книги из ГПНТБ / Моррисон Д. Асимметрические органические реакции

в ^ис-положении по отношению к кислороду в стабилизированном анионе фенильная или метнльная группа кетена. В 182 существует три конформации, в которых группы у хирального центра нахо­ дятся в заторможенной конформации по отношению к карбонилу; одна из этих конформации имеет более объемистую фенильную

группу впереди, другая — сзади и третья — в плоскости чер­ тежа. Кроме того, существуют еще три конформации, в которых группы у хирального центра находятся в заслоненной конформа­ ции по отношению к карбонилу; и здесь одна из конформации имеет фенильную группу, расположенную сбоку, другая — спе­ реди, а третья — в заторможенном положении. Кроме того, суще­ ствует два противоположных способа рассмотрения переноса водо­ рода: по согласованному механизму (182А и 182Б) и путем обра­ зования ионной пары (182Д и 182Е). Можно принять, что водород будет подходить с пространственно менее затрудненной стороны, но нужно также учитывать и возможность того, что препятствия, создаваемые большой группой, будут облегчать подход водорода с более затрудненной стороны и перенос будет происходить легче. Працеюс избрал в качестве рабочей гипотезы модель 182Д, описы­ вающую преимущественную конформацию при низкотемператур­ ном процессе. Для процесса, протекающего при высокой темпе­ ратуре, он принял модель 182Е, в которой хиральная группа повернута на 120° так, что метил и водород находятся в затормо­ женной конформации по отношению к карбонильной группе. Осно­ вания для предпочтения одной конформации перед другой и в осо­ бенности обоснования различных преимущественных конформации при различных температурах недостаточно ясны.

гексане, 7 І - К С І І : І О Л Є н мезитилене), обнаруживает ту же особен­ ность в интервале температур выше указанной температурной области, что связано с ограничениями, связанными с температу­

асимметрического синтеза падает почти до нуля при проведении реакции при + 1 0 0 °С. Выше этой температуры наблюдается небольшой избыток R,S-181.

В диэтпловом эфире, дипропиловом эфире, этплацетате и хло­ роформе реакция протекает почти как в растворе углеводородов, однако прямая в координатах log Q — ИТ имеет меньший поло­ жительный наклон. График для реакции в дипропиловом эфире,

для которого наблюдается наибольший положительный наклон прямой из всех трех примененных кислородсодержащих раство­ рителей, показан на рис. 6-29. В тетрагидрофуране н в N.N-диме- тилформамиде обнаружена меньшая чувствительность асиммет­ рического направления реакции к изменению температуры. В триэтиламине наблюдается наибольший положительный наклон пря­ мой и наибольшая степень асимметрического синтеза (84—85% и. э.), если реакцию проводят при —65 °С, т. е. при температуре, при которой график зависимости log Q от ИТ становится «иендеальным».

Исследования [142, 143] показали, что существует системати­ ческая убыль в А АН* по мере увеличения сольватирующей спо­ собности или основности растворителя. При построении графика зависимости А АН* ряда растворителей от величины уменьшения частоты колебания связи Н — G1 некоторых растворителей (мера

в конечном счете в более основных растворителях к изменению знака. Соотношение между ДДЯ"' и AAS* может быть выражено приближенно уравнением

Д Д # * = 150 + В'ДДб^.

Параметр В' имеет размерность температуры и формально отве­ чает той температуре, при которой пересекаются прямые зависи­ мости log Q от ИТ (выше 20 °С). Так как при этой температуре стереоспецифичность во всех растворителях (за исключением три-

Кетен 183 реагирует также с (£)-(—)-а-метилбензиламином, обогащенным одним диастереомером 184 [142], но стереоселектив­ ность в этом случае не так высока, как при применении фенилметплкетена 180.

Графики зависимости log Q от \1Т для разнообразных раство­ рителей показывают, что степень асимметрического синтеза является гораздо более сложной функцией температуры и харак-

теристик растворителей в этих примерах. Вероятно, атропоизомерные формы промежуточного соединения, аналогичного 182, обусловленные вращением арильной группы в кетеиовой части молекулы, вносят дополнительное асимметрическое воздействие, которое является сложной функцией растворителя и темпера­ туры.

Асимметрическое присоединение ахиральных спиртов к кетеиам может быть также осуществлено, если в качестве катализа­ тора реакции использовать оптически активное основание [144— 147]. Например, было найдено, что присоединение метанола

к фенплметилкетену в присутствии брущша дает оптически актив­ ный этнл-2-фенплпропионат [144].

Направление и степень асимметрического синтеза существенно зависят от температуры, причем при —110 °С образуется прибли­

Аналогичным образом протекают и другие реакции присоеди­ нения спиртов к кетенам 180 пли 183 под каталитическим дей­ ствием такпх хиральных оснований, как стрихнин, бруцин, хинин, дигидрохннин, цпнхонндин, хпнпдин п щгахонпн (обычно в виде их ацетильных производных), часто с образованием энантпомерных продуктов, если реакции осуществлять в широком интервале температур [145]. Працеюе [145, 147] предположил, что существует противоположное влияние энтальпии и энтропии па устойчивость различных диастереомерных переходных состояний, которые можно представить для этой реакции. Можно полагать, что меха­

перенос протона к возникающему асимметрическому центру слож­ ного эфира.

торов конформация, предпочтительно образующаяся при высоких температурах, может оказаться невыгодной при низких темпера­ турах [147]. При применении катализаторов — оснований с ато­ мом азота в голове моста реакция оказывается крайне чувстви­ тельной к разнице в размерах групп, связанных с азотом. Это проявляется в высокой степени асимметрического синтеза в случае 180 и бензоилхинина при - 1 1 0 °С 176% и. э.; R -(—)-!86]. Еще более поразительно то, что с хиральным бициклическим амином

точно, чтобы вызвать заметную разницу в энергии диастереомер' пых конформаций 185.

187

Возможно, что асимметрическая реакция [148] хлорангидрида кислоты 188 с трихлорацетальдегидом в присутствии бруцина, приводящая к В-лактону 189, протекает через промежуточное образование кетена [148], хотя нельзя исключить и присоединение типа альдольиой конденсации с последующим образованием лактона. Ясно однако, что оптически активное основание следует учитывать при интерпретации механизма. Конфигурация и энантиомерная чистота 189 не были определены.

на асимметрическое присоединение метанола к фенилметилкетену в присутствии 16 других хиральных основных катализаторов в интервале температур от + 6 0 до —100 °С. На основании полу­ ченных данных прежняя модель реакции (ср. формулу 185) была подвергнута изменениям.

6-6.3. Восстановление енинолов в оптически

активные аллены под действием хиральных комплексов лнтнйалюшшнпгидрнда

Енинолы были восстановлены в аллены под действием хиралвного реагента, приготовленного взаимодействием литийалюминийгидрида с ограниченным количеством хирального спирта, напри­ мер (-)-ментола (R*OH), и различными производными моносаха­ ридов. Эти и родственные реакции рассмотрены в разд. 9-2.2 и сведены в табл. 9-1, где рассмотрено восстановление карбониль­ ных соединений под действием этого же реагента.

6-6.4. Гндрокснлпроваине хиральных сложных эфиров а,^-ненасыщенных кислот,

Маккензп и Реы [150] уже давно описали пример асимметри­ ческого синтеза винной кислоты путем гидрокснлирования пер­ манганатом калия хиральных сложных эфиров фумаровой кислоты. Из кислых эфиров получались растворы винной кислоты, имеющие большее вращение, чем при гидроксилировашш диэфпров, но в обоих случаях наблюдаемые величины вращения были малы.

асимметрического синтеза не могла быть определена. Однако, при­ няв вполне вероятное предположение о величине выхода и концент­

получен левовращающпй продукт, тогда как кислые ( + ) - н (—)-бор- ннлфумараты приводили к право- и левовращающим продуктам соответственно. Образование активной випной кислоты, а не мезо-

191 и образованием соответствующего аддукта диенового синтеза Дильса — Альдера (разд. 6-3.2), однако для того чтобы проводить падежные стереохимические сравнения этих двух реакций, необ­

Ряд асимметрических синтезов аминокислот включает в себя присоединение хирального амина к С = С-двойной связи ахиральной сс.б-непредельной кислоты [152, 153] или присоединение ахирального амина к хиральному производному а,6-непределыюй кислоты [154, 155]. Эти методы наряду с другими асимметриче­ скими синтезами аминокислот рассмотрены в разд. 7-3.

Родственной реакцией является реакция аммиака с D-арабо- 3,4,5,6-тетраацетокси-1-нитрогексеиом 192. При реакции ацетиль­ ная группа мигрирует от кислорода к азоту. Перегруппировка

і>глгокозампиа (197) (ни один из эпимеров п-маннозамина не най­ ден) [162]. Таким образом, если хиральная часть молекулы отве­ чает изображенной на схеме 192. при присоединении аммиака по центру G-2 индуцируется хиралыюсть противоположного знака.

Могут быть развиты дополнительные исследования асиммет­ рического синтеза этого типа иа основании изученной недавно реакции синтеза 1.1-бнс-(алкилсульфонпл)алкепов [163].

6-6.6. Асимметрическое присоединение брома

Присоединение брома к таким хиральным алкенам (рис. 6-31), как (198). пропсходпт путем транс-присоединения с образованием оптически активных дибромсппртов (199), которые после окисле­ ния дают оптически активные дибромкетоиы (200). Дпастереомеры

Р и с . 6 - 31 . Реакции асимметрического присоединения брома к хиральным алкенам.

199А и 199В были разделены дробной кристаллизацией и окислены по отдельности в энантиомерно чистые кетоны [164]. Бромирование (—)-198А при—15 °С протекает с наибольшей стереоселектпвностыо ( 4 1 % и. э.), тогда как при 60 °С знак вращения продукта обращается (5% и. э.). Было получено убедительное, хотя и не окончательное, доказательство того, что при проведении реак­ ции при высокой температуре не устанавливается термодинамичес­ кое равновесие изомеров.

ту же смесь диастереомеров, причем относительные выходы про­

в транс-noложения и в ходе этих реакций не происходит изомери­

Бромирование хиралытого алкена 198В (рис. 6-31) с последую­ щим окислением хромовым ангидридом дало оптически активный 200В [166]. Этот результат показывает, что асимметрическое бро­ мирование приводит к образованию одного нового асимметриче­ ского атома углерода в кетоне, который может получаться в ряде случаев.

Бромирование алкена 198Д, однако, приводит к неактивному кетону [166]. В этом случае имеется фенильная группа в «-поло­ жении к карбонилу, и возможности для рацемизации через енольную форму при окислении, катализируемом кислотами, сильно возрастают.

Описано бромирование ментилциннамата [167], дициннамилтартрата и солей ряда аминов и коричной кислоты [168]. В первых двух случаях дибромкоричную кислоту и дибромкоричный спирт получить в чистом виде не удается вследствие протекания реакции дегидробромирования во время гидролиза дибромэфиров. Циннаматы (+)-дигидроцинхонина и 2-аминоглюкозы превращены в оптически активную дибромкоричную кислоту [2—16%-ный избыток (+)-энантиомера]; вследствие того что в работе прово­ дился ряд кристаллизации, нельзя быть уверенным, что в этой реакции действительно осуществлён асимметрический синтез.

6-6.7. Попытки осуществления асимметрического

синтеза в реакции типа реакции Прево с участием хирального электро фила

Смесь брома и соли серебра оптически активного 2-этилгекса- ноата (201) в четыреххлористом углероде реагирует со стиролом с образованием оптически активного 2-бром-1-фенилэтил-2-этил- гексаиоата (203). Омыление эфира приводит к неактивному 1-фепил- этандиолу-1,2 (205) и частично рацемизованной 2-этилгексановой