Были сделаны выводы, что выделенный эфир 203 представляет собой смесь, содержащую равпые количества двух возможных эппмеров; в процессе омыления не происходит рацемизации спир товой группы и образование рацемического гликоля не оказывает влияния на стереоселектнвность образования иона бромония (202).
Более определенные результаты удалось получить с исполь зованием хиральиых комплексов Симоиини [170] при реакции соли серебра оптически активной кислоты и иода (желательно исходить из кислоты, имеющей арильную группу при асимметрическом атоме углерода). Подбирая соответствующие условия реакции, можно направить гидроксилированпе по чисто цис- или чисто /пракс-механпзму [171].
6-6.8.Асимметрические электрофильные реакции при
соединения к енамнну
Енамин, образующийся из циклогексанопа 206 и (—)-изобор- ниламина (207), последовательно вводят в реакции с изопропилмагнийгалогенидом (образуется N-броммагниевая соль) и с метилиодидом [172]. После гидролиза получают оптически активный 2-метилциклогексанон [72% и. э.. S-(+)-208\.
Присоединение акрилонитрила или метилакрилата к хиральиому енамину, полученному из ряда эфиров L-пиролина и циклогексанона, с последующим удалением индуцирующего хирального агента привело к образованию (5)-2-циано- и (£)-2-карбометокси- циклогексаиону (от 15 до 59% и. э.) [173]. Енамипы, получен ные конденсацией эфиров L-пролииа и амидов с различными а,а-дизамещенными ацетальдегидами, после обработки метилвинилкетоиом, гидролиза и циклизации приводят к разнообразным хиральным 4,4-дизамещенным циклогексенонам (от 14 до 49 % и. э.) [174].
Описан интересный случай (2 + 2)-циклоприсоедипения сульфепа к енамину [57].
6-6.9. Асимметрическая реакция присоединения олефннов к дпено филам
Олефины 209А и 209В вступают в термическую реакцию при соединения к малеиновому ангидриду с образованием оптически активного 211 (рис. 6-32) [175]. Хотя олефины 209А и 209Б имеют
R-(—)-конфигурацию,
в действительности они обладают противо
положным расположением
групп R S , R M
И R l
при
хиральном
2/0
Г •
R'
K-(-)-209A,R=
Ph,
R ' =
Me
211A
, Ы * 0
-14,5°
Я-(-)-209Б,
R =
Me,
R' =
изогексил
211Б
, MD°
-1,90°
Р и с . 6-32. Реакция
асимметрического присоединения
хпральных олефпнов
к
малеиновому ангпдрнду.
центре, если считать изогексильную группу большей, чем винильная, а вииильиую большей, чем метильная. Хотя энантиомерная чистота 211А и 211Б неизвестна, анализ, основанный на диспер сии оптического вращения этих соединений, показал, что они имеют противоположные конфигурации, причем можно было при писать соединению 211А Л-конфигурацию, а соединению 211Б ^-конфигурацию. Следовательно, оба олефина реагируют по одному стереохимическому направлению.
Можно полагать, что реакция протекает через циклическое переходное состояние (например, 210), в котором происходит
2 2 - 0 7 7 7
синхронное перераспределение связей. Изучение моделей позво лило высказать предположение, что только при ориентации объеми стых групп (фенил или изогексил), направленных в сторону от дпепофила, можно правильно предсказать стереохимическое направление реакции [175].
6'-/.Асимметрическое
каталитическое
г идр up ова-п ие
6-7.1. Введение
Асимметрические реакции присоединения водорода к двойным связям С = С можно разделить на два основных класса. Алкеи может содержать хиральиый цептр, который участвует в процессе гпдрпрованпя таким образом, что насыщается преимущественно одна диастереотопиая сторона алкена; в другом случае водород может переходить от катализатора, который сам является хпраль ным, что приведет к тому, что эиантиотоппая сторона ахирального алкена будет насыщаться избирательно через диастереомериые переходные состояния, в которые включается и катализатор. Наиболее значительные успехи в асимметрическом гидрировании достигнуты с использованием растворимых хиральпых катализа торов, они н будут рассмотрены в первую очередь * ) . Затем мы рас смотрим некоторые примеры асимметрического гетерогеино-ката- литического гидрирования, разумеется не ставя перед собой цель дать полное представление об этой обширной области.
6-7.2. Асимметрическое гомогенное гидрирование в присутствии хнральных комплексов родня
Хотя активация молекулярного водорода комплексами пере ходных металлов известна достаточно давно ([176—178] и ссылки иа литературу в последней из этих работ), предварительные сообщения об использовании растворимых родиевых катализато ров [179—181], в особенности комплексов Rh(I) и трифепилфосфина [181], настолько увлекли воображение химиков-органиков, что данные [182—184] об использовании этой системы появились фактически одновременно с первым подробным исследованием [185] структуры катализатора и механизма его каталитического дей ствия. Интерес, проявляемый к R h [(С6 Н5 )зР]3 С1, который
*) Приведенные авторами книги данные не дают основания для такого утверждения . Лишь в последнее время найдены гомогенные каталитические системы, обладающие высокой асимметрической эффективностью (до 9 0 %
и. э . ) . — Прим. перев.
является продажным препаратом, и к аналогичным растворимым катализаторам, не ослабевает и по настоящее время [186—191]. Естественно было ожидать, что интерес, проявляемый одновре менно к растворимым катализаторам восстановления на основе родийфосфииовых комплексов, с одной стороны, и к оптически активным ??грет-фосфинам [192, 193] — с другой, приведет к изу
чению
растворимых
родиевых
комплексов хиральных фосфпнов
в качестве катализаторов асимметрического гидрирования.
Асимметрическое
гидрирование а-фепилакриловой кислоты
(212 А)
и итаконовой
кислоты
(212Б) было осуществлено [ 1941
с использованием катализатора, приготовленного из трихлор-mpuc- [(—)-метилпропилфепилфосфин]родия (рис. 6-33). Детальная карти на природы действия каталитически активных образований в зна чительной степени еще пеясна, хотя можно полагать, что эти образо-
н о о с
fflSf
с о о н
\
Rhl»CI,/El,N
I
С = СН,
• Н — С— СН,
/
~20атмНг
I
R
25-80"С
R
212А,
R = Ph
213А . 15%и.э.. S-[ + )
2.12Б • R = CHjCOOH
213Б.
3% из.
(банных
нет)
о конфигурации
Р п с. 6-33. Асимметрическое
гомогенное гидрирование
а-фенилакрпловой
н итаконовой
кислот.
Буквой
L * обозначен
хиральный
лпгаид (Д)-ыетпл-
пропплфеиплфосфпн
(69%
н. э.)
[194].
ваиия содержат комплексы Rh(II) или Rh(I). Металлический родий не выделяется при гидрировании, как и следовало ожидать, учиты вая известную способность лигандов, обладающих я-акцепторной способностью (таких, как фосфины), стабилизовать ион металла в отношении его полного восстановления.
В другой работе [195] два замещенных стирола (214А и 214Б) были подвергнуты асимметрическому гидрированию в присут ствии В1і(І)-катализатора, приготовленного i n situ из Rh(I)-u-KOM-
плекса гексадиена-1,5
и
(5)-(+)-метилпропилфенилфосфина
(рис. 6-34). В этом случае
структура катализатора была изучена
лучше: механизм его действия, вероятно, такой же, как и для ВЫ(С6 Н5 )зР]3 С1, и может быть изображен следующим образом. Квадратный плоский комплекс родия 216 подвергается диссоциа ции с отделением одного из лигандов — трифенилфосфина — и претерпевает окислительное присоединение водорода с образова нием координационно ненасыщенного промежуточного соединения R h ( I I I ) , которое показано на рис. 6-35 в виде насыщенного раство рителем образования 217. В результате взаимодействия раство ритель — алкен соединение 217 дает новый комплекс 218, который переносит водород от родия к углероду, приводя, таким образом, к насыщенному соединению 219 и регенерируя квадратный плоский
комплекс 220, который может повторить цикл гидрирования через
217и 218.
Водном опыте (табл. 6-15, № 5), в котором хиральпость катализатора сосредоточена на атоме углерода в группе, связан
ной с фосфором, а не на самом атоме фосфора, асимметрическая
R
R
\
HhLjCI
| '
С=СН,
—
Н ^ С ^ С Н ,
/
-
Уатм п 2
|
Ph
(бензол)
P h
214А
. R — Et
215А
. 7-8%(/.Э.. S-( + )
2/4Б
. R = ОМе
215Б
. 3-4%и.э.. /?-( + )
Р и с . 6-34. Асимметрическое гомогенное гидрпропаппо а-замещенпых сти - ролов: L * = (5)-метплпропнлфешілфосфнн [195].
индукция оказалась небольшой. Однако было бы ошибкой пола гать на основании этого результата, что все подобные катализа торы должны обнаруживать низкую стереоселективность. Асим метрическая индуцирующая способность первичной активной ами ловой группы обычно низка. Кроме того, возможно, что обт^единенное влияние двух хиральных лигандов должно ослаблять,
R i P/
7 P R i
'
Язр/—
7 S o l v
У ЪЪ /
3 ' < ™ ~ У НЬ /
+ P R 3
R 3 P ^ -
—' CI
R 3 P ^ - 'у-А\
CI
216
217
{b ol v - растворитель)
H
R ' - C ^ R "
R,P,
v S o l V
*
растворитель
R3P/—
7 II
3/
Rh /
/
/
і.
/
CH-,
7
+ R'RXHCb^
<
/
Rh
/
RjP^-
— X I
RsP^"
j - ^ H
CI
220
. 219
218
Р и с . 6-35.
Механизм гомогенного
гидрирования.
а не усиливать друг друга. Необходимы дальнейшие исследования с применением хиральных фосфинов, чтобы выяснить этот вопрос.
Комплексы Rh(I), содержащие пиридин и хиральные амиды, использовались в качестве катализаторов асимметрического гид рирования некоторых сложных эфиров а,В-ненасыщенных кислот (табл. 6-15, № 6—8) [196]. Катализатор, приготовленный восста новлением Кп(пиридин)3 С13 натрийборогидридом в присутствии
*
( i ? ) - ( + ) - C 6 H 5 ( C H 3 ) C H N H C H O , катализировал восстановление
п.п.
і
2
3
4
5
6
7
8
А с и м м е т р и ч е с к ое
гидрирование в присутстви и растворимы х родиевы х катализаторов
R
R "
с - с
I I
Алкен
R
R '
R "
СцН5
СОО Н
1-І
С Н 2 С О О Н
СОО Н
1-І
Растворимый хпральпый катализатор
*
П 2
> R R ' C H — C H 2 R "
Катализатор
I
M e —
P — P h
RhCl a
(
н1-Рг
3
Продукт, % и. э. Литература
15 б
S-(+)
194
З "
_
194
С „ И 5
с2 н5
I I
J P h — P — M c
RhCI r
7 - 8
S-(+)
195
св н5
ОСН.,
н
1
І
3 - 4
Д - ( + )
195
н-Рг
3
С в Н в
СОО Н
1-І
[ C 0 r i 5 P ( C H , C H C H 3 C 2
H 5 ) 2 ] 3 P h C l д
1
a —
194
с.н5
С Н 3
СООСІ-Із
( p y ) 2 R h [ ( - ) - C „ H 5 C H 3
C H N H C H O ] C l 2 ( B I I 4 ) ; | ;
47
Д - ( - )
196
С0Н5
С Н 3
СООСНз
( p y ) 2 R l i [ ( - ! - ) - C 8 I - I 5 C H 3 C H N I - I C H O ) C l 2 ( B I - I 4 ) с
54
S-(+)
196
с0 н5
СНз
СООСНз
( p y ) 2 R l i [ ( - ) - C H 3 C M ( O H ) C O N ( C I - I 3 ) 2 ] C I 2 ( B H 4 ) 3
16
Д - ( - )
196
а Строение катализатора неизвестно. Он был получен in situ из ПІі(СпГІ,-,СГІ.-]-н-СзН7Р)зСІз при давлении водорода 22—30 атм и 20—80 °С и присутствии тризтпламнна [3 , 5 моля на моль Н1і(Ш)-комплекса] при действии на алкен в растворе смеси этанол — Сензол. Полученный фосфин имел Л-(—)-коііфпгурацшо (В9% и. а.)
б
Поправка на % и. э. фосфина не внесена.
п
Данные о конфигурации отсутствуют.
г
Катализатор получен i n situ из Rh(rei<caflitcn-1,5)СЬ и.(8)-(+)-метплфешіл-н-протілфосфипа в бензоле; гидрирование прово
дилось при давлении водорода 1 атм н комнатной температуре. Значение % п. э. для фосфина не приведено. д Данные о конфигурации и эиаитпомериой чистоте не приводятся.
е
Катализатор
получен восстановлением (ру)гНпС13
под действием NaBI-Lt в растворе (й)-(-!)-СоГІ5(СНз)СІ-ШНСНО, имеющего
+ 1 8 0 ° (ру — пиридин).
''"
Катализатор
получен
по методу, описанному п примечании «с», но с (S)-(—)-амндом ([a]rj — 172°).
3
Катализатор
получен
из (S)-(—)-амнда (величина
нв приведена).
(£)-метпл-р-метгощиі-шамата
{221)
в оптически активный (S)-(-\-)-
метил-З-фенилбутапоат (54%
п.
э.). Эта величина является наи
большей из приведенных до настоящего времени для степени асимметрического синтеза при асимметрическом гомогенном гид рировании; однако естественно предположить, что еще большая степень асимметрического синтеза может быть достигнута при
применении
каталитической
системы этого
типа.
СООМе
Ph
Н
і
t
СН2
\
/
(py),Rh(( t )P>iMeCHNHCO)CI,(BH,)
I
/ С = \
— *
Й;
*
н - с - с н з
СН3
СООМе
Ph
22/
222,54 % и.Э.
6-7.3.Асимметрическое гетерогенно-каталитическое
гидрирование
х\спм.метрнческое гетерогепно-каталитическое гидрирование рассматривалось в ряде обзоров [197—205]; в разд. 7-1.1 и 7-1.2 описан ряд таких реакций, приводящих к аминокислотам, в кото рых катализатор наносился на хиралышй носитель, например
^
О
электро-
о
п
У:
химическое
^
восстановление,
U
алкалоид
Me
А..
А
Me
Н
Н Me
2 2 3
R-(+)-224
S-(-)-224
J? и с. 6-36. Асимметрическое
электрохимическое
восстановление 4-метнл-
кумарина {223) в присутствии алкалоидов [207].
Алкалоид
%
п. э.
Наркотин
17S
Кодеіга
13 R
Бруціш
O A S
Эметин
і 37?
Апокодеші
1S
Спартсіш
І Пі?
Иохпмбин
13 Я
иа измельченный шелк или кварц. Вообще степень асимметри ческого синтеза, достигаемая в этих реакциях восстановления, была весьма невелика. Один из таких катализаторов был получен нанесением палладия иа силпкагель, предварительно обработан ный алкалоидом, с последующим удалением алкалоида [206]. Ис пользуя этот катализатор, удалось восстановить сс-метилкоричпую кислоту в оптически активную 2-метил-З-феиилпропаіговуіо (1,7 — •3.3% и. э.).
С формальной точки зрения аналогичное асимметрическое элек трохимическое восстановление [207] (на ртутном катоде в водном метаноле, рН 5—6) 4-метилкумарииа (223) в 3,4-дигидро-4-метил-
кумарин (224) осуществлено в присутствии различных алкалоидов (рис. 6-36). Обнаружение оптически активных продуктов, по-ви димому, предполагает, что алкалоид принимает тесное участие в образовании переходного состояния в процессе переноса водорода.
Н е к о т о р ые данные по асимметрическому гидрированию хнральных соединений
Субстрат
Продукт
Литература
R h
И
\
/
*
С=С
— > P l i C H ( C H j C H . . C O O H *
[200.210]
/\
СНз
COOR*
P h
/
СНз
*
*
\
—>-
[211-213]
С=С
Р1іСН2 СН(СНз)СН(ОГ1)СНз
/\*
НСЯОНСНз
СЗ -СНОНСН,
0 < "
СНОНСЫ,
[ 2 / 4 , 2 / 5 ]
о
О
L
каталитического гидрирования (ср. табл. 6-16) служит восстанов ление (—)-ментил-2-фураноата с образованием после гидролиза тетрагидрофуран-2-карбоновой кислоты. Степень асимметрического синтеза составила 24% при использовании 10% Pd/C в этаноле и 0% при использовании скелетного никеля [28].
В табл. 6-16 приведены некоторые выборочные примеры реак ции восстановления хиральных ненасыщенных субстратов с обра зованием смеси диастереомерных продуктов. Стереоселективпость в таких примерах могла быть довольно высокой. Эти приведенные
примеры представляют интерес, так как в каждом случае инду цирующий хиральный центр может быть удален в результате гид ролиза (№ 1) пли превращен в ахиральный окислением (№ 2—5) или путем дальнейшего гидрирования (№ 6), таким образом отчетливо демонстрируя природу асимметрического процесса гид рирования. Важно подчеркнуть, однако, что эти примеры отли чаются в этом отношении от реакций восстановления многочис ленных оптически неактивных алкалоидов, стероидов или дру гих природных продуктов, для которых протекание асимметри ческого синтеза в смысле определения Марквальда обычно трудно
доказать
(ср. разд. 1-2).-
—
С П И С ОК Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1.
llenbest
I I . В.,
i n
eOrganic
Reactions
Mechanisms)),
Special P u b l i c a
t i o n Л»
19. The
Chemical
Society,
L o n d o n . 1965,
p. 83 — 92 .
2.
Ewins
R.
C.
Henbest
I I . В.. McKeri-ey
M.
A.,
Chem . C o m m . ,
1967,
1085.
3.
Walborsky
I I . M.,
Pitt
C.
G.,
J . A m e r . Chem .
S o c ,
84,
4831
(1962),
a n d
4.
references
t h e r e i n .
J .
A m e r .
Chem .
S o c ,
8 1 , 247
(1959).
Brown
I I . C.,
Zweifel
G.,
5.
Brown
I I . C.,
Zweifel
G.,
J . A m e r . Chem .
S o c ,
83, 2544 (1961).
6.
Brown
I I . C,
Klender
G.
J . , I n o r g .
Chem . ,
1,
204
(1962).
7.
Zweifel
G.,
Brown
I I . C.,
J . A m e r .
Chem .
S o c ,
86, 393
(1964).
8.
Zweifel
G.,
Brown
I I . C.,
Organic
Reactions,
V o l .
13,
J o h n
W i l e y
a n d
Sons, I n c . , N . Y . , 1963, p. 34.
9.
Davies
A.
G.,
Roberts
B.
P.,
J .
C h e m .
Soc.
(C),
1968,
1474.
10.
Verbit
L . ,
Hefjron
P.
J . , J . Org . Chem . ,
32 .
3199
(1967).
1 1 .
Brown
I I . C.,
Bigley
D.
В.,
J . A m e r . Chem .
S o c ,
83,
486
(1961).
12.
Brown
I I . C,
Ayyangar
N.
R.,
Zweifel
G.,
J . A m e r .
Chem . S o c ,
86,
397,
1071
(1964).
13.
Mislow
A . ,
Berger
J . G.,
J . A m e r .
Chem .
S o c ,
84,
1956
(1962).
14.
Shumway
D.
K.,
Barnhurst
J . D.,
J . O r g .
Clfem . ,
29,
2320
(1964).
15.
Zweifel
G.,
Ayyangar
N.
В.,
Munekata
Т.,
Brown
I I .
C.,
J . A m e r .
C h e m .
16.
S o c ,
86,
1076
(1964).
D.. C h i m i a ,
19.
595
(1965).
Weber
I I . , Loew
P.,
Arigoni
17.
Horeau
A.,
Nouaille
A.,
T e t r a h e d r o n
L e t t . , 1966,
3953.
18.
Blackwood
J . E.,
Gladys
C.
L
. , Loening
A". L . , Pctrarca
A.E.,
Rush
J .
E..
19.
J . A m e r . Chem . S o c ,
90, 509
(1968).
•
Chem . C o m m . ,
BrownD.
R.,
Kettle
S.
F.
A.,
McKenna
J . , McKenna
J . M.,
20.
1967,
667.
J . Org .
C h e m . ,
32,
1530
(1967) .
Streitwieser
A.,
Jr.,
Verbit
L . ,
Biltman
R.,
2 1 .
Weber
I I . ,
Seibl J . , Arigoni
D., H e l v .
C h i m .
A c t a ,
49,
741__(1966).
22.
Streil'w~eser
A'.,
Jr.,
Schwager
I.,'
Ve'rbil'L.,'Rabitzlf.,
J .
Org"
C h e m . .
3 2 ,
23.
1532
(1967).
J . Org . C h e m . ,
33,
4258
(1968).
Wharton
P.
S.,
Kretchmer
R . A.,
24.
Furukawa
J . ,
Kakuzen
Т.,
Morikawa
I I . , Yamamoto
R.,
О кипо
О.,
B u l l .
Chem .
S o c
J a p a n ,
4 1 , 155
(1968).
25.
Goldberg
S.
I . ,
Lam
F.
L . , J .
O r g .
C h e m . ,
3 1 , 240
(1966).
26.
Pappo
R . ,
J . A m e r . Chem . S o c ,
8 1 , 1010
(1959).
27.
Brown
I I . С
Garg
C.
P., J . A m e r . Chem .
S o c ,
83,
2951
(1961).
28.
Hill
R .
K.,
Edwards
A.
G., T e t r a h e d r o n ,
2 1 ,
1501
(1965).
29.
Poos
G.
I.,
Arth
G.
E.,
Bei/ler
R.
E.,
Sarrelt
L . I I . , J .
A m e r . Chem .
S o c ,
30.
75, 422
(1953).
Reagents
for
Organic
Synthesis,
J o h n
W i l e y
and.
Fieser
L
. F.,
Fieser
M.,
Sons I n c . , N . Y . , 1967, p. 145. (Есть русский перевод издапня 196S r.i
