Grob fragmentace - Grob fragmentation

v chemie, a Grob fragmentace je eliminační reakce který rozbije neutrál alifatický řetěz do tří fragmentů: a pozitivní ion atomy 1 a 2 („elektrifuga "), an nenasycené neutrální fragment překlenující pozice 3 a 4 a a negativní ion („nukleofuge ") obsahující zbytek řetězce.[1][2][3]

Například pozitivní ion může být a karbenium, karbonium nebo acylium ion; neutrálním fragmentem může být alken, alkyn nebo já těžím; a negativní fragment může být a tosyl nebo hydroxyl ion:

Grob fragmentace

Reakce je pojmenována pro švýcarského chemika Cyril A. Grob [de ].

Alternativně může atom 1 začínat jako anion, v takovém případě se stává neutrálním, spíše než přechodem z neutrálního do kationtového.

Dějiny

Časnou instancí fragmentace je dehydratace z di (tert-butyl) methanol poddajný 2-methyl-2-buten a isobuten, reakce popsaná v roce 1933 autorem Frank C. Whitmore.[4] Tato reakce probíhá tvorbou sekundárního karbokace následuje a přesmyková reakce ke stabilnější terciární karbokaci a eliminaci a t-butyl kation:

Fragmentace Whitmore

Albert Eschenmoser v roce 1952 zkoumal bazi katalyzovanou fragmentaci určitých beta hydroxyketony:[5]

Fragmentace Eschenmoser 1952

Původní Grobovo dílo (1955) se týká vzniku 1,5-hexadien z cis- nebo trans-1,4-dibromcyklohexan podle sodík kov:[1]

Grob fragmentace 1955

Podle recenzentů Prantze a Mulzera (2010) byl název Grobova fragmentace zvolen „ve více či méně do očí bijícím ohledu na dřívější příspěvky“.[6]

Reakční mechanismus

The mechanismus reakce se mění podle reaktantu a reakčních podmínek s fragmentací probíhající v a společná reakce nebo probíhá ve dvou krocích s a karbokationtový meziprodukt, když nukleofúga opustí první, nebo probíhá ve dvou krocích s aniontovým meziproduktem, když elektrofuga odejde první. Karbaniontová dráha je běžnější a je usnadněna stabilitou vytvořeného kationtu a schopností odcházející skupiny nukleofúzy. U cyklických substrátů je upřednostňovanou geometrií eliminace vazba sigma, která vyhání opouštějící skupina být proti tomu, analogicky k konformační orientace v mechanismu E2 eliminační reakce.

Příklady

Thapsigargin z Wieland – Miescher ketonu

Příklad fragmentace podobné Grobovi v organická syntéza je rozšíření Wieland – Miescher keton na thapsigargin:[7]

Schéma 2. Grobová fragmentace

V této reakci snížení ketonu 1 s borohydrid sodný výnosy alkohol 2, který je funkcionalizován na mesylát 3 s mesylchlorid v pyridin. Pak redukce enone na allylalkohol 4 s tri-tert-butoxyaluminium hydrid v tetrahydrofuran následován hydroborace s borane v THF se získá boran 5 (pro přehlednost je zobrazen pouze jeden substituent). Grobská fragmentace do 6 se koná s methoxid sodný v methanolu na reflux. A methoxid skupina útočí na bór atom dávající a borát komplex, který fragmentuje. Protože každý atom boru může obsahovat tři molekuly substrátu (R), je konečným vedlejším produktem boru trimethylborát

Dalším příkladem je fragmentační reakce epoxyalkoholu jako součást Celková syntéza Holton Taxol.

fragmentace aza-Grob

Fragmentace 3-aza-Grobu je variace, ke které dochází, když elektrifuga a nukleofuge jsou umístěny na pozicích 1 a 5 na sekundárním nebo terciárním amin řetěz s dusíkem v poloze 3.[8][9] Reakční produkty jsou elektrofugální fragment, an já těžím, a nukleofugální fragment (například alkohol ).

Schéma fragmentace 3-Aza-Grob

Fragmentace 3-aza-Grob může pokračovat s několika různými nukleofugy. The mechanismus reakce uvádí se, že začíná redukcí amidu chráněného etherem za vzniku sekundárního alkoholu. Fragmentace pak probíhá ve společném kroku za vzniku reakčních produktů.

Mechanismus fragmentace 3-Aza-Grob

Bylo zjištěno, že rozsah reakce pokrývá THF a tetrahydrothiofen chránící skupiny s použitím různých hydridových činidel.[10]

Viz také

Reference

  1. ^ A b Grob, C. A .; Baumann, W. (1955). „Die 1,4-Eliminierung unter Fragmentierung“. Helvetica Chimica Acta (v němčině). 38 (3): 594–610. doi:10,1002 / hlca.19550380306.
  2. ^ Weyerstahl, P .; Marschall, H. (1991). "Fragmentační reakce". v Trost, Barry M.; Fleming, Ian (eds.). Heteroatom manipulace. Komplexní organická syntéza: Selektivita, strategie a účinnost v moderní organické chemii. 6 (1. vyd.). Amsterdam: Pergamon Press. str. 1044–1065. ISBN  978-0-08-035929-8. Citovat používá zastaralý parametr | editorlink1 = (Pomoc)
  3. ^ Kürti, László; Czakó, Barbara (2007). Strategické aplikace pojmenovaných reakcí v organické syntéze: Pozadí a podrobné mechanismy - 250 pojmenovaných reakcí. Amsterdam: Elsevier. ISBN  978-0-12-429785-2.
  4. ^ Whitmore, Frank C.; Stahly, E. E. (1933). „Společný základ intramolekulárních přesmyků. II. Dehydratace di-tert-butylkarbinol a přeměna výsledných nonenů na trimethylethylen a izobutylen ". Journal of the American Chemical Society. 55 (10): 4153–4157. doi:10.1021 / ja01337a042.
  5. ^ Eschenmoser, A.; Frey, A. (1952). „Über die Spaltung des Mesylesters von 2-Methyl-2-oxymethyl-cyklopentanon mit Basen“. Helvetica Chimica Acta (v němčině). 35 (5): 1660–1666. doi:10,1002 / hlca.19520350532.
  6. ^ Prantz, Kathrin; Mulzer, Johann (2010). "Syntetické aplikace fragmentace Grob generující karbonylovou skupinu". Chemické recenze. 110 (6): 3741–3766. doi:10.1021 / cr900386h. PMID  20163188.
  7. ^ Ley, S.V .; Antonello, A .; Balskus, E. P .; Booth, D. T .; Christensen, S. B .; Cleator, E .; Gold, H .; Hogenauer, K .; Hunger, U .; Myers, R. M .; Oliver, S. F .; Simic, O .; Smith, M. D .; Sohoel, H .; Woolford, A. J. A. (2004). "Syntéza thapsigarginů". Sborník Národní akademie věd. 101 (33): 12073–12078. Bibcode:2004PNAS..10112073L. doi:10.1073 / pnas.0403300101. PMC  514437. PMID  15226504.
  8. ^ Wang, Jeh-Jeng; Hu, Wan-Ping; Chung, Hung-Wei; Wang, Li-Fang; Hsu, Mei-Hui (1998). "Nové a nové štěpení amidové vazby N-methoxymethylpyrrolo [2,1-c] [1,4] benzodiazepin-5,11-diony redukcí hydridem pomocí fragmentace 3-aza-Grob “. Čtyřstěn. 54 (43): 13149–13154. doi:10.1016 / S0040-4020 (98) 00795-9.
  9. ^ Wang, Jeh-Jeng; Hu, Wan-Ping (1999). „Nová fragmentace 3-aza-grobů při hydridové redukci aromatických laktaktů chráněných etherem“. Journal of Organic Chemistry. 64 (15): 5725–5727. doi:10.1021 / jo990549k. PMID  11674651.
  10. ^ Hu, Wan-Ping; Wang, Jeh-Jeng; Tsai, Pei-Ching (2000). "Nové příklady fragmentace 3-Aza-Grobu". Journal of Organic Chemistry. 65 (13): 4208–4209. doi:10.1021 / jo000252i. PMID  10866646.