книги из ГПНТБ / Моррисон Д. Асимметрические органические реакции

Для реакции Меериейиа — Поппдорфа — Верлея восстанов­ ления замещенных беизофеиопа при взаимодействии с дилтилкар­ бинолом была найдена константа р уравнения Гаммета, оказавшая­ ся равной 1,296 |15]. Таким образом, повышенный положительный заряд на карбонильном атоме углерода в бензофенопе способ­ ствует реакции. Это подкрепляет вывод о тоді, что атом водорода с его парой электронов переносится в виде гидрид-иона.

контролироваться, равновесие наступит, как только реакция дойдет в конечном счете до соотношения энаитиомеров 50 : 50. Таким образом, теоретически количественную оценку стереоселсктнвности в различных реакциях восстановления по Меервейпу — Поппдорфу — Верлего следует проводить путем обратной экстра­ поляции па стереохимический состав первоначально образовав­ шегося продукта. Обычно этого не делали, и поэтому имеющиеся данные не всегда могут быть использованы для количественной оценки.

5-1.2. Стереохимнческая модель переходного состояния

Стереохимический ход асимметрического восстановления по Меервейпу — Поппдорфу — Вср.тсю целесообразно представлять так. как показано на рис. 5-1.

В этом случае хиральпый восстанавливающий агент 7 получен из (£)-(+)-метилизопропилкарбииола; субстратом служит метплциклогексилкетон (8). В моделях переходного состояния [9 А и 9Б) изображен только один из нескольких (вероятно, трех) имеющих­ ся в полимерных алкоголятах атомов алюминия, а другие, кото­ рые не показаны на схеме, комплексуются с обеими OR-группами. Если OR-группы в 9А и 9Б. которые непосредственно не входят в шестичлеппый цикл переноса водорода, являются хиралышми, то они окажут влияние и на стереохимический результат реакции; однако это будет уже второстепенным влиянием по сравнению с влиянием хирального алкоголята, участвующего в переносе водорода, как изображено на схемах 9^4 и 9G. Логично предполо­ жить, что переходное состояние 9/J, в котором меньшая метильпая группа реагента находится рядом с большей циклогексильпой группой кетона. а большая изопропильпая группа реагента находится рядом с меньшей метилыюй группой кетона, будет более предпочтительным по сравнению с диастореомерпым переход­ ным состоянием 9А, в котором обе большие группы и две меньшие группы находятся.в заслоненной конформации. Таким образом, когда исходят из алкоголята алюминия, полученного из (•?)-(+)- метилизопропилкарбинола 7, можно ожидать, что преобладающим

5-1.3. Реакции восстановления под действием хпральиых алкоголятов алюминия

Реакции восстановления, представленные в табл. 5-1, были проведены с применением избытка хирального спирта с каталити­ ческими количествами алкоголята алюминия в условиях равно­ весия, которые не являются строго сопоставимыми. В связи с этим

невозможно сделать окончательные выводы при рассмотрении количественных данных. Вполне вероятно, что отсутствие стерео­ селективности в опытах № 3 и 4 является следствием рацемизации, наступившей в результате установления равновесия.

Результаты опытов № 6 и 7 получили Бейкер и Лини [16], пытавшиеся провести первое асимметрическое восстановление по Меервейну — Лоиндорфу — Верлего, о чем уже упоминалось во введении (разд. 1-1). В качестве восстанавливающего агента при­ менялся алкоголят алюминия, полученный из первичного спирта

(—)-2-метилбутанола-1, в котором хиральиый центр находится в lj-положении по отношению к атому кислорода. Вследствие этого хиральиый центр не входит в шестичленный цикл в процессе пере­ носа водорода и поэтому имеются два диастереотопных атома водо­ рода, находящихся в й-положеиии к атому алюминия, причем лю­ бой из них может быть вовлечен в стадию восстановления (ср. фор­ мулы 12А и 12Б, где Rs должна быть атомом водорода, a R£ дол­ жна включать хиральную группу).

Это как раз та ситуация, которая более подробно рассматривает­ ся в связи с аналогичными реакциями восстановления под дей­ ствием реактивов Гриньяра (разд. 5-2). Описаны реакции асим­ метрического восстановления по Меервейну — Поппдорфу — Вер­ лего с применением этого реагента [17], однако они требуют провер­

Реакции асимметрического восстановления под действием алко­ голятов нашли наиболее интересное применение для получения оптически активных первичных а-дейтероспиртов [7, 18—22]. Алкоголяти магния оказались более удобиыми реагентами для этой цели, чем алкоголяты алюминия, причем наиболее широко изучен изобориилоксимагпийбромид (15) [18—24], полученный при взаимодействии (—)-изоборнеола (14) в эфире с реактивом Гринь­ яра. Восстановление (+)-камфоры (13) литийалюмииийгпдридом приводит с хорошим выходом к (—)-изобориеолу с примесью около 10% эпимериого бориеола. Поскольку борнилоксимагнийбромид не является восстанавливающим агентом в этих условиях [24], то для получения магниевой соли можно непосредственно использо­ вать смесь изоборнеол — борнеол (90 : 10); при желании можно удалить большую часть бориеола хроматографически на окиси алюминия [25]. В этом варианте реакции восстановления по Меер­ вейну — Попндорфу — Верлею алкоголят не является катализа-

тором и берется в избытке. Реакция с альдегидами протекает при комнатной температуре, и установление равновесия в значитель­ ной степени способствует образованию камфоры. Рацемизация

OMgBr + RH

15

вследствие обратной реакции протекает в минимальной степени, если для реакции подобрать соответствующие условия. Иа рис. 5-2 дана схема восстановления дентеробепзальдсгида (/6') в бепзило- вый-la-D] спирт, в котором содержание /? - ( — ) - Ю превышает содержание ( 5 ) - ( + ) - Л 9 (45% н.э.).

Атом углерода С-2. с которым связан гндроксил в пзоборнилоксипропзводиом. экранирован с одной стороны четвертичным,

R L - r p y n n o u , а с другой стороны связан с вторичным метиленовым атомом углерода (С-3), который можно рассматривать как группу R s . Тогда переходное состояние с пониженной энергией должно быть представлено схемой 17А (в которой атом дейтерия субстрата находится против С-1, а фенил — против С-3), а не схемой 17Б (на которой изображена противоположная конформация). И дей­ ствительно, после гидролиза соли со структурой 18 А в избытке (41—45% и.э.) образуется как раз (й)-(—)-эпаитиомер (табл. 5-2, № 5, 6).

неооходпмостыо получать в изоытке те или другие эпаптиомерные продукты (табл. 5-2, № 2, 3). Кроме того, абсолютные величины стереоселектпвиостп в таких случаях не обязательно будут одина­ ковы. Тем не менее, количественную разницу, наблюдавшуюся в примерах № 2 и 3, нельзя рассматривать как меру стереоселек­ тпвиостп, так как реакции являются равновесными и могут про­ текать в несравнимых условиях. Еще большая разница наблюда­ ется между опытами № 1 и 2 (которые согласно принципу симмет­ рии должны приводить в идентичных условиях к одинаковым величинам стереоселектпвиостп) по сравнению с опытами № 2 и 3.

Интересное использование асимметрического восстановления под действием пзоборнилоксимагиийбромида-[2-В], .75-I2-D] заклю­ чалось в оценке стереохнмического хода ферментативной реакции декарбоксплироваипя аминокислот [22] (рис. 5-3]. Восстановле­ ние 72-метоксифепилацетальдегида (20) под действием хирального

сно

он

I

° / ^ C H 2 ^ O V O C H '

СООН I

H 2 N ^ CI — Н

Р и с. 5-3. Установление стереохнмического хода реакции декарбоксплиро ­ ваипя аминокислот, катализируемой аминооксидааоіі.

реагента 75-[2-D] через переходное состояние 21 дало (—)-н-меток- сифенплэтанол-11-D] (22), который, согласно принятой интерпре­ тации этой реакции, должен иметь абсолютную ^"-конфигурацию. В результате указанной последовательности реакций, которая включает одну инверсию конфигурации при обработке тозилата азидом натрия, (£)-(—)-карбииол 22 превращен в (7?)-тирамин- [a-D] (24). Путем сравпепия скоростей катализируемого амииооксидазой окисления этого изомера и амина, полученного путем

ферментативного декарбоксилироваыия тирозина (25) в D 2 0 . уста­ новлено, что оба соединения идентичны и декарбоксилирование протекает с сохранением конфигурации.

Прекрасным примером применения этой реакции асимметриче­ ского восстановления служит установление конфигурации хиралъ­ ных цис- и нірамс-4-метилциклогексилидепуксусньіх кислот [25] (ср. разд. 9-2.3, рис. 9-8).

В табл. 5-3 приведены результаты, полученные Вавоном и Антонинп [23], по восстановлению фенилглиоксиловой кислоты и неко­ торых родственных производных под действием, избытка некоторых хиралъных алкоксимагииевых реагентов класса терпеноидов.

Стереохимия в примерах реакций № 1, 2 и 4, где образовыва­ лась миндальная кислота, была правильно предсказана на осно­ вании анализа, представленного па рис. 5-4, в предположении то­ го, что СООН-группа (фактически группа COOMgBx) проявляет себя как группа меньшая, чем фенильная.

Восстановления почти не наблюдается при применении борнилоксигруппы (26Б), вероятно вследствие того, что водород слишком

26Г

(+)- неоментокси

Р и с. 5-4. Предпочтительные переходные состояния при переносе водорода

вреакции восстановления но Меервейну — Понндорфу — Верлею под

действием бромомагнпевых алкоголятов: (—)-пзоборнеола, (—)-борнеола, (—)-меитола, (-г-)-неомеитола.

сильно экранируется метилыюй группой при С-9. Аналогичные результаты наблюдались при асимметрическом восстановлении под действием реактива Гриньяра с использованием подобной системы (разд. 5-2). Абсолютная конфигурация а-окси-а'-нафтил-

Таблица 5-3

В о с с т а н о в л е н ие арилглиокенловой кислоты н ее производных под действием алкокснмагшіііброміїдов Л

ОО

Данные взяты из работ [23, 2--І].

б Общий выход был почти равен пулю, поэтому протекание асимметрического син­ теза установить не удалось.

| ! Если предположить, что (-;-)-<х-оксифеншіуксуснап кислота н (-)-а-оксп-а-паф- тплуксуеная кнелста имеют противоположные знаки вращения, но одинаковую 5'-кон- фнгл'рацпю, то результаты, приведенные в примерах № 5 - 7 , согласуются с данными Л» 1 п 2*).

г Эти реакции «двойной асимметрической индукции» рассмотрены в разд. 5-3.1.

уксусной кислоты твердо не установлена * ) ; следовательно, выводы о стереохимическом ходе реакций № 5—7 можно рассмат­ ривать лишь как предварительные. Очень низкая степень асим­ метрического синтеза в опыте № 5 не позволяет сделать оконча­ тельные выводы на основании знака оптического вращения продук-

*) В своей книге Клабуновскпіі [27, 28] указывает па то, что сс-окси- а'-иафтнл уксусная кислота н а-окспфеннлуксуснан кислота, имеющие одпи п тот же знак вращения, обладают противоположными конфигурациями. Доказательства этому не приведены, но, по-видимому, такое утверждение может быть сделано на основании данных, приведенных в табл. 5-3.