![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Моррисон Д. Асимметрические органические реакции
.pdfГораздо 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] .
4-Метіілцпклогексанол |
4-Метнлциклогексен |
|
Гпдратропсшая |
|||
цис |
S - ( — ) , |
0,24 |
± |
0,08% |
н.э. |
кислота |
R |
||||||
цис |
Я - ( - г), |
0,87 |
± |
0,08% |
н.э. |
S |
транс |
Л-( + ), |
0,54 |
± |
0,41% |
н.э. |
R |
трапе |
S - ( — ) , |
0,41 |
± |
0,14% |
н.э. |
S |
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
корреляции, |
если применить модель, приведенную на |
|
рис. |
9-10; |
|||||
в |
ней предпочтительной |
конфигурацией |
для Л-изомера |
будет та, |
|||||
в |
которой неподеленная |
электронная |
пара |
у |
атома |
|
серы |
при |
|
ближена к |
атомам водорода при С-2, |
а не |
к |
более |
объемистой |
||||
n-толильной |
группе, сближенной с атомами |
водорода |
при |
С-6. |
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
16. |
Synerholm |
|
|
М. |
Е., |
GilmanN. |
|
|
W., |
|
Morgan |
J . W., |
|
Hill |
R. |
|
A'., J . Org . |
C h e m . , |
|||||||||||||||||||||
|
33, |
1111 |
(1968). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
17. |
Hill |
|
R . |
A"., |
Gilman |
|
N. |
|
W., |
T e t r a h e d r o n |
L e t t . , |
1967, |
|
1421. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
18. |
Hill |
|
R . A'., |
Gilman |
N. |
W., |
Chem . |
C o m m . , |
1967, |
|
619. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
19. |
Gill |
|
G. |
В., |
Q u a r t . |
Revs .. |
22, |
33S |
(1968); |
Jefferson |
|
|
|
A., |
|
Scheinmann |
|
F., |
|||||||||||||||||||||
20. |
Q u a r t . |
Revs., 22, 391 (196S). |
|
Account s |
Chem . |
Research, |
1, |
17 |
(1968). |
||||||||||||||||||||||||||||||
Hoffmann |
|
|
R . , |
Woodward |
|
|
R . В., |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
21 . |
Vollmer |
|
J . |
J . , Servis |
|
K. |
L . , J . |
|
Chem . |
E d u c , |
45, |
|
214 |
|
(1968). |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
22. |
Bickart |
|
P., |
Carson |
|
F. |
|
W., |
|
Jacobus |
|
/ . , |
Miller |
|
E. |
G., |
|
Mislow |
|
A'., |
J . |
A m e r . |
|||||||||||||||||
|
Chem . S o c , |
90, 4869 |
(1968). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
23. |
Hill |
|
R . A"., |
Chan |
T. |
/ / . , |
J . |
A m e r . |
Chem . |
S o c , |
88. |
|
866 |
|
(1966). |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
24. |
Horner |
|
L . , |
Winkler |
|
I I . |
J . |
S., |
Meyer |
|
E., |
|
T e t r a h e d r o n |
|
L e t t . . |
1965, |
789. |
||||||||||||||||||||||
25. |
Bergson |
G., |
Weidler |
|
A.-M., |
|
|
A c t a |
Chem . |
Scand . , |
17. |
|
1798 |
(1963). |
|
|
|||||||||||||||||||||||
26. |
Weidler |
A.-M., |
A c t a |
Chem . |
Scand . . |
17. |
|
2724 |
(1963). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
27. |
Weidler |
A.-M., |
Bergson |
|
G., |
A c t a Chem . |
Scand . , |
18, |
1487 |
(1964). |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
28. |
Bergson |
G.. |
Weidler |
A.-M.. |
|
A c t a Chem . |
Scand . , |
18, |
1498 |
(1964). |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
29. |
Ohlsson |
L . . Wallmark |
|
I . , Bergson |
|
G., A c t a |
C h e m . |
Scand . , 20, 750 |
(1966). |
||||||||||||||||||||||||||||||
30. |
Almy J . , Uyeda |
R . Т.. |
CramD. |
|
J . , J . A m e r . |
Chem . |
S o c , |
89, |
6768 |
(1967). |
|||||||||||||||||||||||||||||
31 . |
Ainu/ |
|
/., |
|
Cram |
D. |
J . . J . A m e r . |
C h e m . |
S o c , |
9 1 , |
4459 |
|
(1969). |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
32. |
Guthrie |
R . D.. |
Meister |
|
|
W.. |
|
Cram |
D. |
|
J . , J . |
A m e r . |
|
Chem . |
S o c , |
89, |
5288 |
||||||||||||||||||||||
33. |
(1967). |
|
|
Основы |
химик |
карбаинонон, |
«Мир», |
М . , |
1967. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
К рам |
Д.. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
34. |
Solladie |
С., |
Mosher |
|
I I . S., |
u n p u b l i s h e d |
results . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
35. |
Radlick |
P.. |
Rosen |
|
W.. |
|
J . A m e r . |
Chem . |
S o c , |
|
89, 5308 |
|
(1967). |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
36. |
Hill |
|
R . |
A".. |
Carlson |
R . M., |
|
J . A m e r . |
Chem . |
S o c , |
87, |
|
2772 |
(1965). |
|
|
|||||||||||||||||||||||
37. |
Freund |
M., |
|
B e r . . 38, |
3234 |
(1905). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
38. |
Berson |
J . A., |
Greenbaum |
|
|
M. |
A., |
|
J . A m e r . |
Chem . |
S o c , |
|
80, |
445 |
(1958) |
and |
|||||||||||||||||||||||
39. |
references |
therein . |
|
|
|
|
|
|
|
|
V., A n g e w . |
Chem . |
I n t e r n . |
E d n . , |
5, |
385 |
|||||||||||||||||||||||
Cahn |
R . |
S., |
Ingold |
|
C, |
|
Prelog |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
(1966). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
40. |
Плие.і |
E . .Т., |
Стереохимия |
соединении |
углерода, |
|
«Мир», М . , 1965. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
4 1 . |
Warnhoff |
|
|
Е. |
W., |
Lope: |
|
S. |
Г., T e t r a h e d r o n |
L e t t . , |
|
1967. |
2723. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
42. |
Hollands |
|
T. |
R . , deMayo |
|
|
P., |
Nisbet |
M., |
Can. |
|
J . C h e m . , |
43. |
2996 |
(1965). |
||||||||||||||||||||||||
43. |
Hollands |
|
T. |
R., |
deMayo |
|
|
P.. |
Nisbet |
|
M., |
|
Crabbi |
|
P., |
|
Can . |
J . C h e m . , |
43, |
||||||||||||||||||||
44. |
3008 |
(1965). |
|
|
|
|
E . , J . A m e r . |
Chem . |
S o c , |
77, |
|
450 |
|
(1955). |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Berson |
J . A., |
Brown |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
45. |
Joshua |
|
H., |
Gans |
R . . Mislow |
|
1С, |
J . |
A m e r . |
Chem . |
|
S o c , |
|
90, |
4884 |
(1968). |
|||||||||||||||||||||||
46. |
Taylor |
D. |
|
R . , Chem . Revs., |
67, |
317 |
(1967). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
47. |
Maitland |
|
P., |
Mills |
|
W. |
П., |
|
N a t u r e , |
B 5 , |
994 |
(1935). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
48. |
Maitland |
|
P., |
Mills |
|
W. |
H., |
|
J . Chem . S o c , |
|
1936, |
|
987. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
49. |
Nakagawa |
|
|
M., |
Shingu |
|
|
1С, |
Naemura |
|
|
1С, |
T e t r a h e d r o n |
|
L e t t . , |
1961, |
802. |
||||||||||||||||||||||
50. |
Kuhn |
|
R . , |
Schulz |
В., |
|
A n g e w . |
C h e m . , |
|
74, |
292 |
(1962). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
51 . |
Jacobs |
T. L . , DanknerD., |
|
|
|
J . O r g . C h e m . , |
22, |
1424 |
(1957). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
52. |
Evans |
|
R. |
J . , Landor |
S. |
R., |
|
Smith |
|
R. |
Т., |
J . Chem . S o c , |
|
1963. |
1506. |
|
|
||||||||||||||||||||||
53. |
Evans |
|
R . J . D., |
Landor |
|
S. |
R . , J . Chem . |
S o c , |
|
1965, |
2553. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
54. |
JonesE. |
|
R. |
П., |
Loder |
|
J . D., |
|
Whiting |
|
M. |
C, P r o c |
Chem . S o c , |
1960, |
180. |
||||||||||||||||||||||||
55. |
Evans |
|
R. |
|
J . D., |
Landor |
|
|
S. |
|
R., |
|
Regan |
|
|
J . |
P., |
|
Chem . |
|
C o m m . , |
1965, |
397. |
||||||||||||||||
56. |
Landor |
|
S. |
|
R., |
Miller |
|
B. |
J . , Regan |
J . |
P., |
Tatchell |
|
|
A. |
|
R., |
Chem . |
C o m m . , |
||||||||||||||||||||
57. |
1966, |
585. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T e t r a h e d r o n |
L e t t . , |
|
1967, |
|
2975. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Sevin |
|
A., |
|
Chodkiewicz |
|
|
W., |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
58. |
Tomoskozi |
|
|
I . , Bestmann |
|
|
I I . J . , T e t r a h e d r o n |
L e t t . , |
1964, |
1293. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
59. |
Tomoskozi |
|
|
I . , Janzso G., |
Chem . a. I n d . , 1962, |
2055. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
60. |
Bestmann |
|
H. |
J . , |
Tomoskozi |
|
I . , T e t r a h e d r o n , |
24, |
3299 |
(1968). |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
61 . |
Walbrick |
|
J . M., |
Wilson |
|
J . |
W., |
Jr., |
|
Jones |
|
W. |
|
M., |
|
J . |
A m e r . |
Chem . |
|
S o c , |
|||||||||||||||||||
|
90, |
2895 |
(1968). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
62. |
Lowe |
|
G., |
Chem . C o m m . , |
1965, 4 1 1 , see |
also [63] . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
63. |
Brewster |
|
J . |
1-І., |
Topics |
i n |
Stereochemistry, |
V o l . 2, |
|
ed . , |
A l l i n g e r |
N . L . , |
|||||||||||||||||||||||||||
|
E l i e l |
E . |
L . , |
J . W i l e y |
a n d |
Sons, |
I n c . , |
N . Y . , |
1967, |
|
p. |
33. |
|
|
|
|
|
|
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.
10-1. Асимметрические |
реакции |
|
в хиральных |
средах |
|
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
(—)-сиартеина привела к образованию хирального |
3-изопропил- |
||
1,1'-дитиоферроцена, |
который был |
последовательно |
превращен |
в оптически активные производные |
с оптической чистотой около |
||
3 %. Обработка |
(і5)-(-г)-1-фсрроцепилметил-2-метилпиперидипа |
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
|
|
|
Me |
,Ме |
|
|
|
I |
|
В' |
В' |
R" |
Я " С ^ Н |
|
R — 6 — МдХ |
ХМд— С — R |
Х |
Ъ-С |
|
н |
Н |
|
I Х Me |
|
|
|
|
Me |
|
/А |
1Б |
|
|
|
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
при применении растворителей, |
которые образуют комплекс |
с реагентом, то вполне вероятно, |
что стереоселективпость будет |
гораздо ниже прп применении растворителей, которые не участвуют
таким образом в переходном состоянии. |
|
Боснпч [10, 11] сообщил об асимметрическом синтезе |
в раство |
ре хиралыюго бутандиола-2,3, в котором cl- и Z-формы |
рацемиче |
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
це |
10-1, по остаются все же в общем низкими (менее 5% п. э.), за |
|||
исключением |
реакции присоединения |
фенилмагнийгалогенида |
||
к |
бутаиоиу-2 |
в (-г)-диметоксибутаие (табл. |
10-2, № 2; 17 °о п. э.) |
|
и |
присоединения этплмагпийгалогепида |
к |
этилбепзонлформиату |
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
ны. Вращение |
одного п того же продукта часто измерялось в разных |
раство |
|||
рителях, что |
делает невозможным непосредственное сравнение этих резуль |
||||
татов. Таким |
образом, приведенные |
в табл. 10-1 данные, |
согласпо |
которым |
|
продукт в опыте Лг 11 с [cc] D — 0,67° |
(бензол) имеет даже |
противоположную |
|||
конфигурацию |
по сравнению с продуктом |
в опыте № 12 с [ « 1 D + 2 , 2 0 ° |
( у к с у с - |
||
пая кислота), |
нельзя рассматривать |
как |
окончательные. |
|
|