО'

 

 

!

Ї

 

 

CR H, —C—S—Ph

C 6 H , 3 — C - S - P h

 

I

I

I I

 

 

0

 

Me О

H

 

 

47Г

S,R-(+)-4?A

(62%)

 

 

 

H

••

 

CS H,:

!

\

 

- C - S - P h

 

і

і

 

 

Me О

(46%)

R,R-{ + )-478

 

 

H

••

 

mpem-RuO'

I

1

 

і

I

 

Me О

Я.Я-(+)-473(Зв%)

ваиия

асимметрического

атома серы, с образованием

смеси

S,R-

(+)-47А

и R, R-(+)-47B

состава 62 : 38.

В любом

случае

S,R-

или Л,^-диастереомер

термодинамически

более устойчив,

чем

R,R-

или 5,5-диастереомер.

 

 

 

В идеальном случае соотношение изомеров в обоих опытах должно быть одним и тем же, по применение различных раствори­ телей легко могло вызвать наблюдаемое различие.

l-4:.3t. Обратимая, изомеризация по двойной связи

Изомеризация по кратной связи C==N или N = N в особых условиях может приводить к рацемизации или мутаротации. То же наблюдается и в случае связи С = С, обычно при фотохимиче­ ской активации. Оксим циклогексанонкарбоновой-4 кислоты (48) существует в энантиомерных формах (48А и 48Б) благодаря затру­ дненному вращению по двойной связи С = N оксиминогруппы [102]. Если водный раствор этой рацемической кислоты обрабо-

, о н

н о .

н соон

н соон

48А

48Б


тать

хшшдииом. то выпадает одна форма соли с выходом свыше

8 0 % .

Исходная кислота была регенерирована в виде раствора

и в форме натриевой соли имела максимальное вращение [M]D —91°. Эта натриевая соль в водном растворе имеет период полупревра­ щения 24 мин при 20 °С, а в растворе 0,1 н. гидроокиси натрия

—21 ч при 20 °С. Обработка исходного раствора соединения 4S бруцпиом дала соль, пз которой могла быть получена энаптиомерная кислота в виде раствора ее натриевой соли.

1-4.4. Кинетически контролируемые асимметрические превращения

Четвертый общий метод получения хпральных соединений — кинетически контролируемые асимметрические процессы — пред­ ставляет наибольший интерес с точки зрения выяснения механиз­ ма реакции, так как дпастереомериыо переходные состояния или промежуточные образования (включая комплексы и сольваты)

 

 

 

Продукты

 

Лоордината

реакции

>-

Р и с. 1-3. Изменение

потенциальной

энергии

вдоль координаты реакции

для кинетически

контролируемых

асимметрических превращении.

являются контролирующими факторами в стереохимическом ходе реакции. В этих процессах свободные энергии реагентов в основ­ ном состоянии для конкурирующих направлений процесса дол­ жны быть идентичны (AG0 = 0). Различаются только свободные энергии активации (AG^) для обоих направлений процесса: сте­ пень асимметрического превращения зависит только от разницы свободных энергий ( A A G ' ) конкурирующих процессов. Схема потенциального профиля пути реакции, представляющая такие кинетически контролируемые асимметрические процессы, изобра­ жена на рис. 1-3, на котором реагенты соединены с продуктами двумя потенциальными кривыми для диастереомеров. Для всех кинетически контролируемых асимметрических превращений реа­ генты имеют одинаковую свободную энергию в основном состоя­ нии (т. е. AG0 = 0). Это условие выполняется при протекании реакции по одному из двух путей. Либо рацемический^ субстрат


(—А) ( + А ) реагирует с хиральиым реагентом (R*) через два кон­ курирующих диастереомерных переходных состояния n C ( _ A ) R * и lIC(.j.A )R * [свободные энергии эпаптиомеров (—А) и ( + А ) всегда идентичны в ахиральпом окружении], либо один ахиральный суб­ страт (В)(или ахиральная группа в хиральной молекуле) реаги­ рует с хиральиым реагентом (R*) через диастереомериые переходные состояния.

 

A ( _ , + R*

— > [ П С ( _ Д ) і г ; 1 ; ]

— »

продукты

 

 

A ( + , - f R *

— > [ П С ( + А ) Й * ]

— >

продукты

 

Свободные энергии в

 

основном

состоянии

для продуктов

в этой

схеме не рассматриваются. На рис. 1-3, ^1 свободная

энер­

гия в

основном состоянии продукта,

который

образуется

через

 

j

>

[ П С ( _ В ) 1 1 * ] — >

продукты

 

 

 

B + R*

 

 

 

 

 

 

 

 

'

>

[| I C (-;-B)R*l

 

продукты

 

 

переходное состояние с более высоким уровнем энергии, представ­ лена кривой с более высокой свободной энергией, чем в случае продукта, который образуется через энергетически более низкое переходное состояние. Однако это ие является необходимым усло­

вием,

и, действительно, очень часто реакция протекает иначе

(рпс.

І-3, Б). Очень хорошо изученным исключением является

тип асимметрического синтеза «с самопожертвованием» (разд. 1-1, формулы 1 2—^-3), в котором для продуктов, образующихся из обоих переходных состояний, свободные энергии в основном состоянии одинаковы (рис. 1-3, В).

То, что свободные энергии в основном состоянии реагентов одинаковы, а также тот факт, что R* может либо быть хиральиым реагентом, либо оказывать хиральное физическое воздействие, позволяет выделить четыре типа кинетически контролируемых

асимметрических

процессов:

 

а) Процессы, в которых протекает преимущественное превра-

щеиие

одного

энантиомера рацемического субстрата

с хираль­

иым

реагентом,

обычно называют кинетическим

разделением

(разд.

1-4. 4а)

или в некоторых случаях асимметрическим разло­

жением.

б) Реакции ахирального (но прохиралыгого) субстрата с хи­ ральиым реагентом или реакции ахиралы-юй (ио прохиральной) группы в хиралыюм субстрате с ахиральпым реагентом с образо­ ванием хиралыюго продукта обычно называют асимметрическим синтезом (разд. 1-4. 46).

в) Реакции, в которых происходит преимущественное разру­ шение одного изомера в рацемической паре под влиянием физиче-