Crabbé reakce - Crabbé reaction

The Crabbé reakce (nebo Crabbé syntéza allenu, Syntéza Crabbé – Ma allenu) je organická reakce který převádí a koncový alkyn a aldehyd (nebo někdy keton) do Allene v přítomnosti katalyzátoru (nebo stechiometrického promotoru) měkké Lewisovy kyseliny a sekundárního aminu.[1][2] Vzhledem k neustálému vývoji rozsahu a obecnosti je to pohodlná a stále důležitější metoda pro přípravu allenů, což je třída sloučenin, která je často považována za exotickou a synteticky náročnou.

Přehled a rozsah

Transformaci objevil v roce 1979 Pierre Crabbé a spolupracovníci na Université Scientifique et Médicale (v současné době sloučena do Université Grenoble Alpes ) ve francouzském Grenoblu.[3] Jak bylo původně zjištěno, reakce byla homologační reakce s jedním uhlíkem ( Crabbé homologace) koncového alkinu na koncový alen za použití formaldehydu jako zdroje uhlíku, s diisopropylaminem jako bází a bromidem měďnatým jako katalyzátorem.[4]

Crabbe discovery.png

Přes vynikající výsledek pro ukázaný substrát byly výtěžky vysoce závislé na struktuře substrátu a rozsah procesu byl úzký. Autor poznamenal, že soli železa jsou zcela neúčinné, zatímco chlorid a bromid měďný a bromid, stejně jako dusičnan stříbrný, poskytují požadovaný produkt, ale za standardních podmínek v nižším výtěžku.[4]

Podmínky Ma.png

Shengming Ma (麻 生 明) a spolupracovníci v Shanghai Institute of Organic Chemistry (SIOC, Čínská akademie věd ) podrobně zkoumal reakci, včetně objasnění kritické role báze, a vytvořil podmínky, které vykazovaly vynikající kompatibilitu s funkční skupinou a obecně vedly k vyšším výtěžkům allenu. Jednou z klíčových změn bylo použití dicyklohexylamin jako základna.[5] V dalším důležitém postupu skupina Ma zjistila, že kombinace jodidu zinečnatého a morfolinu umožnila použití aldehydů kromě formaldehydu, včetně derivátů benzaldehydu a omezenějšího rozsahu alifatických aldehydů, jako vazebných partnerů, poskytujících 1,3-disubstituované alleny prostřednictvím metoda spojování alkiny a aldehydu s podstatnou obecností a užitečností.[6] Pro získání lepších výtěžků alifatických aldehydů byl později vyvinut samostatný protokol využívající katalýzu mědí a jemně vyladěnou aminovou bázi.[7]

Cdi2crabbe.png

Crabbéova reakce je použitelná v omezeném rozsahu ketonových substrátů pro syntézu trisubstituovaných allenů; nicméně téměř stechiometrické množství (0,8 ekv.) jodidu kademnatého (CdI2) je nutný k podpoře reakce.[8] Alternativně je také účinné použití bromidu měďného a jodidu zinečnatého jako katalyzátoru, pokud je měděný katalyzátor filtrován před přidáním jodidu zinečnatého.[9]

Převládající mechanismus

Mechanismus reakce byl nejprve zkoumán Scottem Searlesem a spolupracovníky v University of Missouri.[10] Celkově lze tuto reakci považovat za redukční kopulaci karbonylové sloučeniny a terminálního alkinu. V Crabbé reakci sekundární amin slouží jako donor hydridu, což vede k tvorbě odpovídajícího iminu jako vedlejšího produktu. Pozoruhodně tedy sekundární amin slouží jako Bronstedova báze, ligand pro iont kovu, karbonylový aktivátor tvořící iminium a výše zmíněný dvouelektronový redukční prostředek ve stejné reakci.

Předpokládá se, že v širokém rozsahu mechanismů reakce je nejprve Mannichovo přidání alkynylmetalických látek do iminiového iontu vytvořeného kondenzací aldehydu a sekundárního aminu. Tato první část procesu je tzv A3 vazebná reakce (A3 znamená aldehyd-alkinylamin). Ve druhé části potom a-aminoalkyn prochází formální retroimino-enovou reakcí, interním redoxním procesem, za vzniku požadovaného allenu a iminu jako oxidovaného vedlejšího produktu sekundárního aminu.[11] Tyto celkové kroky podporují studie deuteria a studie kinetického izotopového účinku.[10] Byly provedeny výpočty funkční teorie hustoty, aby bylo možné lépe porozumět druhé části reakce. Tyto výpočty naznačují, že nekatalyzovaný proces (buď koordinovaný, ale vysoce asynchronní proces nebo postupný proces s letmým meziproduktem) zahrnuje prohibitivně vysokoenergetickou bariéru. Kovem katalyzovaná reakce je na druhé straně energeticky přijatelná a pravděpodobně k ní dochází prostřednictvím postupného přenosu hydridů na alkyn, po kterém následuje štěpení vazby C – N v procesu podobném těm, které jsou navrženy pro formální [3,3] -sigmatropní přesmyky reakce přenosu hydridů katalyzované komplexy zlata (I).[12] Níže je uveden obecný mechanismus ukazující hlavní rysy reakce (za původních podmínek Crabbého):

(Měděný katalyzátor je zobrazen jednoduše jako „CuBr“ nebo „Cu+", vynechání jakýchkoli dalších aminových nebo halogenidových ligandů nebo možnost dvoujaderných interakcí s jinými atomy mědi. Kondenzace formaldehydu a diisopropylaminu za vzniku iminiového iontu a kroky zahrnující komplexaci a dekomplexaci Cu+ jsou zde také pro stručnost vynechány.)

Od roku 2012 uvádí Ma několik katalytických enantioselektivních verzí Crabbéovy reakce, ve kterých se používají chirální ligandy založené na PINAP (aza-BINAP) pro měď. Bylo požadováno postupné nanášení katalýzy mědi a zinku: měď podporuje kondenzaci Mannichova typu, zatímco následné jednokrokové přidání jodidu zinečnatého katalyzuje reakci imino-retroen.[13][2]

Viz také

Reference

  1. ^ Brummond, Kay M .; DeForrest, Jolie E. (březen 2007). „Synthesizing Allenes Today (1982-2006)“. Syntéza. 2007 (6): 795–818. doi:10.1055 / s-2007-965963. ISSN  0039-7881.
  2. ^ A b Huang, Xin; Ma, Shengming (2019-04-15). "Alenace terminálních alkynů aldehydy a ketony". Účty chemického výzkumu. doi:10.1021 / acs.accounts.9b00023. ISSN  0001-4842. PMID  30985104.
  3. ^ Crabbe, Pierre; Schlemper, Elmer O .; Fair, Kay; Tran, P. T .; Searles, Scott (1985). "Allenová syntéza organokovovými reakcemi". Israel Journal of Chemistry. 26 (2): 147–151. doi:10.1002 / ijch.198500085. ISSN  1869-5868.
  4. ^ A b Crabbé, Piere [sic]; Fillion, Houda; André, Daniel; Luche, Jean-Louis (1979). "Efektivní homologace acetylenů k allenům". J. Chem. Soc., Chem. Commun. (19): 859–860. doi:10.1039 / C39790000859. ISSN  0022-4936.
  5. ^ Kuang, Jinqiang; Ma, Shengming (2009-02-20). "Efektivní syntéza terminálních alenů z terminálu 1-alkyny". The Journal of Organic Chemistry. 74 (4): 1763–1765. doi:10.1021 / jo802391x. ISSN  0022-3263. PMID  19123833.
  6. ^ Kuang, Jinqiang; Ma, Shengming (2010-02-17). „One-Pot Syntéza 1,3-disubstituovaných allenů z 1-alkynů, aldehydů a morfolinu“. Journal of the American Chemical Society. 132 (6): 1786–1787. doi:10.1021 / ja910503k. ISSN  0002-7863. PMID  20102215.
  7. ^ Kuang, Jinqiang; Luo, Hongwen; Ma, Shengming (2012-03-16). „Měď (I) jodidem katalyzovaná jednostupňová příprava funkcionalizovaných allenů z terminálních alkynů: aminový účinek“. Pokročilá syntéza a katalýza. 354 (5): 933–944. doi:10.1002 / adsc.201100772.
  8. ^ Tang, Xinjun; Zhu, Can; Cao, Tao; Kuang, Jingqiang; Lin, Weilong; Ni, Shengjun; Zhang, Jiasheng; Ma, Shengming (prosinec 2013). „Alenylace terminálních alkynů s ketony zprostředkovaná jodidem kademnatým“. Příroda komunikace. 4 (1): 2450. Bibcode:2013NatCo ... 4.2450T. doi:10.1038 / ncomms3450. ISSN  2041-1723. PMID  24042852.
  9. ^ Kuang, Jinqiang; Tang, Xinjun; Ma, Shengming (2015). „Syntéza trisubstituovaných allenů z propargylových aminů podporovaná jodidem zinečnatým“. Organic Chemistry Frontiers. 2 (5): 470–475. doi:10.1039 / C5QO00047E. ISSN  2052-4129.
  10. ^ A b Crabbé, Pierre; Tran, P. T .; Lopes, Maria-Teresa Robert; Nassim, Bahman; Li, Yushun; Searles, Scott (01.01.1984). "Pozorování syntézy allenů homologací alk-1-ynů". Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1: 747–751. doi:10.1039 / P19840000747. ISSN  1364-5463.
  11. ^ Zhang, Xue (2014). „Výpočtová studie syntézy allenu pomocí ZnI 2-propagované alelylace terminálních alkynů (ATA reakce)“. Asian Journal of Organic Chemistry. 3 (3): 309–313. doi:10.1002 / ajoc.201300251.
  12. ^ González, Marta; Rodríguez, Roi Álvarez; Cid, Maria Magdalena; López, Carlos Silva (2012-05-15). „Krokový retroimino-en jako klíčový krok v mechanismu tvorby allenu prostřednictvím homologace acetylenu Crabbé“. Journal of Computational Chemistry. 33 (13): 1236–1239. doi:10.1002 / jcc.22954. PMID  22389177.
  13. ^ Ye, Juntao; Li, Suhua; Chen, Bo; Ventilátor, Wu; Kuang, Jinqiang; Liu, Jinxian; Liu, Yu; Miao, Bukeyan; Wan, Baoqiang (02.03.2012). "Katalytická asymetrická syntéza opticky aktivních allenů z terminálních alkynů". Organické dopisy. 14 (5): 1346–1349. doi:10.1021 / ol300296k. ISSN  1523-7060. PMID  22356094.