Bamford-Stevensova reakce - Bamford–Stevens reaction - Wikipedia

The Bamford-Stevensova reakce je chemická reakce přičemž léčba tosylhydrazony se silnou základnou dává alkeny.[1][2][3] Je pojmenován pro britského chemika William Randall Bamford a skotský chemik Thomas Stevens Stevens (1900–2000). Využití aprotická rozpouštědla dává převážně Z-alkeny, zatímco protické rozpouštědlo dává směs E- a Z-alkenů. Jako transformace vytvářející alkeny má Bamford-Stevensova reakce široké využití v syntetické metodologii a syntéze složitých molekul.

Bamford-Stevensova reakce

Zpracování tosylhydrazonů alkyl lithiovými činidly se nazývá Shapiro reakce.

Reakční mechanismus

Prvním krokem Bamford-Stevensovy reakce je tvorba diazo sloučeniny 3.[4]

Mechanismus Bamford-Stevensovy reakce

V protických rozpouštědlech je to diazo sloučenina 3 se rozkládá na karbeniový ion 5.

Mechanismus Bamford-Stevensovy reakce

V aprotických rozpouštědlech je to diazo sloučenina 3 rozkládá se na karben 7.

Mechanismus Bamford-Stevensovy reakce

Směrovaná Bamford-Stevensova reakce

Bamford-Stevensova reakce se neukázala jako užitečná pro stereoselektivní generování alkenů prostřednictvím tepelný rozklad metalovaných tosylhydrazonů v důsledku nevybíravého 1,2-přeskupení karbenového centra, které poskytuje směs produktů. Nahrazením alkylové skupiny trimethylsilylovou (TMS) skupinou na N-aziridinyliminy lze zlepšit migraci konkrétního atomu vodíku. S křemík atom beta na H, a σC-Si → σ*C-H stereoelektronický efekt oslabuje vazbu C-H, což vede k jeho výlučné migraci a vede k téměř výlučné tvorbě allylsilanů namísto stejného množství allylsilanů a izomerních homoallylsilanů, analogicky ke směsi produktů pozorovaných v dialkylovém případě, nebo jiných produktů inzerce (tj. cyklopropanů). Vidět beta-křemíkový efekt.[5][6][7]

Stereoelektronický efekt může zlepšit stereoselektivitu Bamford-Stevensovy reakce.

Syntéza 3-substituovaných indazolů z arynů a N-tosylhydrazonů

N-tosylhydrazony lze použít v různých syntetických postupech. Jejich použití s ​​aryny bylo použito k přípravě 3-substituovaných indazolů dvěma navrhovanými cestami. Prvním krokem je deprotonace hydrazonu diazosloučenin pomocí CsF. V tomto okamžiku by se mohla konjugovaná báze buď rozložit za vzniku diazo sloučeniny a podstoupit [3 + 2] dipolární cykloadice s aryne dát produkt, nebo [3 + 2] anulace s arynem, který by také poskytl konečný produkt. Zatímco silné báze, jako jsou LiOtBu a Cs2CO3 jsou v této chemii často používány, byl použit CsF k usnadnění in situ tvorby arynů z o- (trimethylsilyl) aryltriflátů. CsF byl také považován za dostatečně bazický pro deprotonaci N-tosylhydrazonu.[8][9]

N-tosylhydrazony a aryny se spojí za vzniku 3-substituovaných indazolů.

N-tosylhydrazony jako činidla pro křížové vazebné reakce

Barluenga a spolupracovníci vyvinuli první příklad použití N-tosylhydrazonů jako nukleofilní partnery v křížových vazebných reakcích. Typicky jsou nukleofilní činidla v vazebné reakce bývají z organokovový odrůda, jmenovitě organomagnesium, -zinek, -tin, -silikon a –boron. Zkombinováno s elektrofilní arylhalogenidy, lze použít N-tosylhydrazony k přípravě polysubstituovaných olefinů za podmínek katalyzovaných Pd bez použití často drahých a synteticky náročných organokovových činidel.

Rozsah reakce je široký; N-tosylhydrazony odvozené od aldehydů a ketonů jsou dobře tolerovány, což vede k di- i trisubstituovaným olefinům. Kromě toho jsou různé arylhalogenidy dobře tolerovány jako vazební partneři, včetně těch, které nesou jak skupiny přitahující elektrony, tak skupiny poskytující elektrony, stejně jako π-bohaté a π-deficitní aromatický heterocyklické sloučeniny. Při přípravě polysubstituovaných olefinů je důležitým prvkem stereochemie. Použití hydrazonů odvozených od lineárních aldehydů vedlo k výlučně trans olefinům, zatímco stereochemické výsledky trisubstituovaných olefinů byly závislé na velikosti substituentů.

Pd-katalyzovaná reakce mezi N-tosylhydrazony a arylhalogenidy za vzniku di- a trisubstituovaných alkenů.

Předpokládá se, že mechanismus této transformace probíhá podobným způsobem jako syntéza alkenů pomocí Bamford-Stevensovy reakce; rozklad N-tosylhydrazonů v přítomnosti báze za vzniku diazozloučenin, které pak uvolňují plynný dusík, za vzniku karbenu, který může být poté zastaven elektrofilem. V tomto případě začíná vazebná reakce s oxidační přísada arylhalogenidu na Pd0 katalyzátor, čímž se získá aryl PdII komplex. Reakce diazosloučeniny generované z hydrazonu s PdII komplex produkuje komplex Pd-karben. A migrační vložení arylové skupiny poskytuje alkyl Pd komplex, který podléhá syn eliminace beta-hydridu generovat trans aryl olefin a regenerovat Pd0 katalyzátor. Tato reakce byla také užitečná při přípravě konjugovaných enynů z N-tosylhydrazonů a terminálních alkynů za podobných Pd-katalyzovaných reakčních podmínek a podle stejného mechanismu.

Reakční mechanismus sleduje stejné kroky jako standardní organokovová vazebná reakce.

Barluenga a spolupracovníci navíc prokázali jednosložkovou třísložkovou kopulační reakci aldehydů nebo ketonů, tosylhydrazidů a arylhalogenidů, ve kterých N-tosylhydrazon se tvoří in situ. Tento proces produkuje stereoselektivní olefiny v podobných výtěžcích ve srovnání s procesem, ve kterém byly provedeny NPoužívají se -tosylhydrazony.[10]

Barluenga a spolupracovníci také vyvinuli metodiku redukce nekovové vazby N-tosylhydrazonů s kyselinami boritými bez obsahu kovů. Reakce toleruje různé funkční skupiny na obou substrátech, včetně aromatických, heteroaromatických, alifatických, elektron-donujících a elektron-přitahujících substituentů, a probíhá s vysokými výtěžky v přítomnosti uhličitanu draselného. Předpokládá se, že reakce probíhá tvorbou diazo sloučeniny, která je generována z hydrazonové soli. Diazoová sloučenina by pak mohla reagovat s kyselinou boritou za vzniku kyseliny benzylborité přes meziprodukt boronátu. Alternativní cesta spočívá v tvorbě benzylboronové kyseliny prostřednictvím zwitteriontového meziproduktu, po níž následuje protodeborace benzylboronové kyseliny za bazických podmínek, čímž se získá konečný redukční produkt.

Reakce probíhá pomocí diazo meziproduktu a poté může probíhat jednou ze dvou stejně věrohodných mechanických drah.

Tato metodika byla také rozšířena na heteroatomové nukleofily za účelem výroby etherů a thioetherů.[11][12]

Tandemový rhodiem katalyzovaný Bamford-Stevensův / tepelný alifatický Claisenův přesmyk

Stoltz vyvinul nový proces, ve kterém byla reakce Bamford-Stevens kombinována s Claisenův přesmyk k výrobě různých olefinových produktů. Tato transformace probíhá nejprve tepelným rozkladem N-aziridinylhydrazonů za vzniku diazo sloučeniny (1), následovaná rhodiem zprostředkovanou de-diazotací (2) a syn 1,2-hydridový posun (3). Tento substrát podléhá tepelné alifatice Claisenův přesmyk (4), čímž se získá produkt.[13][14]

Bamford-Stevemsova reakce a Claisenův přesmyk byly provedeny společně za účelem výroby různých olefinových produktů.

Aplikace na celkovou syntézu

Trost a kol. využili Bamford-Stevensovu reakci v jejich celková syntéza (-) - isoclavukerinu zavést a dien skupina nacházející se v přírodním produktu. Nejprve byl podroben bicyklický trisylhydrazon Shapiro reakce podmínky (alkyllithia nebo LDA), které vedly pouze k necharakterizovatelným produktům rozkladu. Když byl tento bicyklický trisylhydrazon vystaven silné bázi (KH) a teplu, byl však vytvořen požadovaný dienový produkt. Navíc se ukázalo, že generace olefinů a následující dekarboxylace lze provést v jednom hrnci. Za tímto účelem byl přidán nadbytek NaI spolu se zvýšením teploty pro usnadnění Krapcho dekarboxylace.[15][16]

Aplikace Bamford-Stevensovy reakce v celkové syntéze přírodního produktu

Reference

  1. ^ Bamford, W. R .; Stevens, T. S. (1952). "924. Rozklad toluen-p-sulfonylhydrazonů zásadou". Journal of the Chemical Society: 4735. doi:10.1039 / JR9520004735.
  2. ^ Shapiro, R. H. (březen 1976). "Alkenes from Tosylhydrazones". Organické reakce. 23. New York: Wiley. 405–507. ISBN  0-471-19624-X.
  3. ^ Adlington, R. M .; Barrett, A. G. M. (1983). "Nedávné aplikace Shapirovy reakce". Účty chemického výzkumu. 16 (2): 55. doi:10.1021 / ar00086a004.
  4. ^ Creary, X. (1986). "Pyrolýza solí tosylhydrazonu: fenyldiazomethany". Organické syntézy. 64: 207. doi:10.15227 / orgsyn.064.0207. (také v Collective Volume (1990) 7:438 (PDF))
  5. ^ Sarkar, T. (1992). „Křemíkem řízená Bamford-Stevensova reakce β-trimethylsilyl N-aziridinyliminů“. J. Chem. Soc. Chem. Commun. (17): 1184–1185. doi:10.1039 / C39920001184.
  6. ^ Lambert, J. (1990). "Interakce se silikonem s pozitivně nabitým uhlíkem". Čtyřstěn. 46 (8): 2677–2689. doi:10.1016 / s0040-4020 (01) 88362-9.
  7. ^ Jorgensen, W. (1985). "Velikost a původ účinku p-křemíku na ionty karbenia". J. Am. Chem. Soc. 107 (6): 1496–1500. doi:10.1021 / ja00292a008.
  8. ^ Feng, S. (2011). "Syntéza 3-substituovaných indazolů z arynů a N-tosylhydrazonů". Org. Lett. 13 (13): 3340–3343. doi:10,1021 / ol201086g. PMID  21630698.
  9. ^ Pellissier, H. (2002). "Využití arynů v organické syntéze". Čtyřstěn. 59 (6): 701–730. doi:10.1016 / s0040-4020 (02) 01563-6.
  10. ^ Baruenga, J. (2007). „N-tosylhydrazony jako činidla pro křížové vazebné reakce: cesta k polysubstituovaným olefinům“. Angew. Chem. Int. Vyd. 46 (29): 5587–5590. doi:10.1002 / anie.200701815. PMID  17577897.
  11. ^ Zhihui, S. (2012). „N-Tosylhydrazones: univerzální reagencie pro kovem katalyzované a bezkovové křížové vazebné reakce“. Chem. Soc. Rev. 41 (2): 560–572. doi:10.1039 / c1cs15127d. PMID  21785803.
  12. ^ Barluenga, J. (2009). „Redukční vazba vytvářející vazbu uhlík-uhlík bez uhlíku mezi kyselinami bornými a tosylhydrazony“. Nat. Chem. 1 (6): 494–499. Bibcode:2009NatCh ... 1..494B. doi:10,1038 / nchem. 328. PMID  21378917. S2CID  35892518.
  13. ^ Stoltz, B. (2002). „Nekarbonyl-stabilizované metalokarbenoidy v syntéze: vývoj tandemové sekvence Bamford-Stevens / Thermal Alphatic Claisenova přesmyku katalyzovaná rhodiem“ (PDF). J. Am. Chem. Soc. 124 (42): 12426–12427. doi:10.1021 / ja028020j. PMID  12381180.
  14. ^ Wood, J. (1999). „Vývoj Claisenova přesmyku iniciovaného karbenoidem rhodia pro enantioselektivní syntézu α-hydroxykarbonylových sloučenin“. J. Am. Chem. Soc. 121 (8): 1748–1749. doi:10.1021 / ja983294l.
  15. ^ Trost, B.M. (1996). „O diastereoselektivitě intramolekulárních cykloadic TMM katalyzovaných Pd. Asymetrická syntéza perhydroazulenu (-) - isoclavukerinu A“. J. Am. Chem. Soc. 118 (42): 10094–10105. doi:10.1021 / ja961561m.
  16. ^ Kurti, L .; Czako, B. (2005). Strategické aplikace pojmenovaných reakcí v organické syntéze. El Sevier. ISBN  978-0124297852.

Viz také