книги из ГПНТБ / Моррисон Д. Асимметрические органические реакции

рациями образуются в избытке в этих хотя и различных, но в из­ вестной степени родственных реакциях.

Реакции соединения 83 или 84 с метилениодидом и с комплек­ сом, полученным из диэтнлщшка с (S)-(—)-лейцином, дают опти­ чески активные продукты с неопределенной оптической чистотой

низм этой реакции, вероятно, аналогичен синтезу Симмонса — Смита.

Хелат 87, полученный из (S)-(—)-ос-метилбензиламина, сали­ цилового альдегида и Си2 + -иона, использован для осуществления реакций асимметрического присоединения и введения диазоал-

H \ Me

Ph

87

в стироле в присутствии 87 образуется с прекрасным выходом смесь цис- (88) и транс-(90) этил-2-феиилциклопропапкарбокси- латов. После разделения (ГЖХ) и гидролиза эти диастереомерные эфиры давали соответствующие оптически активные кислоты

(—)-эиаптиомера. цис-Кислоіа 89 имела ЫЬб —2,81° (с 50,5; СНС13 ), но ее конфигурация и энантиомерный состав были неизвестны.

Аналогичным образом, mpawc-1-фенилпропен (92) и диазометаи образуют (1 R,2R)-(— )-93 (приблизительно 8% и. э.). Обра­ ботка цис,транс,яі^акс-цйклододекатриена-1,5,9 (94) диазометаном в присутствии 87 дала оптически активное циклопропаповое производиое (95), которое после гидрирования приводит к лево-

вращающему, 96 ([cc]D —1,18°). Последнее соединение получено, кроме того ( [ a ] D —0,29°), в результате аналогичного присоеди­ нения диазометана к /тгрякс-циклододецепу (97). Конфигурации

этих соединений не известны. Асимметрические внутримолекуляр­ ные реакции присоединения этого же типа были осуществлены

и с соединениями 98 и 100 [76]. Было установлено, что энантиомериая чистота соединения (—)-(99) составила максимум 8% конфигурация 99 и энантиомерная чистота 101 не известны.

С»Ph

CHN2

о

100

Асимметрическая реакция расширения цикла на примере рацемического 2-фенилоксетана (102) с образованием оптически активных цис- и /тгракс-З-феиилтетрагидрофураи-2-карбоксилатов (ЮЗА и 103Б) осуществлялась с применением того же хирального катализатора 87 и метилдиазоацетата. Удельные вращения соеди­ нений 103 и 104 составляли величину порядка 4—6°, но энантио­ мерная чистота и конфигурации продуктов были неизвестны.

Реакцпонноспособпып хпральиый комплекс, образующийся в ре­ зультате пуклеофплыюй атаки диазоацетата па хелат с после­ дующим удалением азота, был предположен в качестве источ­ ника карбеиа в этих реакциях. В то же время комплекс па основе хелата дназоацетат — ион меди может реагировать с олефииом с одновременной потерей азота.

Разложение 2-этил-1-диазобутана, катализируемое серебря­ ными солями хпральных карбоповых кислот, в присутствии

(5)-а-метилбегонламппа и иона серебра (в отсутствие попа серебра реакция не идет) или при термическом разложении этого же соеди­ нения в присутствии (5)-этиллактата или (.й)-бутилтартрата дает оптпческп активный трянс-1-этил-2-метилциклопропан в резуль­ тате внутримолекулярного внедрения промежуточно образующе­ гося карбенопда [77]. Образуются продукты с очень низким удель-

пым вращением. Тот факт, что индуцируется оптическая актив­ ность, хотя и в небольшой степени, но-виднмому, указывает на то, что хпральиый присоединяющийся реагент является ком­ понентом диастереомерных переходных состоянии, входя в их состав в результате внутримолекулярной реакции внедрения, так как промежуточно образующийся карбеп сам по себе ахиралеп.

6-3.2. Реакция Дильса — Альдсра

Оптически активные эфпры фумаровой кислоты реагируют с бутадиеиом-1,3 с образованием диастереомерных эфиров опти­ чески активиойциклогексен-4-дикарбоиовой-1,2 кислоты (рис. 6-18). Хотя Королев и Мур [78], которые впервые изучили эту реакцию, сообщили, что ди-(—)-ментилфумарат (7.07) после гидролиза при­

ностью омылить. Чтобы избежать кинетического разделения, смесь эфиров(205) была восстановлена под действием литийалгомииийгидрида. Было показано, что в избытке образуется левовращающий R,R-(—)-диол (110) (1,3% и. э.). Изучены и другие при­ меры реакций Дильса — Альдера, результаты которых приве­ дены на рис. 6-19. Во всех случаях, кроме последнего, приме­ нялся хпральиый диепофил.

Подробное исследование реакции бутадиена с (—)-мептилфу- маратом [80] показало, что реакция чувствительна к условиям

ее проведения. Некатализируемые реакции, проводимые в среде бензола при 26—180 °С, приводят к продуктам, избыток энантпо-

образовавшимся в результате восстановления промежуточных эпимерных эфиров при действии литийалюминийгпдрида. Степень асимметрической реакции возрастала очень мало с повышением температуры, в то время как общий выход аддукта диенового синтеза убывал, по-видимому, вследствие заметной полимериза­ ции при повышенных температурах.Введение кислот Льюиса в реак­ цию асимметрического циклоприсоединения бутадиеиа-1,3 к ди-

(—)-ментилфумарату резко изменяет картину (табл. 6-8). При этом существенно возрастает степень асимметрического синтеза, а хиральиость продукта 110, полученного в результате катали­ зированных реакций, изменяется на противоположную по сравне­ нию с иекатализируемой реакцией.

Аналогичное исследование с циклопентадиеном и (—)-ментил- фумаратом или с различными хиральными акрилатами в каче­ стве исходных подтвердило общую закономерность, согласно кото­ рой в катализируемых реакциях наблюдается более высокий энантиомерный выход, а кроме того, обнаружилось также то, что обращение хиралыюсти продукта происходит не всегда (табл. 6-9

тогда как при гораздо более низкой температуре эта же реакция, катализируемая добавкой А 1 С 1 3 - O ^ H s ^ , приводит к право­ вращающему 115 [83]. Это аналогично наблюдению, которое сде­

Таблица 6-8

Каталіітнческніі асимметрический диеновый синтез по Дильсу — Альдеру при взаимодействии (—)-днментнлфумарата с бутадиеном-1,3 [80]

продукта некатализируемой реакции была одной и той же в раз­ личных растворителях (например, уксусной кислоте, ацетонитриле, бензоле и ССЬ,) [79, 80].

Хпральные акрилаты (табл. 6-10) и циклопентадиен реагируют с образованием (в результате последующего восстановления под действием литийалюминийгидрида) двух хиральных продуктов 116 и 117. эндо-Аддукт 116 образуется в катализируемой реакции с более

*) Возможно, что кислот а Льюиса образует я -комплекс сандвпчевого типа, который понижает энергию переходного состояния, приводящего к энЗо-продукту, и таким образом способствует предпочтительному обра ­ зованию э»9о-пзомера.

дукты с низким и достаточно постоянным энантиомерным составом. Степень асимметрического синтеза в катализируемой реакции резко возрастает прп пониженных температурах, тогда как в некатализпруемой реакции температура мало сказывается на энантпомерпоп чистоте продуктов. При 70 °С реакционная смесь ста­ новится гетерогенной.

Интересной особенностью реакции акрилатов является то, что хиральность преобладающего экзо-продукта 117 обращается прп переходе от некатализируемой к катализируемой реакции, но хиральность экЗо-продукта 116 не изменяется. В некатализи­ руемой реакции имеется набор из четырех переходных состояний; катализируемую реакцию определяет другой набор переходных состоя­ ний. Относительные энергии одной пары переходных состояний, ве­ дущих к энантиомерным экзо-продуктам, могут быть обращены, если присутствует катализатор. Однако нельзя исключить и возмож­ ность того, что в значительной степени существует термодина­ мически контролируемая изомеризация первоначально образо­ вавшихся диастереомерных эфиров в некатализируемой реакции.

Влияние давления на энантиомерный выход в реакциях Дильса — Альдера до сих пор широко не изучалось. Имеется одно сообщение [87], в котором указывается, что хиральность продукта 110, образующегося в некатализируемой реакции бута- диена-1,3 и ди-(—)-ментилфумарата в среде ж-ксилола, обращается при увеличении давления от 1 до 5000 атм (9.8 -104 —49070 -10'1 Па).

Была сделана попытка объяснить стереохимическпй ход асим­ метрической реакции Дильса — Альдера при взаимодействии дп-(— )-ментплфумарата и бутадиена-1,3 с точки зрения модели переходного состояния типа модифицированной модели Прелога [80]. В основной модели 118 диен и дпенофил сближаются в парал­ лельных плоскостях, причем приближение диена сверху (ге-ге-сто-

нильная группа экранирована малой (водород) и средней (— СН2 ) группами, связанными с карбинольным атомом углерода (— ^мен­ тальной группы. Было предположено, что преобладающим будет тот энантиомер, который должен образоваться при подходе диена «о стороны R s - rpynnbi (сверху на схеме 118).

Рассмотрены и другие модели, которые приводят к тому же результату; имеются еще другие модели для катализируемых реакций. Они очень надуманны, и в работе [80] рассмотрены многие факторы, делающие их слишком сложными.

6-3.3. Асимметрическое эпокспдироваипе

Асимметрическое эпоксидирование различных монозамещенных этилена под действием (-г)-монопероксикамфорной кислоты при­ водит к оптически активным эпокисям, слегка обогащенным левовращающим энантиомером (табл. 6-11). Асимметрическое эпокси­ дирование стирола изучалось в различных растворителях. Асим­ метрическая направленность реакции наиболее сильно выражена при проведении реакции в хлороформе (4,4% и. э.) и менее харак­ терна при протекании реакции в эфире или СС14 (2,0% и. э.). Это различие в стереоселективности при изменении природы раство­ рителя должно быть обусловлено преимущественной сольватацией одного из конкурирующих переходных состояний, однако вели­ чина разности ДД<?^ (максимальное значение составило прибли­ зительно 30 кал/моль, т. е. 126 Дж/моль) для нее слишком мала, чтобы можно было в настоящее время считать данное объяснение достаточно надежным.