книги из ГПНТБ / Моррисон Д. Асимметрические органические реакции

с уверенностью предсказать, какой днастереомер цистенна пре­

Присутствие обоих изомеров качественно было подтверждено хроматографпчески, но на оптическое вращение сырой смеси могли оказывать влияние побочные продукты и примесь пепрореагнровавшего исходного соединения. По данным [60]. при окисле­ нии (3)-(г/.ус-1-пропенпл)-ь-цнстеина перекисью водорода обра­ зуется около 67 % правовращающего эпимера (максимальная величина [cc]D + 118.5°) и 33% левовращающего эпимера (макси­ мальная величина [а]о —106,6°).

Количественная оценка соотношения дпастереомеров в таких реакциях сопряжена с возникновением больших, чем обычно, экспериментальных трудностей. Продукты часто являются твер­ дыми веществами или выделяются в виде твердых производных; имеется возможность частичного окисления сульфонов в резуль­ тате сопутствующего кинетического разделения, а кроме того, пужно считаться с опасностью эпимеризации по атому серы [61, 62]. Например, при окислении метиоиииа [57, 58] (вЄрОЯТіїО, ВСЛЄД= ствие того, что окисление до сульфона протекает в незначительной степени и эпимеризации по атому серы, по-видимому, не происхо­ дит) получали кристаллический продукт, и, действительно, было показано, что при перекристаллизации продукта происходит обо­ гащение (+)-дпастереомером. Каждый член ряда о-тиометилбен- зоатов (47), приведенных в табл. 8-7, был подвергнут окислению действием пербензойной кислоты в растворе хлороформа при —5 °С [63]. После омыления образующихся сульфоксиэфиров была получена оптически активная сульфоксикислота (48). Предложен­ ную конфигурацию этой кислоты следует рассматривать как пред­ варительную, так как ее отнесение было основано на результатах, полученных при асимметрическом окислении под действием ( + ) - моиоперкамфорной кислоты и ахиральных эфиров (47; R* = метил, изопропил, трет-бушя; см. табл. 8-1, №.1—6), для кото­ рых была предложена эмпирическая модель конфигурационных корреляций [64] (разд. 8-1.2), но которая может и не подходить для этой системы.

Мы видим, что для ограниченного числа изученных примеров можио установить корреляцию между конфигурациями сульфок-

сида и асимметрическим атомом углерода, связанным с гидроксилытой группой (независимо от того, правомочно это или пет, данное отнесение конфигурации правильно). Таким образом, сое­ динение 47, полученное из Л-карбинола, приводит к (—)-48 (пред­ положительно с ^-конфигурацией), тогда как соединение 47, полу­ ченное из 5-карбипола, окисляется в (-\-)-48. Асимметрическая направленность реакции в этом случае весьма значительна, даже несмотря на то, что индуцирующий хиральный центр отделяют от атома серы пять связей. В модели 49, предложенной [63] для

стереотопных электронных пар атома серы; в результате этого облегчается атака перекиси на ?іро-2?-злектроииуго пару (подход сверху на схеме 49).

Эту модель следует рассматривать лишь как схему, позволяю­ щую установить корреляции для примеров, приведенных в табл.

нения результатов.

Как отмечалось в предыдущем разделе и подчеркивалось при последующем обсуждении, эмпирические конформационные пра­ вила a priori нельзя с уверенностью переносить с одного типа реакции на другой. Примером, который, пожалуй, наилучшим образом подтверждает это ограничение, служит окисление (R)- 2-октилфенилсульфида (51) под действием mpem-бутилгидропере- киси. При этом образуются неравные количества эпимерных сульфоксидов R,R-52 и R,S-52.

В первой работе по изучению этой реакции [64] предполагалось, что в продукте должен преобладать ї?,і?-зпимер, так как он дол­ жен образоваться в результате окисления, протекающего с уча­ стием пространственно менее затрудненной электронной пары, если молекулу сульфида рассматривать в виде наиболее устойчивой его конформации (51). Это представление основано на экстраполя­ ции эмпирических правил Крама, выведенных на основании много­ численных результатов по изучению реакций присоединения к хнральным альдегидам и кетонам (гл. 3 и 4). Экспериментально было найдено, что левовращающий сульфоксид образуется с 2 4 % -

чески неактивны. Из э/л//»ро-сульфида с 34%-ньш избытком был получен более высокоплавящийся диастереомер (т. пл. 184 °С; у другого диастереомера т. пл. 132 °С), тогда как окисление трео- сульфпда дало 50%-ный избыток нижеплавящегося диастерео­ мера (75 и 155 °С). Предварительное отнесение конфигурации атома серы было осуществлено на основе изучения моделей, а также дан­ ных по реакционной способности и УФ-спектрам. Учитывая то. что такая модель в случае 51 оказалась неудовлетворительной, такое отнесение конфигурации следовало бы проверить.

53

Окисление периодатом хирального сульфида 54, оптически активного в результате введения дейтерия [66], дало смесь (50 : 50) эпаитномериых продуктов («рацемических» по атому серы), что указывает па отсутствие в заметной степени предпочтительного направляющего действия асимметрического атома углерода, меченного дейтерием. Наконец, окисление перекисью водорода соединения (-|-)-55 дало правовращающий сульфоксид ( [ a ] D -\- 180°), выпадающий сначала в осадок при подкислении реакци­ онной смеси [67]. Вторая порция кристаллов имела более низкое

Дпастереомерные рацемические a-метилбензилсульфиды разде­

Тому сульфиду, из которого получен сульфоксид и бензильиые протоны которого оказались эквивалентны в спектре ЯМР, при­ писана .пезо-конфигурация, а сульфиду, показавшему неэквива­ лентность бензильиых протонов в спектре ЯМР, приписана (^-кон­ фигурация. Таким образом, осуществлено конфигурационное отне­ сение предшественников-сульфидов и образующихся из них сульфоиов [68].

8-1.36. Циклические сульфиды

Исследование факторов, контролирующих стереоселективный синтез при окислении циклических сульфидов, дает дополнитель­ ный материал для понимания этого процесса. Результаты пока­ зывают, что природа окисляющего агента и в меньшей степени условия реакции являются важными параметрами; их следует поддерживать постоянными, для того чтобы можно было делать

определенные выводы о влиянии изменения строения молекулы субстрата.

Однако, как было установлено в случае хиральиых ацикличе­ ских сульфидов, во многих работах не было уделепо внимания количественной оценке соотношения диастереомеров, и поэтому следует проявлять известную осторожность при интерпретации имеющихся данных. Мы выбрали несколько реакций, для того чтобы проиллюстрировать некоторые из наиболее важных обобще­ ний, которые могут быть выведены на основании изучения различ­ ных типов циклических сульфидов.

В основе обоих главных подходов в исследованиях в этой обла­ сти лежит стереохимия реакций окислеиия под действием различ­ ных реагентов 4-замещенного тиана [69, 70]. Результаты опытов сведены в табл. 8-8. Данные в примерах, приведенных в таблице, представлены таким образом, чтобы отразить общее увеличение степени аксиального окислеиия в направлении сверху вниз. Из этих данных легко можно вывести несколько зависимостей. Пероксиреагеиты (№ 7—11) дают довольно постоянное соотно­ шение продуктов для всех трех изученных тианов, причем преиму­ щественно протекает экваториальное окисление. Иоддихлорбензол и тре/п-бутилгипохлорит приводят к совершенно противополож­ ным результатам, причем в первом случае экваториальное окислеиие протекает с трудом, а во втором осуществляется аксиальное окисление. Заместитель в положении 4, по-видимому, оказывает небольшое влияние на стереоселективность * ) .

В противоположность чисто интуитивным предположениям, основанным на экстраполяции данных, полученных для циклогексановых систем, термодинамически более устойчивой конформацией соединения 57 является та конформация, в которой S — О-связь занимает аксиальное положение [69, 70, 72]. Поэтому аксиальное окисление соединения 56 можно представить как

нению с величиной, ожидаемой только на основании копформацпонной с в о ­ бодной энергии группы R. Дппольное взаимодействие способствует п р е т г у - щесгвоппо экваториальной атаке гпдрпда (см., однако, [ 8 3 ] , разд. 3-4.3,. где дапа другая интерпретация). Аналогичные эффекты могут, кроме того, иметь важное значение в переходном СОСТОЯНИИ при окислении тиана, но эта возможность экспериментально не исследована. Окисление 4-хлортнапа [71] перподатом даст смесь цис- и траис - сульфокепдов, в которой преобладает yuc-изомер, но дациые о точном соотношении !(г«:-тракс-пзомеров отсутст­

процесс, «контролируемый образованием продукта», тогда как экваториальное окисление «большим» реагентом должно отвечать «стерпческому контролю подхода» 1091. Однако, как подчеркива­ лось в разд. 3-4, представления о «контроле образованием продукта», по-видимому, не оправдываются в случае реакции при­ соединения к циклическим кетонам, для которой они были перво­ начально развиты. Кроме того, на основании имеющихся немного­ численных данных создается впечатление, что это представление не может быть применимо к реакциям окисления циклических сульфидов. При реакциях окисления сульфидов нет даже намека на существование симбатной зависимости между «размером» реа­

атаки в окислении. Несомненно, здесь имеется возможность совершенно различных механизмов в противоположность общему характеру механизмов реакций присоединения к карбонильной группе, в особенности механизмов большинства реакций восста­ новления под действием гидридов. Ясно, что можно получать существенно большие количества термодинамически более устой­ чивого изомера, чем получают при установлении равновесия (табл. 8-9). По этой причине, а также на основании других сообра­ жений (разд. 3-4) целесообразно объяснять стереохимию реакции окисления циклического сульфида влиянием строения молекулы субстрата па предпочтительность паправлепия аксиальной или экваториальной атаки данного реагента исходя из представлений о «пространственном напряжении» в переходном состоянии. Пред­ почтительность направления атаки можно проследить иа данных, приведенных в табл. 8-8 для пространственно не затрудненных тианов. К сожалению, отсутствуют данные по систематическому варьированию природы и положения заместителей в тиановом кольце, па основании которых можно было бы сделать выводы,