Mitsunobuova reakce - Mitsunobu reaction

Mitsunobuova reakce
Pojmenoval podleOyo Mitsunobu
Typ reakceVazební reakce
Identifikátory
Portál organické chemiemitsunobuova reakce
RSC ontologické IDRXNO: 0000034

The Mitsunobuova reakce je organická reakce který převádí alkohol na různé funkční skupiny, jako je např ester, použitím trifenylfosfin a azodikarboxylát, jako je diethylazodikarboxylát (DEAD) nebo diisopropylazodikarboxylát (DIAD).[1] Přestože se nejčastěji používají DEAD a DIAD, existuje řada dalších azodikarboxylátů, které usnadňují zpracování a / nebo čištění a v některých případech usnadňují použití více bazických nukleofilů. Objevil jej Oyo Mitsunobu (1934–2003). Typickým protokolem je přidání fosfinu a azodikarboxylátu dohromady při -10 ° C, typicky v THF toluenu, dokud se nevytvoří bílá sraženina. Tato bílá zakalená suspenze je ylid. Potom se přidá roztok nukleofilu a alkoholu a reakční nádoba se může v mnoha případech zahřát na teplotu zpětného toku. Alkohol reaguje s fosfinem za vzniku dobře odstupující skupiny a poté podstoupí inverze z stereochemie klasickým způsobem SN2, když jej nukleofil vytlačuje. Běžný vedlejší produkt se vyrábí, když azodikarboxylát vytěsňuje odstupující skupinu místo požadovaného nukleofilu. K tomu dochází, pokud nukleofil není dostatečně kyselý (méně než 13 pKa) nebo není dostatečně nukleofilní kvůli sterickým nebo elektronickým omezením. Varianta této reakce využívající dusíkatý nukleofil je známá jako Fukuyama-Mitsunobu.

Mitsunobuova reakce

Bylo publikováno několik recenzí.[2][3][4][5][6]

Reakční mechanismus

The mechanismus reakce Mitsunobuovy reakce je poměrně složitá. Identita meziproduktů a role, které hrají, byla předmětem debaty.

Zpočátku byl trifenylfosfin (2) vytváří nukleofilní útok na diethylazodikarboxylát (1) produkující betainový meziprodukt 3, který deprotonuje karboxylovou kyselinu (4) k vytvoření iontového páru 5. DEAD sám deprotonuje alkohol (6) za vzniku alkoxidu, který může tvořit klíčový oxyfosfoniový ion 8. Poměr a vzájemná přeměna meziproduktů 8–11 závisí na pKa karboxylové kyseliny a polaritě rozpouštědla.[7][8][9] I když je přítomno několik meziproduktů fosforu, útok karboxylátového aniontu na meziprodukt 8 je jedinou produktivní cestou tvořící požadovaný produkt 12 a trifenylfosfin oxid (13).

Mechanismus reakce Mitsunobu

Hughes et al. zjistili, že vznik iontového páru 5 je velmi rychlý. Tvorba oxyfosfoniového meziproduktu 8 je pomalý a usnadňovaný alkoxidem. Proto je celková rychlost reakce řízena bazicitou karboxylátu a solvatací.[10]

Pořadí přidání činidel

Pořadí přidávání činidel Mitsunobuovy reakce může být důležité. Typicky se jeden rozpouští v alkoholu, karboxylové kyselině a trifenylfosfinu tetrahydrofuran nebo jiné vhodné rozpouštědlo (např. diethylether ), ochlaďte na ledovou lázeň na 0 ° C, pomalu přidávejte DEAD rozpuštěný v THF, poté míchejte několik hodin při teplotě místnosti. Pokud je to neúspěšné, pak předformování betainu může přinést lepší výsledky. K přípravě betainu se přidá DEAD k trifenylfosfinu v tetrahydrofuranu při 0 ° C, poté se přidá alkohol a nakonec kyselina.[11]

Variace

Další nukleofilní funkční skupiny

Mnoho dalších funkčních skupin může sloužit jako nukleofily kromě karboxylové kyseliny. Aby byla reakce úspěšná, musí mít nukleofil a pKa méně než 15.

NukleofilProdukt
kyselina hydrazoováalkyl azid
imidesubstituovaný imid[12]
fenolalkyl aryl éter (objeveno samostatně [13][14])
sulfonamidsubstituovaný sulfonamid[15]
arylsulfonylhydrazinalkyldiazen (podléhá pericyklické nebo dediazotizaci volnými radikály za vzniku allenu (Myersova syntéza allenu ) nebo alkan (Myersova deoxygenace )[16]

Modifikace

Bylo vyvinuto několik modifikací původní kombinace reagencií, aby se zjednodušilo oddělení produktu a zabránilo se produkci tolika chemického odpadu. Jedna variace Mitsunobuovy reakce používá trifenylfosfin vázaný na pryskyřici a používá di-tert-butylazodikarboxylát místo DEAD. Oxidovanou trifenylfosfinovou pryskyřici lze odstranit filtrací a di-tert-butylazodikarboxylátový vedlejší produkt se odstraní působením kyselina trifluoroctová.[17] Bruce H. Lipshutz vyvinula alternativu k DEAD, di- (4-chlorbenzyl) azodikarboxylát (DCAD), kde lze vedlejší produkt hydrazinu snadno odstranit filtrací a recyklovat zpět do DCAD.[18]

Byla také popsána modifikace, při které lze DEAD použít v katalytických versus stechiometrických množstvích, avšak tento postup vyžaduje použití stechiometrického (diacetoxyjod) benzenu k oxidaci vedlejšího produktu hydrazinu zpět na DEAD.[19]

Denton a spolupracovníci uvedli redoxně neutrální variantu Mitsunobuovy reakce, která k aktivaci substrátu využívá katalyzátor fosforitý (III), který zajišťuje inverzi v nukleofilním útoku, a používá Dean-Stark lapač k odstranění vedlejšího produktu vody.[20]

Fosforanová činidla

(Kyanomethylen) trialkylfosforan

Tsunoda et al. prokázali, že lze kombinovat trifenylfosfin a diethylazodikarboxylát do jednoho činidla: a fosforan ylid. Jak (kyanomethylen) trimethylfosforan (CMMP, R = Me), tak (kyanomethylen) tributylfosforan (CMBP, R = Bu) se ukázaly jako zvláště účinné.[21]

Mechanismus fosforanové varianty Mitsunobuovy reakce

Ylid působí jako redukční činidlo i jako báze. Vedlejší produkty jsou acetonitril (6) a trialkylfosfinoxid (8).

Použití

Mitsunobuova reakce byla použita při syntéze arylethery:[22]

Aplikace reakce Mitsunobu

U těchto konkrétních reaktantů selže konverze s DEAD, protože hydroxylová skupina je jen slabě kyselý. Místo toho související 1,1 '- (azodikarbonyl) dipiperidin Používá se (ADDP), jehož betainový meziprodukt je silnější základnou. Fosfinem je trifenylfosfin na polymerní bázi (PS-PPh3).

Reakce byla použita k syntéze chinin, kolchicin, sarain, morfium, stigmatellin, eudistomin, oseltamivir, strychnin, a nupharamin.[23]

Reference

  1. ^ Mitsunobu, O .; Yamada, Y. (1967). „Příprava esterů karboxylových a fosforečných kyselin pomocí kvartérních fosfoniových solí“. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 40 (10): 2380–2382. doi:10,1246 / bcsj.40.2380.
  2. ^ Mitsunobu, O. (1981). „Využití diethylazodikarboxylátu a trifenylfosfinu při syntéze a přeměně přírodních produktů“. Syntéza. 1981 (1): 1–28. doi:10.1055 / s-1981-29317.
  3. ^ Castro, B. R. (1983). "Nahrazení alkoholových hydroxylových skupin halogeny a jinými nukleofily prostřednictvím oxyfosfoniových meziproduktů". Nahrazení alkoholových hydroxylových skupin halogeny a jinými nukleofily prostřednictvím oxyfosfoniových meziproduktů. Organické reakce. 29. s. 1–162. doi:10.1002 / 0471264180.nebo029.01. ISBN  9780471264187.
  4. ^ Hughes, D.L. (1992). „Mitsunobuova reakce“. Organické reakce. 42. str. 335–656. doi:10.1002 / 0471264180.nebo 042.02. ISBN  9780471264187. Chybějící nebo prázdný | název = (Pomoc)
  5. ^ Hughes, D. L. (1996). „Pokrok v reakci Mitsunobu. Recenze“. Organické přípravky a mezinárodní postupy. 28 (2): 127–164. doi:10.1080/00304949609356516.
  6. ^ Swamy, K. C. K .; Kumar, N. N. B .; Balaraman, E. & Kumar, K. V. P. P. (2009). "Mitsunobu a související reakce: pokroky a aplikace". Chemické recenze. 109 (6): 2551–2651. doi:10.1021 / cr800278z. PMID  19382806.
  7. ^ Grochowski, E .; Hilton, B. D .; Kupper, R. J .; Michejda, C. J. (1982). "Mechanismus trifenylfosfinu a diethylazodikarboxylátu indukovaných dehydratačních reakcí (Mitsunobuova reakce). Ústřední role pentavalentních fosforových meziproduktů". Journal of the American Chemical Society. 104 (24): 6876–6877. doi:10.1021 / ja00388a110.
  8. ^ Camp, D .; Jenkins, I. D. (1989). „Mechanismus Mitsunobuovy esterifikační reakce. Část I. Zapojení fosforanů a oxyfosfoniových solí“. The Journal of Organic Chemistry. 54 (13): 3045–3049. doi:10.1021 / jo00274a016.
  9. ^ Camp, D .; Jenkins, I. D. (1989). „Mechanismus Mitsunobuovy esterifikační reakce. Část II. Zapojení (acyloxy) alkoxyfosforanů“. The Journal of Organic Chemistry. 54 (13): 3049–3054. doi:10.1021 / jo00274a017.
  10. ^ Hughes, D.L .; Reamer, R. A .; Bergan, J. J .; Grabowski, E. J. J. (1988). "Mechanistická studie esterifikační reakce Mitsunobu". Journal of the American Chemical Society. 110 (19): 6487–6491. doi:10.1021 / ja00227a032.
  11. ^ Volante, R. (1981). „Nová, vysoce účinná metoda pro přeměnu alkoholů na thiolestery a thioly“. Čtyřstěn dopisy. 22 (33): 3119–3122. doi:10.1016 / S0040-4039 (01) 81842-6.
  12. ^ Hegedus, L. S .; Holden, M. S .; McKearin, J. M. (1984). „cis-N-TOSYL-3-METHYL-2-AZABICYKLO [3.3.0] OKT-3-VN". Organické syntézy. 62: 48.; Kolektivní objem, 7, str. 501
  13. ^ Manhas, Maghar S .; Hoffman, W. H .; Lal, Bansi; Bose, Ajay K. (1975). "Steroidy. Část X. Pohodlná syntéza alkylaryletherů". Transakce J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 (5): 461–463. doi:10.1039 / P19750000461.
  14. ^ Bittner, Shmuel; Assaf, Yonit (1975). "Použití aktivovaných alkoholů při tvorbě aryletherů". Chemie a průmysl (6): 281.
  15. ^ Kurosawa, W .; Kan, T .; Fukuyama, T. (2002). „PŘÍPRAVA SEKUNDÁRNÍCH Aminů Z PRIMÁRNÍCH Aminů VIA 2-NITROBENZENESULFONAMIDY: N- (4-METHOXYBENZYL) -3-FENYLPROPYLAMIN“. Organické syntézy. 79: 186.; Kolektivní objem, 10, str. 482.
  16. ^ Myers, Andrew G .; Zheng, Bin (1996). "Nová a stereospecifická syntéza allenů v jediném kroku z propargylických alkoholů". Journal of the American Chemical Society. 118 (18): 4492–4493. doi:10.1021 / ja960443w. ISSN  0002-7863.
  17. ^ Pelletier, J. C .; Kincaid, S. (2000). "Modifikace reakce Mitsunobu umožňující izolaci produktu bez chromatografie: aplikace do malé paralelní knihovny". Čtyřstěn dopisy. 41 (6): 797–800. doi:10.1016 / S0040-4039 (99) 02214-5.
  18. ^ Lipshutz, B. H .; Chung, D. W .; Bohatý. B .; Corral, R. (2006). „Zjednodušení Mitsunobuovy reakce. Di-p-chlorbenzyl-azodikarboxylát: Nový azodikarboxylát“. Organické dopisy. 8 (22): 5069–5072. doi:10.1021 / ol0618757. PMID  17048845.
  19. ^ Ale T. Y .; Hračka, P. H. (2006). "Organocatalytic Mitsunobu Reactions". Journal of the American Chemical Society. 128 (30): 9636–9637. doi:10.1021 / ja063141v. PMID  16866510.
  20. ^ Beddoe, Rhydian H .; Andrews, Keith G .; Magné, Valentin; Cuthbertson, James D .; Saska, Jan; Shannon-Little, Andrew L .; Shanahan, Stephen E .; Sneddon, Helen F .; Denton, Ross M. (30. srpna 2019). "Redox-neutrální organokatalytické reakce Mitsunobu". Věda. 365 (6456): 910–914. doi:10.1126 / science.aax3353. ISSN  0036-8075. PMID  31467220. S2CID  201672396.
  21. ^ Tsunoda, T .; Nagino, C .; Oguri, M .; Itô, S. (1996). "Alkylace typu Mitsunobu aktivními sloučeninami methinu". Čtyřstěn dopisy. 37 (14): 2459–2462. doi:10.1016/0040-4039(96)00318-8.
  22. ^ Humphries, P. S .; Do, Q. Q. T .; Wilhite, D. M. (2006). „ADDP a PS-PPh3: účinný protokol Mitsunobu pro přípravu agonistů pyridin ether PPAR“. Beilstein Journal of Organic Chemistry. 2 (21): 21. doi:10.1186/1860-5397-2-21. PMC  1705810. PMID  17076898.
  23. ^ Reakce Mitsunobu na SynArchive Zpřístupněno 26. dubna 2014

Viz také