Corey – House syntéza - Corey–House synthesis

Nesmí být zaměňována s teen sitcom série 2007 Cory v domě.

The Corey – House syntéza (nazývané také Corey – Posner – Whitesides – Houseova reakce a další obměny) je organická reakce který zahrnuje reakci a lithium diorganylcuprate (R.2CuLi) s organyl (pseudo) halogenid (R'X) k vytvoření nového alkanu, stejně jako špatně definované organokopír druhy a halogenid lithný jako vedlejší produkty.[1][2][3]

Li+[R – Cu – R]– + R'– X → R – R '+ „RCu“ + Li+X–

V zásadě ekvivalent karbanionu, jako je organolithium nebo Grignardovo činidlo může přímo (bez mědi) reagovat s alkylhalogenidem v nukleofilní substituční reakci za vzniku nové vazby uhlík-uhlík. Kromě použití acetylidů kovů jako nukleofilů však takový postup v praxi zřídka dobře funguje výměna kov-halogen a / nebo tvorba velkého množství vedlejších produktů redukce nebo eliminace.[4] Jako řešení tohoto problému představuje Corey-Houseova reakce obecnou a vysoce výtěžnou metodu pro spojení dvou alkylových skupin nebo alkylové skupiny a arylové skupiny.

Rozsah

Rozsah syntézy Corey-House je výjimečně široký a řada lithium diorganylcuprates (R.2CuLi, R = 1 °, 2 ° nebo 3 ° alkyl, aryl nebo alkenyl ) a organyl (pseudo) halogenidy (RX, R = methyl, benzylová, allylický, 1 °, nebo cyklický 2 ° alkyl, aryl nebo alkenyl a X = Br, I, OT nebo OTf; X = Cl je marginální) projde vazbou jako nukleofilní a elektrofilní vazební partneři.[5][6] Reakce obvykle probíhá při teplotě místnosti nebo nižší v etherickém rozpouštědle. Díky široké škále použitelných vazebných partnerů, toleranci funkčních skupin a provozní jednoduchosti je syntéza Corey – House silným a praktickým nástrojem pro syntézu složitých organických molekul. Jako omezení jsou však bráněné (2 ° nebo 3 °) alkylhalogenidy obecně neúspěšnými substráty pro syntézu Corey-House s nízkým výtěžkem. Alkynylcupráty jsou navíc obecně inertní za obvyklých podmínek kondenzace. Kování aryl-arylových vazeb je také neúčinné a mnohem efektivněji se dosahuje použitím katalýza palladiem.

Reakční proces a mechanismus

Syntéze Corey-House předcházejí dva předběžné kroky k přípravě požadovaného Gilmanova činidla z alkylhalogenidu. V prvním kroku se alkylhalogenid zpracuje s lithným kovem v suchém etheru, aby se připravila sloučenina alkyllithium činidlo, RLi. Výchozím alkylhalogenidem pro lithiační krok může být primární, sekundární nebo terciární alkylchlorid, bromid nebo jodid:

R – X + 2Li ° → RLi + Li+X–

Ve druhém kroku, a lithium dialkylcuprate, také známý jako Gilmanovo činidlo (pojmenované po Henry Gilman z Iowská státní univerzita ) je připraven z alkyllithium léčbou jodid měďný (CuI) v transmetalační reakci:

2RLi + CuI → Li+[R – Cu – R]– + LiI

Pokud je použití alkyllithných činidel vyloučeno z důvodu nekompatibility funkčních skupin, lze jako alternativu pro přípravu organicko-měděného činidla považovat transmetalaci z jiných kovů (např. Mg, Zn, Al, B).

Proces syntézy Corey-House je reakce mezi organicko-měděným činidlem, obvykle lithium dialkylcuprátem, jak je připraven výše, a druhým alkyl (pseudo) halogenidem nebo aryljodidem. To má za následek vytvoření vazby C – C mezi dvěma organickými fragmenty:

Li+[R – Cu – R]– + R'– X → R – R '+ „RCu“ + LiX

Ze stechiometrie je zřejmé, že jeden ekvivalent skupiny R se promrhá jako špatně charakterizovaný druh mědi (pravděpodobně polymerní; obvykle se při vodném zpracování převede na RH) v nejběžnější formě syntézy Corey – House. Aby se tomu zabránilo v případech, kdy R je vzácný nebo složitý fragment, použije se činidlo (R) (RU) CuM, kde RU je nepřenosný fiktivní ligand (např. RU = kyano, alkynyl, 2-thienyl atd.).

Je důležité si uvědomit, že když jsou R a R 'různé, získá se pouze křížový produkt R – R'; R-R nebo R'– R 'se netvoří ve významném množství. Reakce Corey – House je proto příkladem křížové vazebné reakce. Syntéza Corey-House je ve skutečnosti jednou z prvních reakcí křížové vazby zprostředkovaných přechodovými kovy (nebo katalyzovaných, viz níže), které se mají objevit.

V případě alkylbromidů a tosylátů je pozorována inverze konfigurace, když se použije konfiguračně čistý alkyl elektrofil. Předpokládá se, že reakce probíhá přes SN2-podobný mechanismus za vzniku měďnatého druhu, který prochází redukční eliminací za vzniku kopulačního produktu. Pokud se použijí alkyljodidy, pozoruje se míchání konfigurace a pozoruje se, že se cyklizační produkty tvoří pro alkyljodidy s olefinovým řetězcem, což svědčí o zapojení radikálů.

Je důležité si uvědomit, že aby tato reakce úspěšně fungovala, měl by být alkyl (pseudo) halogenidový vazebný partner methyl, benzyl, allyl, 1 ° alkyl nebo 2 ° cykloalkyl. Ve většině případů poskytují 3 ° a acyklické 2 ° elektrofily neuspokojivé výsledky. (Nedávné úpravy, které umožňují úspěšné použití 2 ° elektrofilů, viz níže.) Na druhou stranu jsou obecně tolerována stericky bráněná organokoptická činidla, včetně 3 ° a jiných rozvětvených alkylových činidel.[7] Jako kopulační partneři však lze úspěšně použít arylbromidy, jodidy a sulfonáty, které obvykle nepodstupují nukleofilní substituci v nepřítomnosti přechodného kovu.[6]

Katalytická verze

V roce 1971 Koči hlásil, že Grignardova činidla a alkylbromidy by mohly být spojeny za použití katalytického množství tetrachlorocuprátu lithného (II),[8][9] proces, který Schlosser a Fouquet rozšířili na alkyltosyláty.[10] V katalytickém procesu prochází Grignardovo činidlo transmetalací s měděnou solí nebo komplexem za vzniku organocuprátu jako katalytického meziproduktu, který poté podléhá reakci s (pseudo) halogenidovým elektrofilem za vzniku produktu kondenzace a uvolnění mědi a dokončení katalytický cyklus.

Kochi-Schlosserova spojka.png

Za nedávno objevených podmínek použití TMEDA jako ligand pro methoxid měďnatý a lithný jako přísadu do báze je nyní možné spojit Grignardova činidla 1 °, 2 ° a 3 ° s 1 ° a 2 ° alkylbromidy a tosyláty ve vysokých výtěžcích s téměř exkluzivní stereoinverzí. Dokonce i β-rozvětvené 2 ° alkyltosyláty reagují za vzniku vazebného produktu ve středním výtěžku, což značně rozšiřuje rozsah katalytické syntézy Corey-House (Kochi-Schlosserova vazba).[11]

Pozadí

Zatímco o spojování organických sloučenin mědi a allylbromidu informoval Henry Gilman (Iowa State University) již v roce 1936,[12] tato reakce byla plně vyvinuta čtyřmi organickými chemiky (dva na Harvardu a dva na MIT):

Viz také

Reference

  1. ^ Posner, G. H. (1975). "Substituční reakce s použitím organických měděných reagencií". Organické reakce. 22. str. 253–400. doi:10.1002 / 0471264180.nebo022.02. ISBN  978-0471264187.
  2. ^ Corey, Elias J .; Posner, Gary H. (19. července 1967). "Selektivní tvorba vazeb uhlík-uhlík mezi na rozdíl od skupin používajících organokoptická činidla". Journal of the American Chemical Society. 89 (15): 3911–3912. doi:10.1021 / ja00991a049.
  3. ^ House, Herbert O .; Respess, William L .; Whitesides, George M. (1. října 1966). „Chemistry of Carbanions. XII. Role of Copper in the Conjugate přídavek organokovových činidel“. The Journal of Organic Chemistry. 31 (10): 3128–3141. doi:10.1021 / jo01348a012.
  4. ^ Nicméně viz Wurtzova spojka pro případy, kdy in situ generované organosodné činidlo reaguje s alkylhalogenidem.
  5. ^ Lipshutz, Bruce H. (2002). Schlosser, Manfred (ed.). Organometallics in Synthesis: A Manual. Wiley. str. 665–815. ISBN  978-0471984160.
  6. ^ A b Whitesides, George M .; Fischer, William F .; San Filippo, Joseph; Bashe, Robert W .; House, Herbert O. (01.08.1969). "Reakce lithium dialkyl- a diarylcuprates s organickými halogenidy". Journal of the American Chemical Society. 91 (17): 4871–4882. doi:10.1021 / ja01045a049. ISSN  0002-7863.
  7. ^ V typickém příkladu reaguje dibutylcuprát lithný s 2-brompentanem za vzniku kopulačního produktu ve výtěžku pouze 12%. Kuprátová činidla odvozená od arylu však mohou úspěšně reagovat. Například difenylcuprát lithný reaguje s (R) -2-brombutan (73-78% ee) za získání (S) -2-fenylbutan (67-68% ee) v 67-87% výtěžku (84-92% stereoinverze).
  8. ^ TAMURA, M .; KOCHI, J. (01.01.1971). "Spojení Grignardových činidel s organickými halogenidy". Syntéza. 1971 (6): 303–305. doi:10.1055 / s-1971-35043. ISSN  0039-7881.
  9. ^ Kochi, Jay K. (1978). Organokovové mechanismy a katalýza. New York: Academic Press. 381–386. ISBN  978-0-12-418250-9.
  10. ^ Fouquet, Gerd; Schlosser, Manfred (01.01.1974). „Vylepšené propojení uhlík-uhlík řízenou katalýzou mědi“. Angewandte Chemie International Edition v angličtině. 13 (1): 82–83. doi:10,1002 / anie.197400821. ISSN  1521-3773.
  11. ^ Yang, Chu-Ting; Zhang, Zhen-Qi; Liang, červen; Liu, Jing-Hui; Lu, Xiao-Yu; Chen, Huan-Huan; Liu, Lei (11.7.2012). „Měď katalyzovaná křížová vazba neaktivovaných sekundárních alkylhalogenidů a tozylátů se sekundárními alkylovými Grignardovými činidly“. Journal of the American Chemical Society. 134 (27): 11124–11127. doi:10.1021 / ja304848n. ISSN  0002-7863. PMID  22734716.
  12. ^ Gilman, Henry; Straley, James M. (2010). "Relativní reaktivita organokovových sloučenin. XIII. Měď a stříbro". Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas. 55 (10): 821–834. doi:10.1002 / recl.19360551003. ISSN  0165-0513.