книги из ГПНТБ / Моррисон Д. Асимметрические органические реакции

•гне процессы [уравнение (2) или (3)], приводя к продукту с£-кои- фигурацпей нового хирального центра.

I

Ph

7-4.3. Реакции асимметрической конденсации, ката­ лизируемой хнральиымп комплексами металлов

Аминокислоты былп также синтезированы с помощью хнраль­ ных комплексов металлов в качестве матрицы [00]. Обработка подида (—)-глицииато-бг/с-(этнлепднампн)кобальта ( I I I ) (50) ацетальдегпдом в растворе карбоната дает после обработки (гидро­ лиз и осаждение кобальта в виде сульфида) глицин и оптически активную смесь аллотреопина (выход 16%) и треонина (81; выход 56%; около 8% н.э.). Асимметрическая конденсация, по-видимому, имеет место по прохиральиому атому углерода в глицине под влиянием дисспмметрического окружения, создаваемого хиральным комплексом (80, асимметрия создается кобальтом). Стереоселективность была ниже при применении соответствующего (—)- пропилендпамииового комплекса.

В аналогичном исследовании [61] хиральиый комплекс кобальта (ЇІІ) (82А), полученный из а-амино-а-метилмалоновой кислоты и хирального тетрадеитатного лиганда (£\£)-а,а'-диметилтри- этилентетрамина, был декарбоксилировап с образованием комплекса •83, содержащего главным образом (б')-алаиин в качестве лиган-

служить важным промежуточным соединением в этой реакции. Диастереомеры 82 (энимерпые по возникшему асимметрическому атому углерода аланина) могут образовываться с различными скоро­ стями и (или) декарбоксилироваться с различными скоростями. Общая картина превращения может быть представлена в виде избирательного декарбоксилпрования одной из прохиральных карбоксильных групп в малонате под влиянием хирального комплексного иона кобальта

Me.

8

Асимметрический синтез соединений, по гетероатомам

соединения серы, например сульфинаты, сульфоксиды и сульфилимины, а также соли сульфония, могут быть получены в опти­ чески активной форме [1,2]. Стереохимия сульфииатов и в особен­ ности сульфоксидов достаточно детально изучена. Прежние работы по разделению сульфоксидов [1,2], в которых использовались другие функциональные группы в молекуле [3], способные реаги­ ровать с такими разделяющими агентами, как алкалоиды или камфорсульфоновая кислота, были пополнены более общим мето­ дом разделения с использованием хирального комплекса плати­ на ( I I ) — а-метилбензиламип [4]. Кроме того, в настоящее время в таких исследованиях важную роль играет непосредственный

тем фактом, что соединения, содержащие хиральиые сульфиниловые группы, могут быть выделены из природных продуктов. Например, одним из первых выделенных оптически активных природных продуктов, хиральность которого была обусловлена

гетероатомом, был сульфорафен [И] ( C H 3 S O C H = C H C H 2 C H 2 N C S ) , сульфидный аналог которого является основным соединением, найденным в редисе. Ферментативное разложение тиоглюкозидов горчичного масла дает другие хиральиые сульфинилизотицианаты [12], которые явились объектом исследований с применением методов дисперсии оптического вращения [13] и рентгеноструктурного анализа [14]. Аналогичные исследования выполнены с сульфиниламинокислотами, например с Б-метилцистеин-Б-оксидом [ 1 5 - 1 7 ] .

В следующем разделе будет рассмотрен асимметрический син­ тез соединений, содержащих диссимметрический атом серы. При­ меры асимметрической индукции по другому центру под влиянием хирального атома серы рассмотрены в разд. 9-3.

8-1.2. Асимметрическое окисление ахнральных соеди­ нении серы под действием хиральных реагентов

Реакция (-Ь)-монопсркамфорноп кислоты (7) с несимметричным сульфидом приводит к хнралышму сульфоксиду. Этот тип реак­ ции широко исследовался н явился предметом весьма оживленной полемики. Реакция окисления, в общем виде представленная на рпс. 8-І, протекает путем атаки хнралыюй перкпелоты па одну пли на другую эиаитнотопную электронную пару прохиральпого

атома серы (или наоборот) с образованием эиаитиомерпых сульфоксидов (3 и 4), которые обычно образуются в заметно неравных количествах.

В этой реакции было использовано большое число других хиральных перкислот, структура которых для сравнения с ( + ) - моноперкамфорной кислотой приведена на рис. 8-2. В табл. 8-1 сведены результаты по окислению под действием этих перкислот, причем первые 28 реакций осуществлены с применением (-т-)-моно- перкамфорной кислоты. Величины избытка энантпомера при этом обычно невелики. Однако поскольку сульфоксиди вообще имеют довольно большие величины удельного вращения, то это, как можно полагать, не может служить серьезным препятствием,

поскольку определение нескольких десятых долей процента избыт­ ка эпаптиомера может быть в ряде случаев осуществлено с доста­ точно большой надежностью. Однако малые величины наблюдае-

мого оптического вращения могут явиться причиной таких расхо­ ждений в результатах, как, например, четырехкратное различие в степени избытка энаитиомера, полученное при использовании для расчета (для одной и той же реакции асимметрического окисле

пня) данных по вращению, измеренному в двух различных раство­ рителях (табл. 8-і, № 19) [22].

Из результатов, полученных с применением (+)-мопоперкам- форион кислоты, можно видеть, что когда лигапды в сульфиде в непосредственной близости к атому серы имеют близкие простран­ ственные размеры, то при окислении наблюдается низкая пли сов­ сем незначительная асимметрическая направленность реакции (например, табл. 8-1, № 3, 12—14, 21 и 27). Более удивительным наблюдением является то, что структура хиральной иеркислоты оказывает сравнительно мало влияния на величину асимметри­ ческой направленности реакции; действительно, если какая-либо тенденция и может быть здесь прослежена, то она противоположна той. которую можно было ожидать. Например, иеркислоты S и 14. имеющие хиральный центр в а-положепнп к пероксикарбокспльной группе, менее эффективны, чем иеркислоты 17 и 22, которые можно рассматривать как В- и у-замещеппые аналоги S и 14 соот­ ветственно.

Монтанарн [18, 21] предложил модель переходного состояния, основанную на данных, приведенных па рис. 8-1, для предсказа­ ния конфигурации сульфоксида, образующегося при асимметри­ ческом окислении под действием (-г-)-мопоперкамфорпой кислоты. Согласно этой модели, предпочтителен путь «а», так как подход реагента к сульфиду осуществляется таким образом, что большей группе в реагирующей молекуле сульфида противостоит меньшая

существенные ограничения этих моделей переходного состояния. Указывается также [26], что, учитывая исходные предпосылки при построении модели, ее успешное применение является «удиви­ тельной догадкой». Было, кроме того, показано, что модель непри­

27] возражал против такой критики, показав, что в тщательно кон­ тролируемых условиях при окислепии метилфеиилсульфида и ??гре7?г-бутилфенилсульфида под действием 15 различных хираль-

сульфоксиды с конфигурациями, согласующимися с предсказан­ ными на основании модели (7/15, 33/34, 35/36, 37/38, 39/40, 41/42. 47/48, 51/52 и 53/54). Это соответствие модели экспериментальным данным основано на предположении, что метильная группа мень­

жание избытка энантиомера сульфоксида, образующегося при асимметрическом окислении mpe/тг-бутилфенилсульфида — одного

из соединений пары, было почти равно нулю. В одном примере, где абсолютная конфигурация реагента была известна (56/57), и в двух других, где она была неизвестна (64/65 и 66/67), сульфок­ сиди имели одинаковые, а не противоположные конфигурации, что резко отличается от данных, найденных в других примерах. Монтапари указал [20], что «систематическое получение правиль­ ных результатов, основанных на этой рабочей гипотезе, едва ли можно объяснить случайностью» и в то же время этот «способ объяснения не претендует на сколько-нибудь детальную или стро­ гую интерпретацию переходного состояния реакции окисления сульфидов в сульфоксиды под действием перкислот». Целесообраз­ но ознакомиться и с развитием этой дискуссии [18, 21, 26, 27], так как ее содержание сводится не только к обсуждению асимметри­ ческого окисления сульфидов. Рациональность моделей переход­ ного состояния является главной темой обсуждения нашей кни­

Уместно отметить, что в реакциях асимметрического восста­ новления алкилфенилкетонов ??ірет-бутильная группа обычно проявляет себя как группа, меньшая фенилытой (табл. 5-7 и 5-12), в то время как в случае реакций окисления сульфидов Монтапари пришел к выводу, что она действует как группа, большая фенильной. Кроме того, Монтапари должен был допустить, что изопропильпая группа больше фенильной, для того чтобы привести полу­ ченные результаты в согласие с предложенной моделью. Это про­ тиворечит данным, полученным в реакциях асимметрического восстановления (табл. 5-7) и в случае открыто-цепных систем, к которым применено правило Крама (табл. 3-1). Таким образом, очевидно, что требовапия пространственных условий в асимметри­ ческом окислении сульфидов не отвечают требованиям, установ­ ленным для ряда других систем.

Мислоу указал на следующие основные моменты в асимметри­ ческом окислении ахиральных сульфидов под действием хираль­ ных перкислот [26]. В (+)-моноперкамфорной кислоте (и в перкислотах 5—16, рис. 8-2) имеются три связи, разделяющие электрофпльный кислород и ближайший асимметрический атом угле­ рода. Следовательно, детальная модель, такая, например, как 25, может оказаться весьма приближенно напоминающей модель Прелога 26. Тем более, что в модели 26 новый хиральный центр возникает у третьего атома от имевшегося хирального центра, тогда как в модели 25 это четвертый атом, считая от имевшегося хирального центра. По аналогии с правилом Крама в конформации перкислоты, избранной для модели 25, карбонильный атом кислорода размещается между малой и средней группами у асим­ метрического атома углерода.