Bis (cyklopentadienyl) titaničitý chlorid - Bis(cyclopentadienyl)titanium(III) chloride

Bis (cyklopentadienyl) titaničitý chlorid
Nugent–RajanBabu-reagent-3D-balls.png
Jména
Ostatní jména
chlorid titanocen
Činidlo Nugent – ​​RajanBabu
Identifikátory
3D model (JSmol )
Vlastnosti
C20H20Cl2Ti2
Molární hmotnost427.01 g · mol−1
Vzhledzelená pevná látka
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Bis (cyklopentadienyl) titaničitý chlorid, také známý jako Činidlo Nugent – ​​RajanBabu, je organotitanová sloučenina který existuje jako dimer se vzorcem [(C5H5)2TiCl]2. Je to vzduchově citlivá zelená pevná látka. Komplex nachází specializované použití v syntetická organická chemie jako jediný elektron redukční činidlo.

V přítomnosti vhodného rozpouštědla, které může působit jako dárce dvou elektronů ("solv"), například éter jako tetrahydrofuran, dimer se oddělí a vytvoří a chemická rovnováha mezi formami [(C5H5)2TiCl] a [(C5H5)2Ti (sol) Cl]. Právě tyto formy jsou zodpovědné za většinu chemických vlastností činidlo, což je také důvod, proč se látka někdy píše jako [(C5H5)2TiCl] nebo [Cp2TiCl], kde Cp− představuje cyklopentadienylový anion.

Příkladem použití tohoto činidla je při přípravě vinorelbin, a chemoterapeutické činidlo které lze připravit ve třech krocích z přirozeně se vyskytující alkaloid leurosin.

Syntéza a struktura

Poprvé to bylo oznámeno v roce 1955 Geoffrey Wilkinson[1] Běžně se připravuje redukcí chlorid titanocenový s zinek,[2] mangan nebo hořčík.[3] Pro použití v organické syntéze se činidlo často připravuje a používá přímo in situ.[4]

Molekula přijímá a dimerní struktura s přemostění chloridy,[5] ačkoli ve vhodném rozpouštědle, jako je THF,[4] existuje v chemická rovnováha s monomerními strukturami:[5]

Syntéza reagentů Nugent – ​​RajanBabu a rovnováha v roztoku

Sloučenina je po vědcích také známá jako činidlo Nugent – ​​RajanBabu William A. Nugent a T. V. (Babu) RajanBabu, a našel aplikace v volné radikály a organokovová chemie.[6]

Použití v organické syntéze

N-RB reaction pathways.jpg

Bis (cyklopentadienyl) titaničitý chlorid působí na anti-Markovnikov otevření epoxidy do a volné radikály meziprodukt a je tolerantní k alkoholům a některým bazickým dusíkatým funkčním skupinám, je však citlivý na oxidující funkční skupiny, jako je nitroskupiny.[7] Jak je vidět na výše uvedeném obrázku, následná reakce probíhá po cestě určené přidanými reagenty a reakčními podmínkami:[8]

N-RB ceratopicanol.png

Činidlo bylo použito při syntéze více než 20 přírodních produktů.[6][7][14] Ceratopikanol je přirozeně se vyskytující seskviterpen a jeho uhlíková kostra je začleněna do struktur obou anislakton A a merrilactone A.[8][14] Regioselektivní otevření epoxidu a 5-exo kopat radikální cyklizaci za účelem vytvoření jádra ceratopicanolu.[14][18] Přidání hydrochloridové soli k reakci usnadňuje uvolňování meziproduktu titanu (IV) vázaného na kyslík, což umožňuje recyklaci činidla.[19]

Madagaskarský brčál Catharanthus roseus L. je zdrojem řady důležitých přírodních produktů, včetně katarantin a vindoline[20] a vinka alkaloidy vyrábí z nich: leurosin a chemoterapie agenti vinblastin a vinkristin, které všechny lze získat z rostliny.[8][21][22][23] Novější polosyntetický chemoterapeutické činidlo vinorelbin se používá při léčbě nemalobuněčný karcinom plic[22][24] a není známo, že by se vyskytoval přirozeně. Lze jej však připravit buď z vindolinu a kataranthinu[22][25] nebo z leurosinu,[26] v obou případech syntézou anhydrovinblastinu, který „lze považovat za klíčový meziprodukt pro syntézu vinorelbinu“.[22] Cesta leurosinu využívá činidlo Nugent – ​​RajanBabu ve vysoce chemoselektivní deoxygenaci leurosinu.[14][26] Anhydrovinblastin poté reaguje postupně s N-bromsukcinimid a kyselina trifluoroctová následován tetrafluorboritan stříbrný za vzniku vinorelbinu.[25]

Vinorelbine from leurosine and from catharanthine plus vindoline.jpg

Další reaktivita

Cyklický a benzylové ketony jsou sníženy na jejich příslušné alkoholy.[27]

Příklad Barbier -typ reakce katalyzovaná Cp2TiCl

Bis (cyklopentadienyl) titaničitý (III) chlorid také působí na oba Pinacol[28][29] a McMurry[30] kondenzace aldehydů a ketonů. Reaktivita barbarského typu je pozorován mezi aldehydy nebo ketony a allyl elektrofily za katalytických podmínek.[31] Navrhovaný mechanismus zahrnuje generaci allylových radikálů zprostředkovanou titanem (III), která zachycuje karbonylovou skupinu koordinovanou titanem. Další aplikace zahrnuje redukci enonů jediným elektronem za vzniku allylových radikálů, které mohou podstoupit intermolekulární zachycení s akrylonitirly Michaele adukty typu.[32] Benzylové a allylalkoholy mohou být za mírných podmínek odkysličeny za použití superstechiometrického Cp2TiCl, avšak uváděný rozsah pro alifatické alkoholy je v současné době omezený.[30]

Katalytická modifikace: přidání mírně kyselé HC1 soli podporuje štěpení TiIV-Ó vazba a umožňuje regeneraci Str2TiIIICl za použití stechiometrického redukčního činidla

Mechanismus

Komplex dimerního titanu (III) reverzibilně disociuje na monomer Cp2TiCl. Týchto 15 druhů elektronů je Lewis kyselý a tak váže epoxidy a karbonylové sloučeniny.[33] Komplex přenáší jeden elektron na koordinovaný substrát a generuje alkyl se středem radikální a druh titanu (IV) vázaný na kyslík. Tento proces je řízen pevností vazby titan-kyslík, stejně jako uvolněním napětí v případě epoxidů.[34]

Reference

  1. ^ Birmingham, J. M .; Fischer, A. K .; Wilkinson, G. (1955). "Redukce bis-cyklopentadienylových sloučenin". Naturwissenschaften. 42 (4): 96. Bibcode:1955NW ..... 42Q..96B. doi:10.1007 / BF00617242. S2CID  44523847.
  2. ^ Manzer, L. E.; Mintz, E. A .; Marks, T. J. (1982). „Cyklopentadienylové komplexy titanu (III) a vanadu (III)“. Anorganické syntézy. 21: 84–86. doi:10.1002 / 9780470132524.ch18. ISBN  9780470132524.
  3. ^ Handa, Yuichi; Inanaga, Junji (1987). „Vysoce stereoselektivní pinakolizace aromatických a α, β-nenasycených aldehydů zprostředkovaná komplexem titan-hořečnatý (II)“. Čtyřstěn dopisy. 28 (46): 5717–5718. doi:10.1016 / S0040-4039 (00) 96822-9.
  4. ^ A b Nugent, William A .; RajanBabu, T. V. (1988). "Radikály centrované na kov v organické syntéze. Titanem indukovaná cyklizace epoxidových olefinů". Journal of the American Chemical Society. 110 (25): 8561–8562. doi:10.1021 / ja00233a051.
  5. ^ A b Jungst, Rudolf; Sekutowski, Dennis; Davis, Jimmy; Luly, Matthew; Stucky, Galen (1977). „Strukturální a magnetické vlastnosti di-μ-chlor-bis [bis (η5-cyklopentadienyl) titan (III)] a di-μ-brom-bis [bis (n5-methylcyklopentadienyl) titan (III)] ". Anorganická chemie. 16 (7): 1645–1655. doi:10.1021 / ic50173a015.
  6. ^ A b Rosales, Antonio; Rodríguez-García, Ignacio; Muñoz-Bascón, Juan; Roldan-Molina, Esther; Padial, Natalia M .; Morales, Laura P .; García-Ocaña, Marta; Oltra, J. Enrique (2015). „Nugent Reagent: impozantní nástroj v současné radikální a organokovové chemii“. European Journal of Organic Chemistry. 2015 (21): 4567–4591. doi:10.1002 / ejoc.201500292.
    Tento revizní článek byl opraven tak, aby odkazoval spíše na „Nugent – ​​RajanBabu Reagent“ než na „Nugent Reagent“:
    Rosales, Antonio; Rodríguez-Garcia, Ignacio; Muñoz-Bascón, Juan; Roldan-Molina, Esther; Padial, Natalia M .; Morales, Laura P .; García-Ocaña, Marta; Oltra, J. Enrique (2015). „Činidlo Nugent – ​​RajanBabu: impozantní nástroj v současné radikální a organokovové chemii“. European Journal of Organic Chemistry. 2015 (21): 4592. doi:10.1002 / ejoc.201500761.
  7. ^ A b C d Nugent, William A. (1. ledna 2001). Encyklopedie činidel pro organickou syntézu. John Wiley & Sons. doi:10.1002 / 047084289x.rn00294. ISBN  9780470842898.
  8. ^ A b C d Gansäuer, Andreas; Justicia, José; Fan, Chun-An; Worgull, Dennis; Piestert, Frederik (2007). „Redukční tvorba vazby C – C po otevření epoxidu přenosem elektronů“. v Krische, Michael J. (vyd.). Redukční kovem katalyzovaná redukce C — C vazby: odklon od preformovaných organokovových činidel. Témata ze současné chemie. 279. Springer Science & Business Media. s. 25–52. doi:10.1007/128_2007_130. ISBN  9783540728795.
  9. ^ RajanBabu, T. V .; Nugent, William A .; Beattie, Margaret S. (1990). „Redukce a deoxygenace epoxidů zprostředkovaná volnými radikály“. Journal of the American Chemical Society. 112 (17): 6408–6409. doi:10.1021 / ja00173a045.
  10. ^ RajanBabu, T. V .; Nugent, William A. (1994). „Selektivní tvorba volných radikálů z epoxidů pomocí radikálu přechodného kovu. Silný nový nástroj pro organickou syntézu“. Journal of the American Chemical Society. 116 (3): 986–997. doi:10.1021 / ja00082a021.
  11. ^ Barrero, Alejandro F .; Oltra, J. Enrique; Cuerva, Juan M .; Rosales, Antonio (2002). "Účinky rozpouštědel a vody v Ti (III) zprostředkovaných radikálních cyklizacích epoxygermakrolidů. Jednoduchá syntéza a absolutní stereochemie (+) - 3α-hydroxyreynosinu a souvisejících eudesmanolidů." Journal of Organic Chemistry. 67 (8): 2566–2571. doi:10.1021 / jo016277e. PMID  11950302.
  12. ^ Rickborn, Bruce; Quartucci, Joe (1964). „Stereochemie a mechanismus redukce hydridu lithno-hlinitého a smíšeného hydridu o 4t-butylcyklohexen-oxid “. Journal of Organic Chemistry. 29 (11): 3185–3188. doi:10.1021 / jo01034a015.
  13. ^ Rickborn, Bruce; Lamke, Wallace E. (1967). „Redukce epoxidů. II. Lithiumaluminiumhydrid a směsný hydrid redukce 3-methylcyklohexenoxidu“. Journal of Organic Chemistry. 32 (3): 537–539. doi:10.1021 / jo01278a005.
  14. ^ A b C d E F Morcillo, Sara P .; Miguel, Delia; Campaña, Araceli G .; Cienfuegos, Luis Álvarez de; Justicia, José; Cuerva, Juan M. (2014). "Nedávné aplikace Cp2TiCl v syntéze přírodních produktů ". Organic Chemistry Frontiers. 1 (1): 15–33. doi:10.1039 / c3qo00024a.
  15. ^ RajanBabu, T. V .; Nugent, William A. (1989). "Intermolekulární přidání epoxidů k ​​aktivovaným olefinům: nová reakce". Journal of the American Chemical Society. 111 (12): 4525–4527. doi:10.1021 / ja00194a073.
  16. ^ Gansäuer, Andreas; Pierobon, Marianna; Bluhm, Harald (2002). „Stereoselektivní syntéza tri- a tetrasubstituovaných olefinů tandemovou cyklizační adiční reakcí s vinylovými radikály“. Angewandte Chemie International Edition. 41 (17): 3206–3208. doi:10.1002 / 1521-3773 (20020902) 41:17 <3206 :: AID-ANIE3206> 3.0.CO; 2-2. PMID  12207390.
  17. ^ Zhao, Yang; Weix, Daniel J. (2015). "Enantioselektivní křížová vazba mezo-epoxidy s arylhalogenidy ". Journal of the American Chemical Society. 137 (9): 3237–3240. doi:10.1021 / jacs.5b01909. PMC  4415026. PMID  25716775.
  18. ^ Clive, D. L. J .; Magnuson, Steven R .; Manning, Hartford W .; Mayhew, Darrin L. (1996). „Cyklopentanulace iteračním procesem postupného Claisenova přesmyku a uzavření enynového radikálu: Směruje do trichinanových a propellanových systémů a používá se při syntéze (±) -ceratopikanolu.“ Journal of Organic Chemistry. 61 (6): 2095–2108. doi:10.1021 / jo951930h.
  19. ^ Gansäuer, Andreas; Pierobon, Marianna; Bluhm, Harald (1998). „Katalytická, vysoce regio- a chemoselektivní tvorba radikálů z epoxidů: chlorid titanocenu jako katalyzátor přenosu elektronů v radikálových reakcích katalyzovaných přechodným kovem“. Angewandte Chemie International Edition. 37 (1–2): 101–103. doi:10.1002 / (sici) 1521-3773 (19980202) 37: 1/2 <101 :: aid-anie101> 3.0.co; 2-w.
  20. ^ Hirata, K .; Miyamoto, K .; Miura, Y. (1994). "Catharanthus roseus L. (Brčál): Produkce vindolinu a kataranthinu ve více kulturách výhonků ". V Bajaj, Y. P. S. (ed.). Biotechnologie v zemědělství a lesnictví 26. Léčivé a aromatické rostliny. VI. Springer-Verlag. str.46–55. ISBN  9783540563914.
  21. ^ Cooper, Raymond; Deakin, Jeffrey John (2016). „Afrika je dar světu“. Botanické zázraky: Chemie rostlin, které změnily svět. CRC Press. s. 46–51. ISBN  9781498704304.
  22. ^ A b C d Keglevich, Péter; Hazai, Laszlo; Kalaus, György; Szántay, Csaba (2012). "Úpravy základních koster vinblastinu a vinkristinu". Molekuly. 17 (5): 5893–5914. doi:10,3390 / molekuly17055893. PMC  6268133. PMID  22609781.
  23. ^ Raviña, Enrique (2011). "Vinca alkaloidy". Vývoj objevování drog: Od tradičních léků po moderní léky. John Wiley & Sons. str. 157–159. ISBN  9783527326693.
  24. ^ Faller, Bryan A .; Pandi, Trailokya N. (2011). „Bezpečnost a účinnost vinorelbinu v léčbě nemalobuněčného karcinomu plic“. Insights of Clinical Medicine: Oncology. 5: 131–144. doi:10,4137 / CMO.S5074. PMC  3117629. PMID  21695100.
  25. ^ A b Ngo, Quoc Anh; Roussi, Fanny; Cormier, Anthony; Thoret, Sylviane; Knossow, Marcel; Guénard, Daniel; Guéritte, Françoise (2009). "Syntéza a biologické hodnocení Vinka alkaloidy a hyomidy phomopsin ". Journal of Medicinal Chemistry. 52 (1): 134–142. doi:10.1021 / jm801064y. PMID  19072542.
  26. ^ A b Hardouin, Christophe; Doris, Eric; Rousseau, Bernard; Mioskowski, Charles (2002). "Stručná syntéza anhydrovinblastinu z leurosinu". Organické dopisy. 4 (7): 1151–1153. doi:10.1021 / ol025560c. PMID  11922805.
  27. ^ Barrero, Alejandro F .; Rosales, Antonio; Cuerva, Juan M .; Gansäuer, Andreas; Oltra, J. Enrique (2003). „Selektivní redukce ketonů ve vodném prostředí katalyzovaná titanocenem. Bezpečný, mírný a levný postup pro syntézu sekundárních alkoholů pomocí radikální chemie“. Čtyřstěn dopisy. 44 (5): 1079–1082. doi:10.1016 / S0040-4039 (02) 02703-X.
  28. ^ Gansäuer, Andreas (1997). „Pinakolová vazba aromatických aldehydů katalyzovaných komplexem titanocenu: Radikální reakce katalyzovaná přechodným kovem“. Chemická komunikace. 1997 (5): 457–458. doi:10.1039 / A608438I.
  29. ^ Paradas, Miguel; Campaña, Araceli G .; Estévez, Rosa E .; Cienfuegos, Luis Álvarez de; Jiménez, Tania; Robles, Rafael; Cuerva, Juan M .; Oltra, J. Enrique (2009). „Nečekané TiIII/ Mn-podporovaná pinakolová vazba ketonů ". Journal of Organic Chemistry. 74 (9): 3616–3619. doi:10.1021 / jo9005238. PMID  19334701.
  30. ^ A b Diéguez, Horacio R .; López, Armando; Domingo, Victoriano; Arteaga, Jesús F .; Dobado, José A .; Herrador, M. Mar; Morální, José F. Quílez del; Barrero, Alejandro F. (2010). „Oslabující vazby CO: O: Ti (III), nové činidlo pro deoxygenaci alkoholu a karbonylovou kopulační olefinaci“. Journal of the American Chemical Society. 132 (1): 254–259. doi:10.1021 / ja906083c. PMID  20000601.
  31. ^ Rosales, Antonio; Oller-López, Juan L .; Justicia, José; Gansäuer, Andreas; Oltra, J. Enrique; Cuerva, Juan M. (2004). „Bezprecedentní reakce Barbierova typu katalyzované titanocenem (III)“. Chemická komunikace. 2004 (22): 2628–2629. doi:10.1039 / B411173G. PMID  15543313.
  32. ^ Streuff, Jan (2011). „Titanem (III) katalyzovaná redoxní Umpolungova reakce pro redukční křížovou vazbu enonů s akrylonitrily“. Chemistry - A European Journal. 17 (20): 5507–5510. doi:10.1002 / chem.201100501. PMID  21488110.
  33. ^ Cangönül, Asli; Behlendorf, Maike; Gansäuer, Andreas; Gastel, Maurice van (2013). "Radikální bázi epoxidu otevírání titanoceny". Anorganická chemie. 52 (20): 11859–11866. doi:10.1021 / ic401403a. PMID  24112112.
  34. ^ Gansäuer, Andreas; Barchuk, Andriy; Keller, Florian; Schmitt, Martin; Grimme, Stefan; Gerenkamp, ​​Mareike; Mück-Lichtenfeld, Christian; Daasbjerg, Kim; Svith, Heidi (2007). „Mechanismus otevírání epoxidu zprostředkovaného titanocenem prostřednictvím homolytické substituce“. Journal of the American Chemical Society. 129 (5): 1359–1371. doi:10.1021 / ja067054e. PMID  17263420.