книги из ГПНТБ / Моррисон Д. Асимметрические органические реакции

Гораздо большая степень асимметрического синтеза наблюда­ лась при пиролизе хиральиых 4-метилциклогексил-?г-толилсульф- окспдов [102]. //факс-Сульфоксид, имеющий Л-конфигурацию по атому серы [іг-(+)-І57], привел к і?-(+)-4-метилциклогексену

[R-(-\-)-lo6]t тогда как S-(—)-157 дал избыток S-(—)-156. Величи­ ны степени асимметрического синтеза в этих реакциях элимини­ рования достигали 70% в противоположность реакции пиролиза

Mef

+ PhCCOOH

Me Me

P H c . 9-9. Асимметрический пиролиз і-метилциклогсксплового эфпра гцдратроповой кислоты [на схеме приведен пример с (5)-(-|-)-гидратроповой кислотой] .

аналогичных хиральиых сложных эфиров (рис. 9-9). Это, несо­ мненно, является результатом того, что хиральный центр по атому серы в конечном итоге участвует в переходном состоянии. Элиминирование ?г-толилсульфоновой кислоты протекает по цик­ лическому синхронному механизму, и вполне возможно, что удаление водорода может произойти либо от С-2, либо от С-6 [102]. Предполагается, что переносу подвергаются не экваториальные, а егш-аксиальные атомы водорода, однако это не удалось строго установить с примепением изотопного метода. Между конфигура­ циями исходных соединений и продуктов имеются правильные

При пиролизе некоторых стероидных сульфоксидов субстрат имеет несколько хиральиых центров, и поэтому протекание асим­ метрического синтеза установить затруднительно. Тем не менее с точки зрения механизма ход реакции определяется теми же факторами. Например [103], (5)-4р-фенилсульфинилхолестан 158

10

Различные типы аепмметрпческого спитеза

В данной главе рассмотрены особые случаи асимметрического синтеза, которые нельзя было отнести к предыдущим разделам: 1) асимметрические реакции в хпральных средах; 2) асимметриче­ ский синтез путем замещения в прохнральном лпгапде; 3) асим­ метрический синтез полимеров и 4) реакции абсолютного асимме­ трического синтеза.

Прохиральный субстрат п ахиральный реагент могут реаги­ ровать с образованием хирального продукта, если реакция про­ водится в хпралыюм окружении. Было предпринято много попы­ ток осуществить асимметрический синтез, используя оптически активные добавки, которые действуют не как катализаторы, а лишь участвуют в реакции с образованием промежуточных комплексов или сольватов. Кажется само собой разумеющимся, что чем теснее входит в переходное состояние хиральная добавка пли растворитель, тем более вероятна возможность повышения асимметрической направленности реакции. Многие прежние опы­ ты оканчивались неудачей нз-за недооценки этого положения (обзор старых работ см. в книге Ш ) , на которое, однако, обратили внимапне еще Бредиг и Бальном [2], обнаружившие, что энаитиомериые камфоркарбоиовые кислоты декарбоксилировались с оди­ наковыми скоростями в растворе углеводорода (—)-лимонена, но с разными скоростями в (—)-никотипе. В последнем случае, несомненно, происходило солеобразоваиие, и эту реакцию следо­ вало бы рассматривать как разложение диастереомерных солей.

Наиболее успешные опыты осуществлены с использованием хиральных растворителей, а также металлоорганических реаген­ тов, которые координируются с растворителем. В этих случаях нет резкой границы между классическими хиральными реагента­ ми, какими являются, например, комплексы L i A l H 4 — хинин, рассмотренные в гл. 5, и реагентом, который хиралеи вследствие координации растворителя, например реагентом Симмонса — Смита в растворе, содержащем ментол (табл. 6-7).

(-|-)-Метил-2-метил бутиловый эфир, например, был использо­ ван в качестве хирального растворителя для индуцирования асим­ метрии в шрео-пинаколине, образующемся при восстановлении феиилферроценилкетона; это позволило установить различие меж­ ду (II- и ліезо-формами [3].

Обработка изопропилферроцена и-бутиллитием в присутствии

н-бутиллитием дала продукт, который па 100% был асимметриче­ ски металлирован в результате вхождения лития [4].

Были изучены два основных типа асимметрических реакций в хнральных средах: реакции электрофильного замещения по связи углерод — металл и реакции нуклеофилыгого присоедине­ ния к карбонильным группам. Примеры реакций первого типа сведены в табл. 10.1.

10-1.1. Реакции электрофильного замещения в хнральных средах

Строго говоря, ни одна из этих реакций не является асимме­ трическим синтезом, так как реагенты, содержащие атом металла, связанный с хиральным центром, являются рацемическими. Для таких простых соединений, однако, связь углерод — металл стереохпмически неустойчива и между энантиомерами быстро устанавливается равновесие (1А zjt 1Б). Реакции, приведенные в табл. 10-1, были осуществлены в присутствии (2R,3R)-(-\-)- диметоксибутана, который образует сольваты (2) с реактивами Гриньяра. В таком комплексе атом магния становится хиральным

центром и сольват 2 может существовать в диастереомерных фор­ мах. Если группа R" в 2 может существовать в двух формах, как видно из реакции 1А 1Б, то этот комплекс представляет собой четыре стереохпмически различных сольватированиых образо­ вания не обязательно в равных количествах, причем каждое из них может реагировать с прохиральным субстратом с разными скоростями.

Наиболее очевидным выводом из данных, приведенных в таб­ лице 10-1. является то, что степень индуцированной в таких усло­ виях стереоселектпвпостп вообще очень низка * ) . в лучшем случае она составляет 2—3%. Если стереоселективпость низка

гораздо ниже прп применении растворителей, которые не участвуют

ского г/.г/с-днхлор-бнс-(этнленднамин)кобальт(111 )тет1)афеипл бора­ та приходят в асимметрическое равновесие. В аналогичном иссле­ довании было показано, что оптически активный пропандиол-1.2, использованный в качестве растворителя, стереоспецифпческп замещает в качестве лиганда хлорид-ионы в комплексе субстрата, прпче.м установление асимметрического равновесия под действием оптически активного растворителя прп этом не происходит [12].

10-1.2. Реакции присоединения к карбонильной груп­ пе в хиральпых средах

В табл. 10-2 и 10-3 приведены примеры реакции присоедине­ ния металлооргапических реагентов к карбонильным соединениям (кетонам в табл. 10-2 и альдегидам в табл. 10-3) в присутствии хирального растворителя или других хиральпых добавок. Величи­ ны стереоселектпвпостп несколько выше, чем указывается в табли­

вбензольном растворе спартеииа (№ 10, 1896 и. э.). По-видимому,

вобщем оправдывается то наблюдение, что монодеитатиые хпральные сложные эфиры проявляют низкую асимметрическую индук­ цию, как. например, в случае полидентатных простых эфиров, таких, как гексаметиловый эфир мапиита и пентаметиловый эфир арабита [ср. также диметилизосорбид 7"], тогда как бидентатный эфир дпметоксибутан и бидентатный амин спартеин обнаруживают

наибольшую асимметрическую индукцию.

*) Вслпчнпы максимального вращения для многих продуктов неизвест­