книги из ГПНТБ / Моррисон Д. Асимметрические органические реакции

атролактиновая кислота (

Р и с. 2-10. Асимметрическая реакция (5)-(—)-К-(а-метплбепзил)-беизоил- формамида.

больше дашіьіх, прежде чем делать какие-либо обобщения, касаю­ щиеся этой системы.

В табл. 2-7 представлены имеющиеся данные по асимметриче­ скому синтезу с использованием В-, у-, б- и других кетоэфиров. Р-Кетоэфиры с а-атомами водорода (№ 1 и 2) не дают продуктов присоединения при действии реактива Гриньяра вследствие проте­ кания гораздо более быстрой реакции енолпзацпи, поэтому сведе­ ния об асимметрическом синтезе в реакции этого типа отсутствуют.

Однако Маккензн 133] не установил наличия асимметрического синтеза (табл. 2-7, № 3 и 4) при использовании (—)-меп- тпл-а.ос-днметилацетоацетата, который не содержит а-атомов водо­ рода и поэтому не может еполпзоваться. Никаких количественных данных не было приведено; отмечено лишь, что наблюдаемое враще­ ние было невелико.

(—)-Ментил-4-оксопеитаиоат (табл. 2-7, № 6) и (—)-ментил- 4-оксо-4-феиилбутаиоат (№ 10) оба обнаруживают значительную степень асимметрического синтеза при обработке соответственно фенильпым и метальным реактивом Гриньяра. Полученные вели­ чины степени асимметрического синтеза (5—13 и 10—17%) ниже, чем величины, полученные для реакций аналогичных а-кетоэфиров (14—18 и 22—30%). Но даже и в этом случае степень асимметри­ ческого синтеза оказывается неожиданно велика, если учесть, что здесь имеются четыре атома, отделяющих возникающий хиральпый центр от первоначального хирального центра в эфире у-кетокисло- ты, тогда как в эфире а-кетокислоты имеется только два атома, разделяющих эти же центры.

Кроме того, представляет интерес тот факт, что степень асим­ метрического синтеза выше при атаке метального реактива Гринь­ яра иа фенилкетоэфир, чем при атаке феиилытого реактива Гринь­ яра на метилкетоэфир, как в случае а-, так и в случае у-систем. Как и следовало ожидать, взаимный обмен R-грунпами в реактиве

Гриньяра н в кетоэфпре приводит к образованию эиантиомерных продуктов.

Было осуществлено разделение 4-окси-4-фенилпентановой кис­ лоты [66], а исследование дисперспп оптического вращения [G7, 68] позволило предположить, что (—)-кислота [и родственный ей

(+)-лактон] имеет ^-конфигурацию (рис. 2-11). Можно полагать,

кислоты исходя пз (—)-ментплового эфира у-кето-у-феншшасляпой кислоты.

что это же справедливо и для (—)-5-окси-5-фепилгексаповой кис­ лоты и соответствующего ей (+)-лактона. Если это так, то преиму­ щественная атака па у- и 6-кетогруппы в соответствующих (—)- ментоловых эфирах происходит с одной и той же стороны. Однако из-за недостаточного количества данных модель конфигурацион­ ных корреляций для этих реакций построить не удается.

Сравнение степеней асимметрического синтеза для у- и 5- кетоэфиров не может быть осуществлено. Величины, приведенные в примерах № 7 и 12, отвечают максимальным значениям, рассчи­ танным па основании данных по эпаитпомерному разделению [34] 5-оксп-5-фенилгексаиовой кислоты (лактои имел [а]"„ +15.67°). Однако эти величины могут не отвечать максимальному значению удельного вращения, которое предполагается па основании вели­ чины [ос]^6 +61,9°, найденной для лактона 4-окси-4-фенилпентано- вой кислоты.

В случае (—)-ментиловых эфиров е-кетокислот оптическое вращение образующейся е-оксикислоты было в пределах ошибки измерения; i-кетоэфиры, в которых кетоиную и эфирную группы разделяют восемь метиленовых групп, дают рацемические про­ дукты.

Бови, Рейд и Тернер [69] полагают, что электронное индуктив­ ное взаимодействие должно ослабляться двумя входящими метилеповымп группами, и, следовательно, эти результаты представ­ ляют собой доказательство неправильности представлений об «асимметрической индукции», выдвинутых Маккеизи.

Последние примеры в табл. 2-6 уже рассматривались (разд. 2-1). Боннер полагал, что электронное индуктивное взаимодействие должно передаваться через сопряженную систему. Неудачу в осу­ ществлении асимметрического синтеза в случае (—)-ментил-?г- бензоилбеизоата поэтому следует рассматривать как доказательство

з

Реакции ахиральыых реагентов с хиральными альдегидами и кетонами

3-1. Введение

Асимметрический синтез (рис. 3-1), происходящий при взаимо­ действии ахиральпых реагентов (1) и хиральных альдегидов и кетоиов (2) в условиях кинетического контроля с образованием смесей диастереомерных продуктов (3), относится к тому же основному типу многочисленных асимметрических синтезов, что и рассмотрен­ ные в гл. 2 асимметрические синтезы на основе эфира атролактиповой кислоты. Однако в противоположность реакциям кетоэфпров

реакции с участием альдегидов и кетонов имеют некоторые особен­ ности, которые заставляют выделять их в особый вид реакций и потому рассматривать отдельно. Например, хиральный центр в соединении 2, находясь обычно рядом с карбонильной группой, приводит к осуществлению процесса так называемой «1,2-асим- метрической индукции», тогда как в случае беизоилформиатов хиральный центр и карбонильная группа отделены друг от" друга карбонильной функцией, в результате чего осуществляется «1,4- асимметрическая индукция». Кроме того, отсутствует общая химическая стадия, аналогичная гидролизу в случае эфиров атролактиновой кислоты, для удаления индуцирующей хиральиой группы (R*) из молекулы продукта. Наконец, в основе интерпре­ тации асимметрического синтеза атролактииовои кислоты лежит правило Прелога, тогда как при интерпретации реакций нуклеофильного присоединения к хиралы-шм альдегидам и кетонам ранее пользовались преимущественно правилом Крама.

Согласно нашему определению (разд. 1-2), реакции, в которых исходят из рацемических соединении, нельзя рассматривать как асимметрический синтез. Тем не менее, когда стали доступны соответствующие методы анализа, такие реакции могут при опре­ деленных условиях дать в основном ту же информацию, что и реак­ ции, в которых взаимодействуют хпральные реагент или субстрат. Нам кажется целесообразным рассмотреть в следующем разделе реакции с использованием рацемического субстрата вместо дан­ ных, которые получают в действительном асимметрическом сиптезе с хиральным субстратом. Однако огромное число реакций этого типа, в которых субстраты рацемические, исключают возможность их детального рассмотрения. Применение хиральпого субстрата имеет несколько преимуществ: он может быть использован, чтобы однозначно продемонстрировать, что во время реакции ие происхо­ дит рацемизацпп индуцирующего центра * ) ; это может быть осо­ бенно ценным при изучении стереохимии диастереомерных про­ дуктов, как, например, в тех случаях, когда один из продуктов

и в качестве основы для разработки аналитического метода при определении стереоселективности реакции. Несмотря на те пре­ имущества, которые дает использование хиральпого субстрата, дополнительные трудности, связанные с получением таких хиральных веществ, заставляют пользоваться во многих исследованиях рацемическими (и, следовательно, ахиралыгамн) веществами.

Рассмотрим восстановление рацемического 2-метилцпклопен- танона (4) под действием литийалгомипийгидрида с образованием смеси рацемических продуктов: транс-5 и цис-5 (рис. 3-2). Было

*) Рацемизация может остаться незамеченной, когда применяют раце­

восстановлению действием литийалюмипийгидрида чистый энантиомер S-4, то образуются эпимерные карбинольї S,S-5 и S,R-5 в том же соотношении (т. е. 50% н.э.). Таким образом, видно, что для определения стереоселективности совсем не обязательно работать с оптически активными веществами при условии, что в распоряжении имеются соответствующие методы разделения (или анализа) и идентификации компонентов рацемических продуктов.

Как показано, на примере восстановления холестанона (разд. 1-3), исходный индуцирующий центр в субстрате, содержащем карбонильную группу (R* на рис. 3-1), совсем не обязательно уда­ лять после реакции, как этого требует классическое определение асимметрического синтеза по Марквальду для того, чтобы данную реакцию можно было бы считать асимметрическим синтезом. Однако рассмотрение целесообразно начать с примера, отвечающего опре­

карбонильной группы с образованием смеси эпимерных этил-

В реакции 6 -> 7 прохиральный карбонильный центр превра­ щается в хиральный центр под влиянием асимметрического центра, имевшегося в соединении 6. Далее при переходе от 7 к 8 исходный индуцирующий асимметрический центр разрушается в результате окисления с образованием ахиралыюй кетогруппы, благодаря чему с определенностью можно утверждать, что произошел асим­ метрический синтез.

Если поменять порядок введения групп, т. е. этилкетои, ана­ логичный соединению 6, обработать реактивом Грииьяра, содер­ жащим феиильную группу, то вместо Л^-диастереомера обра-

зуєтся преимущественно Д.Л-диастереомер, а после окисления вме­ сто S-(—)-8 образуется R-(-\-)-8. Очевидно, что этот вид асимметри­ ческого синтеза очень напоминает асимметрический синтез атролактиновой кислоты, ио в данном случае индуцирующий центр.

непосредственно связан с центром, который в переходном состоянии превращается в новый хиральпый центр. Простран­ ственные и диполярные взаимодействия между группами при этом должны быть более непосредственными, чем в случае асимметри­ ческого синтеза эфира атролактнповой кислоты, в котором оба центра отделепы друг от друга карбоксильной группой, и поэтому здесь следует ожидать повышенной стереоселективпости.

Правило Крана [10], которое используется для стереохимических корреляций большого числа реакций 1,2-асимметрического присоединения главным образом металлооргапических соедине­ ний и комплексных гидридов металлов к альдегидам и кетонам, утверждает, что в некаталитических (кинетически контролируе­ мых) реакциях типа реакции 9 —>-10 будет преобладать тот диастереомер, который образуется в результате подхода присоединяю­ щейся группы ( R " в реагенте R "Z) с пространственно менее затруд­ ненной стороны двойной связи, причем поворотная коиформацпя по С—С-связи должна быть такой, чтобы двойная связь прикрыва­ лась двумя группами ( R S и R M ) , связанными с асимметрическим центром и оказывающими наименьшие пространственные затрудне­ ния * ) . Проекция по Ньюмену для этой модели (11) показана на схеме рис. 3-3 [11].

*) В широком использовании этой корреляции можно убедиться, если учесть, что спустя 12—15 лет после опубликования первой статьи Крама только за трехлетний период, с 1964 по 1966 г., было выполнено 50 работ, использовавших развитые в этой статье представления.