Piancatelliho přesmyk - Piancatelli rearrangement

V roce 1976 vyvinul italský chemik Giovanni Piancatelli a spolupracovníci novou metodu syntézy derivátů 4-hydroxycyklopentenonu z 2-furylkarbinolů prostřednictvím kyselinou katalyzovaný přeskupení.[1] K tomuto objevu došlo, když Piancatelli studoval heterocyklické steroidy a jejich reaktivní schopnosti v kyselém prostředí. Vzhledem k tomu, že toto přeskupení bylo nadále studováno, stalo se běžně používaným přeskupením v přírodní produkt syntéza kvůli schopnosti vytvářet 4-hydroxy-5-substituované cyklopent-2-enony.[1] Motiv společnosti Piancatelli hledat tento nový přesmyk vycházel ze stále přítomné molekuly 3-oxycyklopentenu, konkrétně jejího 5-hydroxy derivátu, který se nachází v biologicky aktivních přírodních produktech.[2]

Piancatelliho reakční schéma použité k syntéze 2-furylkarbinolů z biomasy furfural.

Mechanismus reakce

Mechanismus této reakce je navržen jako 4-π elektrocyklizace velmi podobná Nazarovova cyklizační reakce.[3] K získání 2-furylkarbinolů podrobil Piancatelli furfural, nepoživatelná biomasa, a Grignardova reakce.[2] To se potom podrobí kyselině katalyzované hydrolýza způsobit molekulární přesmyk a získat konečné 2-furylkarbinoly.

Piancatelli navrhl, že reakce je tepelná elektrocyklická reakce a zdrcující Elektronový systém 4π při studiu specifik podmínek mechanismu při syntéze derivátů 4-hydroxycyklopentenonu. Tento mechanismus byl navržen při studiu 11H NMR spektra, jak vyšlo najevo, že konečné výrobky dodávají výhradně trans izomer.[1]

Piancatelliho navrhovaný mechanismus

V Piancatelliho navrhovaném mechanismu vede tvorba karbokationtu v důsledku protonačně-dehydratační sekvence k tomu, že jsou obě hydroxyskupiny proti umožňující trans-4-hydroxy-5-substituovaný-cyklopent-2-enon z uzávěru elektrocylizačního kruhu 4π.[1][2][4]

Mechanismus šípů pro kyselinou katalyzovaný přesmyk pro syntézu 2-furylkarbinolů.

Alternativní mechanismy

D'Auria navrhla možný mechanismus, který zahrnoval zwitterionický meziprodukty jako způsob vytvoření cis izomer vedle hojného trans izomer 2-furylkarbinolu. D'Auria provedla přeskupení ve vroucí vodě bez kyselého katalyzátoru.[1]

Navrhovaný mechanismus D'Auria pro Piancatelliho přesmyk.

Další navrhovaný mechanismus je od Yina a spolupracovníků, který byl studován při dokončení přesmyku 2-furylkarbinolů s hydroxyalkylovým řetězcem v poloze 5. Jin racionalizoval mechanismus využitím aldol - typ intramolekulární adice.[1]

Mechanismus navržený Yinem, který sleduje reakci aldolového typu.

Podmínky reakce

Postroj reakčních podmínek potřebných pro přesmyk se lišil na základě reaktivity substrátů. Piancatelli zjistil, že reaktivnější substráty, jako je 5-methyl-2-furylkarbinoly, mohou podstoupit přesmyk za mnohem mírnějších podmínek, aby se zabránilo možným vedlejším produktům.[1] Lewisovy kyseliny Bylo zjištěno, že pomáhají řídit reakci k dokončení, pokud existuje ekvimolární poměr, zatímco alkylové skupiny na uhlíku nesoucím hydroxyskupinu ponechávají výchozí materiál stabilnější a způsobují delší reakční časy a nižší výtěžky s tvorbou vedlejších produktů v důsledku zvýšená reaktivita těchto látek karbokationty.[1]

Aplikace přesmyku

Důležitým využitím Piancatelliho přesmyku, který studoval sám Piancatelli, je syntéza prostaglandiny a jejich deriváty. Piancatelli dokázal syntetizovat klíčové meziprodukty pro přípravu kyseliny prostanové vycházející z jeho 2-furylkarbinolů nesoucích druhou funkční skupinu. Tato studie dokázala demonstrovat univerzálnost sekvence přesmyku.

Několik produktů syntetizovaných díky využití Piancatelliho přesmyku zahrnuje: 3E, 5Z-misoprostol, enisoprost, 4-fluor-enisoprost, 2-normisoprostol, prostaglandin E.1 (PGE1), ent-fytoprostan E1, 16-epi-fytoprostan E1, bimatoprost, a travoprost. (zobrazit použitý klíč rxn)

Struktury produktů syntetizovaných prostřednictvím Piancatelliho přesmyku.

Reference

  1. ^ A b C d E F G h Piutti, Claudia; Quartieri, Francesca (8. října 2013). „Piancatelliho přesmyk: nové aplikace pro zajímavou reakci“. Molekuly. 18 (10): 12290–12312. doi:10,3390 / molekuly181012290. PMC  6270237. PMID  24108396.
  2. ^ A b C Piancatelli, G .; Scettri, A .; Barbadoro, S. (září 1976). "Užitečný přípravek 4-substituovaného 5-hydroxy-3-oxocyklopentenu". Čtyřstěn dopisy. 17 (39): 3555–3558. doi:10.1016 / S0040-4039 (00) 71357-8.
  3. ^ Veits, Gesine K .; Wenz, Donald R .; Přečtěte si de Alaniz, Javier (03.12.2010). "Všestranný způsob syntézy 4-aminocyklopentenonů: Dysprosium (III) triflát katalyzovaný aza-piancatelliho přesmykem". Angewandte Chemie International Edition. 49 (49): 9484–9487. doi:10,1002 / anie.201005131. ISSN  1521-3773. PMID  21053231.
  4. ^ Nieto Faza, Olalla; Silva López, Carlos; Álvarez, Rosana; de Lera, Ángel R. (06.09.2004). „Teoretická studie uzavření elektrocyklického kruhu hydroxypentadienylových kationtů“. Chemistry - A European Journal. 10 (17): 4324–4333. doi:10.1002 / chem.200400037. ISSN  1521-3765. PMID  15352115.