Oxy-Cope přesmyk - Oxy-Cope rearrangement

Oxy-Cope přesmyk
Pojmenoval podleArthur C. Cope
Typ reakceReakce přesmyku
Identifikátory
Portál organické chemievyrovnání uspořádání
RSC ontologické IDRXNO: 0000029

v organická chemie, oxy-Cope přesmyk je chemická reakce. Zahrnuje reorganizaci kostry určitých nenasycených alkoholů. Jedná se o variantu Vyrovnejte přeskupení ve kterém jsou 1,5-dien-3-oly převedeny na nenasycené karbonylové sloučeniny mechanismem typickým pro takový [3,3] -sigmatropní přesmyk.[1][2]

Reakce je velmi obecná: celá řada prekurzorů prochází reorganizací předvídatelně a snadno, což z ní činí velmi užitečný syntetický nástroj.[3] Dále je výroba požadovaného výchozího materiálu často přímá. Modifikace byla poprvé navržena v roce 1964 Bersonem a Jonesem, kteří tento termín vytvořili. Hnací silou je tvorba karbonylu spontánně keto-enol tautomerizace.[4]

Oxycopegeneral.png

Base urychluje reakci o 1010-1017, aniontové přeskupení oxy-Cope.[5]

Anionicoxycopegeneral.png

Vznik izolovat činí reakci ve většině případů nevratnou.[3][4][6]

Dějiny

Sigmatropické přesmyky jsou užitečná organická syntéza.[6] Ve snaze demonstrovat univerzálnost Copeova přesmyku prokázáním jeho tolerance vůči alkoholu nacházejícímu se na C-3 1,5-dienu, Berson a Jones zahřáli v plynné fázi bicyklický dienalkohol, aby cis-∆5,6-oktalon ve spravedlivém výnosu.[1]

BersonJonesOriginal.png

Modifikace je nesmírně přitažlivá jako výsledek dvou nových různě umístěných funkčních skupin, které se dobře hodí k řadě dříve nedostupných syntetických manipulací.

K dalšímu vývoji došlo v roce 1975, kdy Evans a Golob ohlásili obrovské zvýšení sazeb podle základny. Jejich použití hydridu draselného v odpovídajícím korunovém etheru kationu se stalo výchozím přístupem pro většinu aplikací. Ve skutečnosti je v některých případech záměrně aniontová pomoc prominuta, aby se přizpůsobila výrobě příliš citlivého enolátového produktu. Například v následující reakci byl získán pouze dehet, což je výsledek, který autoři přisuzovali zjevné nesnášenlivosti produktu vůči bázi.[7] Původní modifikace oxy-Cope tedy dodnes zaujímá relevantní místo v syntetické chemii.

Sensitiveenolate.png

Mechanismus

K neutrální i aniontové variantě přeskupení oxy-Cope může dojít prostřednictvím obou koordinovaně nebo postupně radikální cesty, ačkoli bývalý režim je obecně upřednostňován.[8][9] Preferovaný meziprodukt je charakterizován a židli podobná konformace.[10] Přenos chirality je prováděn vysoce objednaným přechodový stav.[4][10] Umístění dvojných vazeb v nejsnadněji dostupném přechodovém stavu určuje stereochemický průběh reakce.[3] A přechodový stav lodi To je nevýhodné, ale touto cestou se ve značné míře také vyskytují přesmyky, které vedou k výrobě diastereomerních směsí.

TransitionstateoxyCope.png

Sterické účinky může být významné.[11]

Přeskupení, u nichž je přechodový stav židle geometricky nemožný, se přesto vyskytují. Tvorba enolátu ve skutečnosti poskytuje dostatek hnací síly k překonání energetické bariéry spojené s dearomatizací a přizpůsobovačem lodi.[12]

DoubleAromaticOxyCope.png

Výše uvedené společné synchronní dráhy obecně převládají; bylo vypočteno pro aniontové procesy oxy-Cope, že rozdělení 17-34 kcal / mol upřednostňuje heterolýzu před homolýzou.[13] Tuto energetickou mezeru může překlenout několik faktorů.[10]

RadicalorConcertedOxyCope.png

Velký stupeň namáhání a přítomnost objemu methylové skupiny upřednostňovaly (Z) - místo očekávaného (E) -cyklooktenonového izomeru, což naznačuje, že meziprodukt se netvoří synchronně. Pouze s fragmentací a následnými izomerizace kroky by mohly být pozorovaný produkt racionalizován.[10]

Studie aniontového přeskupení oxy-Cope prováděná zcela v plynné fázi uvádí, že zvýšení rychlosti nevyplývá z interakcí rozpouštědel, ale z interakcí uvnitř samotné struktury.[14]

Vylepšení rychlosti

Obecně platí, že snížení stability substrátu oxy-Cope nebo aniontového oxy-Cope ve srovnání se stabilitou produktu vede ke zvýšené rychlosti reakce na základě principu destabilizace základního stavu. Tohoto žádoucího výsledku lze snadno dosáhnout různými způsoby. Iontové interakce mezi kovem a alkoxid jsou důležité: disociativní charakter způsobuje zrychlení rychlosti.[5] Použití 15-koruny-5 ve spojení s hydrid sodný poskytla 1,27násobné zvýšení rychlosti v průběhu sigmatropní přeměny bicyklického dienalkoxidu na enolátový produkt, zatímco stejná reakce s HMPT na místě 15-koruny-5 nijak výrazně neovlivnil sazbu. Použití hydrid draselný ve spojení s 18-koruny-6 dosažení stejného cíle poskytlo 180násobné maximální zrychlení. Z výše uvedených výsledků byl vyvozen závěr, že rychlost se zvyšuje, protože protionty horší aproximují bodové náboje - a s přidáním druhů zabraňujících ionty.

Zahrnutí více polárních rozpouštědel a katalytických množství soli fázového přenosu Rovněž bylo prokázáno, že má stejný účinek zvyšující rychlost.[15]

A konečně, úleva od namáhání prstence v průběhu přesmyku povede reakci k dokončení násilněji, čímž se zvýší její rychlost.

Rozsah

Protože existuje několik tříd přírodních produktů obsahujících osmičlenné kruhy, jejichž syntéza se ukázala jako obtížná, bylo jako vhodná alternativní cesta zvýrazněno aniontové přeskupení oxy-Cope. Jeho aplikace zde nabízí velkou stereochemickou kontrolu a jeho použití je mnohem obecnější než relativně neúspěšné cesty, které byly použity před jeho vývojem.[16]

OxyCopeinSyntézaCyklooktanů.png

Navzdory možným geometrickým omezením mohou požadované nenasycené substráty obsahovat trojné vazby namísto jedné z dvojných vazeb. S takovým alkynolem se účinně manipulovalo při elegantní syntéze jak poitediolu, tak daktylolu.[6] K těmto zajímavým sigmatropickým přeskupením může docházet buď za aniontové pomoci, nebo za tepelných podmínek.[17]

Obzvláště zajímavá je aplikace oxy-Cope v situacích, kdy okamžitý produkt dále předvídatelným způsobem reaguje, aby poskytl požadovaný konečný produkt. Tohoto cíle bylo dosaženo při syntéze níže uvedeného cis-hydroazulenonu, ve kterém byl meziprodukt oxy-Cope charakterizován stereoelektronickou konfigurací vhodnou pro vzdálený SN přemístění.[18]OxyCopetoAchieveSNDisplacement.png

Další úvahy

Hydrid draselný, často používané činidlo pro přesmyk aniontového oxy-Cope, je občas kontaminováno stopovými nečistotami, u nichž se předpokládá, že ničí dienolátový meziprodukt, což vede k domnělé polymeraci. Macdonald et al., Kteří dokumentovali výskyt, předepsali předúpravu jódem, aby se vyloučil jakýkoli superoxid draselný, který může přetrvávat v zakoupené šarži materiálu. Tento jednoduchý přípravný krok, jak popisují ve svém příspěvku, ovlivňuje dramatické zlepšení jak výtěžku, tak reprodukovatelnosti výsledků.[19]

Mezi důležité vedlejší reakce patří heterolytické štěpení, při kterém homoallylic alkohol se rozkládá na karbonyl a allylický Systém.[20]

OxyCopeSideReactions.png

Potlačení tohoto jevu je snadno dosažitelné snížením iontové povahy vazby kov-alkoxid. Specificky, použití více elektronegativních alkalických kovů nebo rozpouštědel méně přístupných kationtové solvataci generuje požadovaný účinek.[21] V souladu s výše uvedenou diskusí může být rychlost reakce snížena, ale neměla by se přiblížit neuspokojivé úrovni.

Reference

  1. ^ A b Berson, Jerome A .; Jones, Maitland (1964). „Syntéza ketonů tepelnou izomerací 3-hydroxy-1,5-hexadienů. Oxy-Copeové přesmyky“. J. Am. Chem. Soc. 86 (22): 5019–5020. doi:10.1021 / ja01076a067.
  2. ^ Cope, Arthur C .; Hardy, Elizabeth M. (1940). „Zavedení substituovaných vinylových skupin. V. Přesmyk zahrnující migraci allylové skupiny do systému se třemi uhlíky“. J. Am. Chem. Soc. 62 (2): 441–444. doi:10.1021 / ja01859a055.
  3. ^ A b C Paquette, Leo A. (1997). "Poslední aplikace aniontových přeuspořádání s kyslíkem". Čtyřstěn. 53 (41): 13971–14020. doi:10.1016 / S0040-4020 (97) 00679-0.
  4. ^ A b C Kürti, Lázló; Czakó, Barbara (2005). Strategické aplikace pojmenovaných reakcí v organické syntéze. Burlington: Elsevier Inc. str. 325.
  5. ^ A b Evans, D. A .; Golob, A. M. (1975). „[3,3] Sigmatropní přesmyky 1,5-dienalkoxidů. Silné akcelerační účinky alkoholoxidové složky“. J. Am. Chem. Soc. 97 (16): 4765–4766. doi:10.1021 / ja00849a054.
  6. ^ A b C Wilson, Stephen R. (1993). "Anion-asistované sigmatropní přeskupení". Org. Reagovat. 43 (2): 93–250. doi:10.1002 / 0471264180.nebo043.02. ISBN  0471264180.
  7. ^ Paquette, Leo A .; Ladouceur, Gaetan (1989). „Syntetické studie zaměřené na cytotoxické 8,9-seco-ent-kaurenové diterpeny. Stručná komplementární stereokontrolovaná konstrukce olefinového jádra předmostí“. J. Org. Chem. 54 (18): 4278–4279. doi:10.1021 / jo00279a010.
  8. ^ Evans, D. A .; D. J., Baillargeon (1978). „Alkoxid Substituent Effects on Carbon-Carbon Bond Homolysis“. Čtyřstěn dopisy. 19 (36): 3319–3322. doi:10.1016 / S0040-4039 (01) 85627-6.
  9. ^ Paquette, Leo A .; Pierre, Francis; Cottrell, Charles E. (1987). "Aniontové přesmyky syn- a anti-7-cyklopentenyl-7-hydroxynorbornenů. Případ sekvenčního štěpení kruhu a intramolekulární Michaelův přídavek". J. Am. Chem. Soc. 109 (19): 5731–5740. doi:10.1021 / ja00253a027.
  10. ^ A b C d Maurin, Philippe; Kim, Se-Ho; Cho, Sung Yun; Cha, Jin Kun (2003). „O mechanismu aniontového přeskupení oxy-Cope trans-1,2-dialkenylcyklobutanolu“. Angew. Chem. 42 (41): 5044–5047. doi:10.1002 / anie.200350988. PMID  14595626.
  11. ^ Evans, D. A .; Nelson, John V. (1980). "Stereochemická studie [3,3] sigmatropního přeskupení 1,5-dien-3-alkoxidů. Aplikace na stereoselektivní syntézu (. + -) - Juvabione". J. Am. Chem. Soc. 102 (2): 774–782. doi:10.1021 / ja00522a056.
  12. ^ Ogawa, Yasushi; Ueno, Tetsuya; Karikomi, Michinori; Seki, Katsura; Haga, Kazuo; Uyehara, Tadao (2001). "Syntéza 2-acetoxy [5] helicenu sekvenčním dvojitým aromatickým přeložením oxy-Cope". Tetrahedron Lett. 43 (43): 7827–7829. doi:10.1016 / s0040-4039 (02) 01611-8.
  13. ^ Evans, D. A.; Baillargeon, D.J. (1978). "Režimy vnitřní fragmentace primárních alkoxidů". Tetrahedron Lett. 19 (36): 3315–3318. doi:10.1016 / S0040-4039 (01) 85626-4.
  14. ^ Baldwin, John E .; Black, Kersey A. (1984). „Complete Kinetic Analysis of Thermal Stereomutations Between the Eight 2,3-Dideuterio-2- (methoxymethyl) spiro [cylopropane-1,1'-indenes]“. J. Am. Chem. Soc. 106 (4): 1029–1040. doi:10.1021 / ja00316a036.
  15. ^ Georges, Michael; Tam, Tim F .; Fraser-Reid, Bert (1985). "Řízený přístup k prekurzorům furanózy vztahujícím se k sesquiterpenovým laktonům. 1". J. Org. Chem. 50 (26): 5747–5753. doi:10.1021 / jo00350a062.
  16. ^ Gadwood, Robert C .; Lett, Renee M. (1982). „Příprava a přeskupení 1,2-dialkenylcyklobutanolu. Užitečná metoda pro syntézu substituovaných cyklooktenonů“. J. Org. Chem. 47 (12): 2268–2275. doi:10.1021 / jo00133a007.
  17. ^ Viola, Alfred; MacMillan, John H. (1970). "Acetylenová oxy-kopinová reakce s parní fází 5-hexen-l-yn-3-olu. Chemie meziproduktu s allenolem". J. Am. Chem. Soc. 92 (8): 2404–2410. doi:10.1021 / ja00711a034.
  18. ^ Sworin, Michael; Lin, Ko Chung (1987). „Cyklopentanoidová syntéza prostřednictvím intramolekulárního zachycování meziproduktů kyslíku a kopolymeru. Stereokontrolovaná syntéza kostry cis- a trans-hydroazulenu“. J. Org. Chem. 52 (25): 5640–5642. doi:10.1021 / jo00234a029.
  19. ^ Macdonald, Timothy L .; Natalie, Kenneth J .; Prasad, Girija; Sawyer, J. Scott (1986). „Chemicky upravený hydrid draselný. Významné zlepšení výnosů u některých přeuspořádání s kyslíkem“. J. Org. Chem. 51 (7): 1124–1126. doi:10.1021 / jo00357a035.
  20. ^ Snowden, Roger L .; Muller, Bernard L .; Schulte-Elte, Karl H. (1981). "Fragmentace homoallylických alkoxidů. Syntéza propenylových a 2-methylpropenylketonů z esterů karboxylové kyseliny". Tetrahedron Lett. 23 (3): 335–338. doi:10.1016 / S0040-4039 (00) 86824-0.
  21. ^ Evans, D. A .; Baillargeon, David J .; Nelson, John V. (1978). „Obecný přístup k syntéze 1,6-dikarbonylových substrátů. Nové aplikace přeuspořádaných kyslíko-Copových přeuspořádání“. J. Am. Chem. Soc. 100 (7): 2242–2244. doi:10.1021 / ja00475a051.