книги из ГПНТБ / Моррисон Д. Асимметрические органические реакции

бопильный атом углерода под углом несколько меньшим 90°, а вращение вокруг возникающей С—С-связи должно свести к мини­ муму пространственные взаимодействия, как показано на схеме 46 [46]. Однако трудно определить факторы, благоприятствующие преимущественному образованию 46 по сравнению с 47 (46 и 47 изомерны по возникающим а- и 6-хиралышм центрам). Ввиду столь больших затруднений в оценке стереохимии реакции в насто­ ящее время было бы нецелесообразно проводить дальнейшие теоре­ тические рассуждения о стерических и электронных взаимо­ действиях в переходном состоянии, которые контролируют ход асимметрических реакций Реформатского.

ского, и поэтому реакцию Дарзеиса целесообразно рассмотреть в тесной связи с этими реакциями. Имеется обзор по синтетическим аспектам конденсации по Дарзенсу [47], однако без каких-либо сведений о стереохимии реакции. Хотя работ по механизму реак­ ции опубликовано немного, классический стереохимический ход реакции был довольно хорошо изучен [48, 49] первоначально в работе, которую следует рассматривать как специальное изуче­ ние асимметрического синтеза на оспове этой реакции [34].

Ацетофеиои (37Б) и (—)-ментилхлорацетат (48) реагируют при действии mpem-бутилата калия с образованием глицидного эфира (50), который не выделяется, а восстанавливается далее под дей­ ствием литийалюминийгидрида с образованием (£)-(—)-3-окси- 3-фенилбутанола-1 (51) (35%-ный выход; 14—15% и. э.), конфигу­

4— 5% и. э.). Так как (—)-меитол и (-Ь)-борнеол имеют противо­ положный хиральный порядок групп R s , R M и R L у гидроксилсодержащего атома углерода, стереохимия этой реакции не сов­ местима с моделью, отвечающей правилу Прелога, а следует той же схеме, что и реакция Реформатского (разд. 4-3) и альдольная

конденсация (разд. 4-2), по крайней мере в пределах рассмотрен­ ных отих двух опытов. Диастереомерные промежуточные соедине­ ния, изображенные на схеме 49, образуются быстро и обратимо

148, 49], причем определяющей скорость стадией, а следовательно, и стадией, контролирующей асимметрический синтез, является превращение 49-^-50. Состав изомерных эпокисей 50 не изучен, но на основании других данных можно сделать вполне вероятное предположение, что продукт состоит в основном из смеси R, S- и S, Л-диастерсомеров. Какая из диастереомериых пар преобла­ дает, может быть установлено при рассмотрении «контроля пере­ крывания» [49] переходного состояния прп превращении 49 —>- 50, но будет ли R. 5-энаитиомер преобладать над S, Л-изомером, это определяется хнралытой Й*-группой. Переходные состояния 49А и 49Б представляют два пути реакции с низкой энергией, причем 49А приводит к z^uc-эпокиси, а 49Б — к mpawc-эпокиси. Бз'дет ли реакция, приводящая к z/uc-изомеру. быстрее или мед­ леннее реакции, приводящей к 7?гра»с-изомеру, определится раз­

ниже и, следовательно, продукт с 7?фа.кс-расположением фенильной и карбонильной групп должен преобладать в результате реакции.

Другое диастереомерное переходное состояние (49В) также приведет к тпранс-эпокиси, но с противоположной конфигурацией

будут различаться по своей энергии. Из данных по стереохимии продуктов можно сделать вывод, что состояние 49Б более выгодно, если правильны наши представления в оценке конкурирующих переходных состояний.

Основываясь на изложенных представлениях, можно видеть, что хнральность в других местах молекулы помимо карбинолыто-

го атома в эфире также должна оказывать значительное влияние на асимметрический синтез. Поэтому, пожалуй, и не удивитель­ но, что (—)-ментол и (+)-бориеол индуцируют возникновение одинаковой хнральности, несмотря на то что они имеют проти­ воположный хиральный порядок групп R s , R M и R L при гидроксилсодержащем атоме углерода.

меитативиым путем. Это превращение часто называют внутримоле­ кулярной реакцией Канниццаро. но ее можно рассматривать так­ же и как вариант бензильной перегруппировки [50], в которой

Результаты опытов с применением различных субстратов и мно­ гочисленных микробиологических систем, ферментов растительно­ го и животного происхождения приведены в обзорах [51, 531, и по­ этому здесь было бы нецелесообразно детально рассматривать обширную старую литературу в этой области. Было найдено, что большое число микробиологических ферментативных систем, вклю­ чая бактерии, дрожжи, внутриклеточные экстракты, ткани орга­ низма животных (мышц, печени, нервов), растительные материалы, такие, как соевая мука, и экстракты свежих растений, способны катализировать превращение метнлглиоксаля (52А) и фепилглиоксаля (52Б) в молочную и миндальную кислоты соответственно. В зависимости от примененной системы в продуктах может пре­ обладать любой энаптиомер, а избыток одного эпаптиомера может изменяться от 0 до 100%. хотя часто результаты ограничивались выходами в 70—90%. В большинстве случаев молочную кислоту выделяли из реакционной массы в виде цинковой соли путем осаждения и кристаллизации, а миндальную кислоту очищали перекристаллизацией. Поскольку при перекристаллизации воз­ можно фракционирование изомеров, то определение степени асим­ метрического синтеза на основании оптического вращения пере-

родпымн продуктами, то очевидно, что используемая ферментатив­ ная система оказывается не очень специфичной, хотя предпо­ лагается, что почти любой замещенный глиоксаль должен превра­ титься в соответствующую оптически активную сс-оксикислоту (например, под действием энергично ферментирующих дрожжей). В настоящее время известно, что эти превращения осуществляют­ ся под действием двух ферментов: глиоксалазы I и глиоксалазы П. Кроме этого, присутствует глутатиои, действующий в качестве кофермента в этой системе.

Было также показано с применением меченых атомов, что как в ферментативных [58, 59], так и в неферментативпых [60—62] внутримолекулярных реакциях Капниццаро водород растворителя не входит в а-положение в молекуле продукта. Поэтому установ­ лено, что эта перегруппировка как в ферментативных, так и в не­ ферментативпых процессах осуществляется путем внутримолеку­ лярного 1,2-сдвига водорода и что при этом отсутствуют енольиые промежуточные соединения (которые должны были бы привести к включению дейтерия или трития в молекулу продукта). На осио-

вапни этих данных можно сделать вывод, что ферментативный процесс включает в себя первоначальную реакцию замещенного глиоксаля с восстановленным глутатиопом (GSH) с образованием тиополуацеталя (54). Это промежуточное соединение 54 претерпе­ вает 1,2-сдвиг водорода под влиянием глпоксалазы I с образова­ нием а-окситиоэфира (55), который гидролизуется в присутствии тиоэстеразы глиоксалазы I I с образованием а-оксикислоты (53) и восстановленного глутатиопа. Контролируя конформациго суб­ страта, ферментативная система определяет, с какой диастереогопнон стороны карбонильной группы подходит водород при пере­ ходе от 54. к 55. Должны существовать разные формы этого фермента, чтобы можно было объяснить различные стереохимические результаты, полученные при использовании неодинаковых природных источников.

могут катализировать неферментативное превращение фенилглиоксаля (52Б) в миндальную кислоту (53Б). SH-группа при этом необходима, так как соответствующий метилтиоэфир или диметилсульфонийиодид не оказывают каталитического действия. Было высказано предположение, согласно которому эти катализаторы образуют сначала тиополуацеталь (56) с В-аминогруппой, располо­ женной таким образом, что она способствует удалению протона из

центром, и от возникающего хпралы-юго сс-оксицонтра в этих диастереомерных промежуточных соединениях. Асимметрический синтез должен произойти, если R-rpynna в глиоксале будет хиральной, одпако примеры такой реакции пока, по-видимому, еще ие описаны.

Аналогичной реакцией, но не внутримолекулярной, а межмоле­ кулярной, является реакция ацилоиновой конденсации. Бепзальдегид (25) в присутствии тиамннового аналога катализатора (6.1) превращается в оптически активный бензоин (62) [68]. Были полу­ чены две фракции кристаллов, первая с выходом 50% и0,77% и. э. и вторая с выходом 9,4% и 22% и. э. Химические примеры анало­ гичных смешанных конденсаций между ацетальдегидом и бепзальдегндом. по-впдпмому, отсутствуют, тогда как в биохимии эти

5

Перенос водорода от хпральных восстанавливающих агентов к ахпральным субстратам

Поипдорфу — Верлею

5-1.1. Введение

Реакции восстановления по Меервеппу — Поипдорфу — Вер­ лею рассмотрены в обзорах [1—3] с точки зрения их возможностей синтеза и стереохимии образования эритро- и шрео-изомеров. Согласно данным, приведенным в этих обзорах, асимметрическое восстановление по Меервеппу — Поипдорфу — Верлею было откры­ то Дерпнгом и Юнгом [4] и независимо от них Джекмепом. Миллсом п Шенноном [5]. Важность этого открытия в историческом плане для развития всей области асимметрического синтеза отме­ чена в разд. 1-1.

Как известно, в реакции восстановления по Меервейпу — Поип­ дорфу — Верлею осуществляется непосредственный перенос водо­ рода [4—10], что может быть представлено в общем виде уравне­ нием (1), в котором нзопроппловый спирт является растворителем, а пзопропплат алюминия — катализатором.

Как предполагается, эта суммарная реакция состоит из следую­ щих отдельных стадий. Первая стадия [уравнение (2)] — коорди­ нация кетона с алкоголятом; вторая стадия [уравнение (3)] — перенос водорода; третья стадия [уравнение (4)1 — выделение из комплекса образовавшегося ацетона и, наконец, алкоголиз [урав­ нение (5)1 вновь образовавшегося алкоголята под действием изопропилового спирта с образованием исходного алкоголята и выделением молекулы восстановленного субстрата.

и тем, что вновь образующийся алкоголят R2 CHOAI(OCHMe.2 )2 может сам оказаться вовлеченным в последующий перенос водорода, что приведет к образованию (R 2 CHO) 2 A10CHMe 2 и в конечном счете к ( R S C H 0 ) 3 A 1 . В этих уравнениях изопропилат алюминия