книги из ГПНТБ / Моррисон Д. Асимметрические органические реакции
.pdfиония 117 было найдено, что 118 частично превращается в транс- изомср; кроме того, при гидрировании а.|3-двойпой связи в соеди нении 117 образуются меньшие количества неактивных цис- н шрякс-изомеров и некоторое количество полностью гидриро ванных продуктов. Указанная последовательность реакций осуществляется в результате і/лс-присоединения водорода по Р,у-двопной связи в 1.1.7, которое п является преобладающим направлением реакции.
Дополнительным примером изменения аксиальной диссимметрпп на центровую диссимметрию служит этокспмеркурирование оптически активного циклонопадиена-1.2 ( [ а ] " —81.8е ; макси мальная величина 48% и. э.) в оптически активный З-этокеи- цпклопонен ([cx]D 4-15,3°), для которого нет данных об оптической чистоте и конфигурации [70].
Оба энантиомера mpew-бутилаллеиа получены при обработке разделенных пропаргилсульфоиатов литийалюмшгайгидридом, что приводит к синхронному вхождению гидрид-иона п замещению сульфонатпой группы [71].
Термическая димеризация рацемического циклононадиена-1.2 приводит к трем продуктам. Два образуются в результате соеди нения разных энаптиомеров. а третий — в результате соединения аллеиов с одинаковой конфигурацией. Сравнение соотношения этих продуктов с соотношением, найденным в случае частично разделенного циклононадиена-1,2, позволило сделать вывод, что скорость димеризации рацемата в 4 раза меньше скорости реакции субстрата с одним из энаптиомеров [72].
Дополнительный пример взаимного превращения центровой диссимметрпи и диссимметрии типа бифенильной (ср. с превра щением тебаина 54 в изомеры фенилдигидротебаина 55 и 56) найден при перегруппировке алкалоида схелхаммеридина [73].
9-2.3. Спнраиы. Алкилнденцнклоалканы и родствен ные соединения
Известно несколько оптически активных спиросоединений, [40], хотя некоторые из них были получены лишь с очень низкой энантиомерной чистотой в результате асимметрической каталити ческой реакции [74]. Однако попытки осуществить взаимное пре вращение спиро- и центровой диссимметрии [40] были в основном безуспешны, пока Крау и Хилл [75] не провели синтез оптически активного спиросоедипения 122, в ходе которого им удалось уста новить и абсолютную конфигурацию этого соединения (рис. 9-7). Пиролиз аммониевой соли R-(—)-120 дал центродиссимметричный
(—)-121, который был затем превращен в S-(—)-122, обладающий только аксиальной хиральпостыо. Конфигурация исходного соеди нения 120 была установлена путем превращеппя его в соедине-
ниє 125, которое в свою очередь было связано с R-(A-)-127 |
изве |
стной конфигурации. |
|
Хотя это превращение служит иллюстрацией превращения системы с центровой днссимметрией в систему с аксиальной днесимметрией (121 -*- 122), реакция не имеет ни одного признака, характерного для асимметрического синтеза. Заместители у ске
лета молекулы |
удаляются |
без изменения |
структуры спиранового |
||||
I ч _.,соон |
1) |
NH |
3 |
|
1)LiA1H4 I \^ |
NTs |
|
|
|
|
|
||||
H N _ V ^ C H |
2 C O O H |
2) |
Д ' |
|
•2) T s a |
|
|
|
|
|
|
TsN |
|
||
Я - ( - ) - / 2 0 |
|
|
|
( - Н 2 / |
S-(-)-J22 |
|
|
|
- CH 2 OMes |
|
1) |
NH3 HOOCCH, |
..Me |
|
Mes — N |
^ C H j C H j O M e s |
Mes |
2) |
LIA1H4 |
ноос^ |
N Et |
3) |
McsCI |
|||||
|
123 |
125 |
|
|
R-(+)-J27 |
|
P и c. 9-7. |
Стереоспецифнческігії |
синтез |
спнросоедпнення |
[74] |
(Mes |
|
|
= C H 3 S O 2 — ; |
Ts = »-CH3 C6 H4 S02 —). |
|
|
||
ядра, обусловливающего хиралыюсть как у исходного соедине ния, так и у продуктов; в этом превращении отсутствуют и конку рирующие диастереомерные переходные состояния.
Некоторые циклоалкилидены обладают только аксиальной хиральностыо; были изучены их синтез из центродиссимметричиых соединений и их превращение в центродиссимметричные соедине ния. В изученном [76] примере, аналогичном превращению спи рана 121 —у 122, (Щ-(—)-2-беизилиден-5-метилциклогексанон (128А), полученный из бензальдегида и (/?)-(+)-3-метилциклогек- санона, был восстановлен под действием «А1С12Н» (А1С13 — L i A l H 4
вотношении 3 : 1) до (£)-(+)-1-бензилидеи-4-метилциклогексана
(129)и некоторого количества (й)-(-|-)-1-бепзил-4-метилцикло-
гексена (130) [76]. Фотохимическая изомеризация 128А —> 128Б с последующим восстановлением дала рацемический продукт 129. Перенос центровой диссимметрии на аксиальную диссимметрию при превращении 128Б -»- 129, вероятнее всего, не происходит вследствие того, что за время существования промежуточно образующегося делокализованиого иона карбоиия может про изойти поворот бензилиденовой группы, при котором проявляется пространственное влияние фенильиой группы [76].
Другим примером является взаимное превращение аксиально диссимметричиого алкилидепциклогексапа (131) в соединения
с центровой диссимметрией. В настоящее время изучена [76, 77] стереохимия этого превращения, которое впервые было осуще ствлено много лет назад [78]. 4-Метилциклогексилиденуксусная
±129 "А1С1,Н" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Me |
Н |
Me |
|
Н |
|
Me |
Н |
|
|
Me |
Н |
|
|
1ZBE |
|
І28А |
|
|
129 |
|
|
|
130 |
|||
кислота |
[131) была |
разделена |
иа |
|
оптические |
изомеры. |
Каждый |
||||||
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
с - о н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вг |
н |
\с/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Me |
Вг |
н |
|
Me |
|
|
|
|
|
|||
|
транс - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
Br |
I |
|
Л, присоединение |
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
в ^ с о о н |
|
|
|
|
|
ОН |
||||
|
|
|
132 |
|
|
|
|
|
|
133 |
|
|
|
Me |
Н |
|
I кон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S-(+)-t3t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
"X |
|Bf.--cooH |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Н |
|
' О |
4 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Me |
|
|
( с ^ - В г |
|
||
|
|
|
Н ^ В г |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Me |
|
|
|
.СООН |
Me |
Г |
|
|
.Вг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Н |
|
|
|
Вг |
|
|
|
|
|
N.. |
|
|
|
S-(+)-134 |
|
|
|
|
|
Я-(~)-/35 |
|
|||
изомер был исследован |
в серии |
|
превращений, |
представленных |
|||||||||
на схеме для одного энантиомера |
|
S-(-{-)-131. Аксиально |
диссим- |
||||||||||
метричное соединение S-(-{-)-1.31 |
|
бромировалось |
с |
образованием |
|||||||||
центродиссимметричных |
диастереомеров 132 и 133. |
Первое соеди |
|||||||||||
нение было дегидробромировано при действии КОН в |
аксиально |
диссимметричный изомер S-(-\-)-134, а второе — было декарбокси- |
|
лировано и дебромировано с образованием аксиально |
диссимме- |
тричного изомера R-(—)-135. Конфигурации, приведенные на схеме, основаны на моделях для корреляции хиральности и вра щения [76] в аксиально диссимметричных алкилиденциклогексанах.
Детальное н изящное исследование [77] аналогичного превра щения аксиальной днееимметрии в центровую диссимметрию (рис. 9-8) показало, что соединение 136 при гидрировании дает смесь продуктов 1.37 и 13S (приблизительно 2 : 1). Конфигурации производных этих продуктов (75.9 п 140) связаны с конфигурация ми спиртов, полученных путем асимметрического восстановления цис- и транс-141 под действием реактпва Гриньяра из (ІД, 2Д,
|
|
|
|
|
|
Me |
|
|
|
|
Me |
-у |
Н |
|
|
|
|
|
|
|
Л |
|
У У |
|
н |
|
X |
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- I |
с. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
соон |
|
|
1 |
'-D |
||
Me |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МНСОСН ,Ph |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
mpanc-S-(-) |
-137 |
|
mpa/icS( |
-)- |
ид |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
н' |
|
|
|
соон |
|
|
|
соон |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
S - ( - r ) - / J 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Н И |
|||
|
|
|
|
Me |
|
\ |
|
0 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Г |
Ч |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
л . |
|
|
|
|
у |
- |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
J |
н |
II |
|
|
|
|
|
|
|
4 i / c - / ? - ( - ) - / J 0 |
|
|
о |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цис-/?•(-)-НО |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• з) L;AIH< |
|
Me |
|
~Л С НО |
|
|
|
|
Me / ~ |
|
D |
|
|
" CO |
||
|
|
|
|
|
|
C - O H |
|
|
|
|||||
Н |
|
-Л |
6}— |
MgBr |
|
HV |
Л |
2) |
NaN, |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
цис-141 |
|
D |
|
|
m/c-S-(~)-/43- |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
14 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Me |
/ |
V |
|
Me |
|
|
|
2) |
NaN, |
Me |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|||
H |
\ |
/ |
CHO |
|
H |
/V |
~ . . |
3)Li AlHd ' |
H |
~ / / ' - - H |
|
|||
транс -141 |
|
|
S |
/ |
С\ OH |
a)B;coa |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
D |
— |
|
|
|
NHCOBz |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
транс-R-i.-)-139 |
|
|
|
|
|
|
|
mpaHc-S-{ + |
)-/44 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
P и c. |
9-8. Превращение |
аксиально |
гшеснмметричного |
алкплпденциклогек- |
||||||||||
сана в центроднеспмметричные производные и установление их конфигураций. (Bz — бензол).
4Д)-изоборнеола-[2-Б] (142). Зная стереохимическое строение соединения 141 (цис и транс соответственно) и предполагая, что оба альдегида восстанавливаются под действием реактива 142 в спирты, имеющие главным образом ^-конфигурацию (разд. 5-1.4, табл. 5-2), можно установить стереохимию превращений спир тов 143 и 144. В реакциях, использованных для превращения 143 в 140, происходит лишь одно обращение (замещение азида), и поэто му конфигурации 143 и 140 будут такими, как показано на схеме. Перегруппировка Курциуса (с сохранением конфигурации) азида соединения 138 с последующей обработкой фталевым ангидридом
предположение [84—86], что затрудненное вращение вокруг связи С-5 — С-6 вносит второй элемент диссимметрии, который может прпвестп к существованию пары изомеров, обладающих значи тельным энергетическим барьером для взаимопревращения в пгряис-соединенпе * ) . То, что такие конформациоиныс диастереомеры могут быть выделены при комнатной температуре, кажет ся очень мало вероятным. В любом случае на всех стадиях конфи-
I—?Ju Г~\^*0Ш M e 0 v / — \ н \ - - с о о н
"Г |
° Н |
м е с Г Ч - У |
н - ? % о о н |
|
l q ° |
|
149 |
иг! |
/50 |
транс-R-(+)- |
|
|
н о |
|
циклооктен |
|
|
(2",ЗЯ)-(+)-винная |
|
хислота
гурацпонпых корреляций может проявиться только хиралыюсть, обусловленная копформацией при двойной связи. Однако значе ние параметров активации для рацемизации оптически активного тряноциклооктена [87] несколько затушевывается [84] этими дополнительными конформационпыми возможностями.
Случай переноса аксиальной хпральпости спиросоедииения на центровую хиралыюсть наблюдался при перегруппировке Стивеиса (разд. 9-1.3) четвертичного аммониевого спирооснования (обладающего С2 -спмметриец) в хиралыгый мостиковый третичный амин при нагревании исходного соединения NaOM в диглиме [88].
Попытка получить оптически активный спиро-[3,3]-гепта- диен-1,5 по реакции Гофмана исчерпывающим метилированием четвертичного основания, полученного из оптически активного 2,6-бис-диметиламииоспиро-[3,3]-гептаидиметиодида, была безус пешной [89].
Хиральный реагент Виттига, приготовленный из ( £ ) - ( + ) - бензилметилфенил-к-пропилфосфонийбромида, был обработан 4-метилциклогексаноном; в результате был получен ( £ ) - ( + ) - беизилиден-4-метилциклогексан (43% и. э.). Из других прохиральных циклоалканонов было получено семь других хнральных бепзилиденовых производных [90].
*) Было отмечено [85, 86], что оптическое вращение т/ншс - циклооктеца
впервую очередь обусловлено днссимметрией двонпой связи в твнст-
копформацин, |
по первоначально |
[85] абсолютная конфигурация |
(—)-трапс- |
цпклооктена была ошибочно предсказана па основе теоретических |
расчетов, |
||
которые, как |
полагали, годятся |
для данного случая. Это отнесение кон |
|
фигурации было затем изменено |
па обратное [86] . |
|
|
шіровапня по Гофмаиу [94] было найдено, что пиролиз хираль ного четвертичного основания, содержащего в качестве замести теля циклооктпл и полученного из (—)-153 (99.(5% и. з.. конфигу рация неизвестна), приводит с 89%-пым выходом к смеси транс-
нг{.ис-циклооктенов в отношении 60 : 40. Было найдено, что
;нрднс-нзомер обладает слабой оптической активностью |
[R-(—)-148; |
|||||||||
1.4% |
и. э.]. При |
получении »флнс-цііклооктепа |
путем |
обработки |
||||||
|
|
Ob- |
|
|
н |
|
н |
|
||
|
|
s? 96 |
•6? |
|||||||
|
|
|
|
сю; |
|
н |
|
|
н |
|
|
|
(~)-153 |
|
|
в - ( - ) . / 4 в |
s . ( + ) . / 4 8 |
|
|||
(—)-153 амидом |
калия в жидком |
аммиаке |
при —'А) °С образовы |
|||||||
вался |
в избытке |
энантиомер S-(~r)-l48 |
(2.4—2.7"о п. ;•>.). В обеих |
|||||||
реакциях |
эиантпомерные |
исходные |
соединения |
дают |
продукты |
|||||
с противоположной |
хиральностыо. |
|
|
|
|
|||||
В |
этой |
реакции |
происходит |
перенос центровой асимметрии |
||||||
с азота на С2 -диссн.мметрпю 7»/ммс-цпклооктена. Элиминирование, по-вндпмому. происходит по £2 -с(ш-механпзму [93] с отрывом водорода у С-2 или С-8. что приводит к эпаптиомерным продуктам. Оба сгш-а-атома водорода диастереотнппы, и, следовательно, оба дпастереомерных переходных состояния для реакций элиминиро вания не будут идентичными и эиаптпомеры 148 не образуются в точно одинаковых количествах. Пет смысла пытаться анализи ровать в деталях факторы, приводящие к низким степеням асим метрического синтеза в этих реакциях и приводящие к обращению стереоселективности в различных условиях реакции. Разница между величинами асимметрического синтеза —1.4и — 2,7% состав ляет менее 0,1 ккал/моль ( 0 , 4 « Ю - 3 Дж/моль), н изменение этой величины может быть с полным основанием отнесепо за счет влияния растворителя, температуры и природы реагента.
Попытки получения оптически активного /я.раке-циклооктепа и m-ранс-циклодецеяа путем пиролиза хиралытых циклооктил- и циклодецилгидратропатов [95] привели в обоих случаях к неак тивному циклоалкену. Такие результаты и следовало ожидать, так как при температуре реакции продукты рацемизовались [96, 97].
Изящный, прямой синтез оптически активного транс-цпкло- октена (почти 100% и. э.) осуществлен через цептродиссимметричные соединения 154А и 154В [98]. Тионокарбопат (154А, [а]Ц --17,2°; СНС13 ) был получен из (-і-)-т,ракс-циклооктандиола-1,2 ([CZJ'D2 -J-16,9°, абсолютный спирт; разделен через стрихииповую соль кислого фталата) при действии ^1\т '-тиокарбоиилдиимидазо- ла. Реакция (~\-)-154А с триизооктилфосфитоді при 130 °С (с эли минированием азота в целях удаления соединения 148 но мере
его образования для предотвращения рацемизации) |
приводит |
|
с выходом 84% к Д-(-)-???р««с-октену [R-(-)-148; |
[ a ] D - 4 2 3 ° ; 99% |
|
awe-изомер а; эиантиомерно чистый — вывод |
сделан |
на основа |
нии максимальной величины [ a ] D . полученной путем расщепления рацемата [S3] под действием комплекса [Pt — a-метилбеизиламии].
ССЬ |
|
|
|
н |
hv |
|
|||||
/54А,Х |
= |
О, |
Y = |
S |
|
|
|
|
154 Г |
^ 7 |
154Д |
154Б, |
Х = |
S, |
Y = |
NH |
|
|
|
||||
из (+)-154А: |
/00% |
и.з. |
Я-(-)-148 |
|
|||||||
/54 5, |
X = |
S , |
У-5 |
|
|
||||||
|
из(-)-154В: |
96% |
и.э. |
S-(+)-/4в |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Реакция г/г/с-циклооктена с роданом, |
а затем |
с НВг |
приводит |
||||||||
к иминодитиокарбоиату (154Б). |
Это |
соединение |
расщеплено на |
||||||||
антиподы через соль (—)-1-феиилэтансульфоновой |
кислоты с обра |
||||||||||
зованием изомера |
(+)-154Б, который |
был превращен в |
(—)-154В |
||||||||
под действием I I 2 S |
в этаноле. Обработка |
(—)-154В 1,3-дибензил- |
|||||||||
2-метил-1.3,2-дпазофосфолпдином при |
30 °С дала |
S-(-\-)-148 (99% |
|||||||||
транс, |
96% |
п. э.). |
|
|
|
|
|
|
|||
Оптически активный /иракс-циклооктеп, полученный указан ным выше методом. был превращен в центродиссимметрпчпые производные [98] по реакции с OsO.-, и диазометаном (см. пример
148-У- 149). Из R-{—)-14S был получен (—)-154Г, из которого прп облучении отщеплялся азот с образованием (-\-)-154Д, содержа щего только 4% г/г/с-срощенного изомера. Эпантиомерная чистота соединений 154Г и'154Д, полученных этим путем, была неизвестна, по, как полагают [98], она блпзка к величине для ??гракс-цикло- октена, из которого опи были получены.
Попытки асимметрического синтеза тропидина из гиосциамина [99] оказались неудачпыми из-за того, что гиосциамин рацемйзовался при температуре ниже температзфы образования тропидина в процессе элиминирования. Однако опыты по пиролизу хиральных сложных эфиров 4-метилциклогексилгидратропатов [99—101] ока зались успешными. Все четыре днастереомера 155 дали оптически активный 4-метнлциклогексеи, однако избыток энаитиомера во всех случаях был менее 1 % (рис. 9-9). Конфигурация 4-метилциклогек- сеиа известна [100]; была предложена структура переходного состояния для корреляции ее с конфигурациями эфиров, которые использовались в пиролизе. Однако исходпый асимметрический центр оказался далек от того участка в молекуле, который ответ ствен за создание нового хирального звена, а существование ряда конформационпых возможностей делало такую модель весьма ненадежной, особенно если иметь в виду, что асимметрическая направленность реакции была так невелика.