Shiina makrolaktonizace - Shiina macrolactonization

Shiina makrolaktonizace (nebo Lactonizace šíitů) je organický chemická reakce který syntetizuje cyklické sloučeniny pomocí aromatické karboxylové kyseliny anhydridy kyselin tak jako kondenzace dehydratace agenti. V roce 1994 prof. Isamu Shiina (Tokijská univerzita vědy, Japonsko) uvádí metodu kyselé cyklizace s použitím Lewisova kyselina katalyzátor,[1][2] a v roce 2002 základní cyklizace s použitím nukleofilní katalyzátor.[3][4]

Mechanismus

Pomalé přidávání hydroxykarboxylových kyselin (sekokyselin) do systému obsahujícího aromatické karboxylové kyseliny anhydrid kyseliny a katalyzátor produkuje odpovídající laktony (cyklický estery ) postupem uvedeným na následujícím obrázku. V kyselé Shiina makrolaktonizaci se používají katalyzátory Lewisovy kyseliny, zatímco nukleofilní katalyzátory se používají pro Shiina makrolaktonizace za základních podmínek.

Makrolaktonizace Shiina s použitím Lewisova kyselého katalyzátoru

V kyselé reakci se jako dehydratační kondenzační činidlo používá hlavně anhydrid kyseliny 4-trifluormethylbenzoové (TFBA). Nejprve katalyzátor Lewisovy kyseliny aktivuje TFBA a poté a karboxyl seskupit seco kyselina reaguje s aktivovaným TFBA za vzniku směsného anhydridu (MA) jednou. Pak karbonyl skupina odvozená od seco kyseliny v MA je selektivně aktivována a je napadena a hydroxyl intramolekulární nukleofilní substitucí. Současně působí jako a. Zbytková sůl aromatické karboxylové kyseliny, která je odvozena od MA deprotonace činidlo, což způsobí postup cyklizace a produkci požadovaného lakton. Pro vyvážení reakce přijímá každá TFBA atomy jedné molekuly vody ze svého výchozího materiálu, tj. Hydroxykarboxylové kyseliny, a poté se na konci reakce změní na dvě molekuly kyseliny 4-trifluormethylbenzoové. Jelikož se katalyzátor Lewisovy kyseliny reprodukuje na konci reakce, je zapotřebí pouze malá část katalyzátoru vzhledem k výchozímu materiálu, aby se reakce urychlila.

Shiina Makrolaktonizace pomocí nukleofilního katalyzátoru

V zásadité reakci anhydrid kyseliny 2-methyl-6-nitrobenzoové (MNBA ) se primárně používá jako dehydratační kondenzační činidlo.[5] Nejprve nukleofilní katalyzátor působí na MNBA za vzniku aktivovaného acylkarboxylátu. Reakcí karboxylové skupiny v sekokyselině s aktivovaným acylkarboxylátem se získá odpovídající MA, stejným způsobem jako při kyselé reakci. Potom nukleofilní katalyzátor selektivně působí na karbonylovou skupinu odvozenou od seco kyseliny v MA a znovu produkuje aktivovaný acylkarboxylát. Hydroxylová skupina v seco kyselině napadá svou hostitelskou molekulu prostřednictvím intramolekulární nukleofilní substituce a současně karboxylátový anion, odvozený od 2-methyl-6-nitrobenzoové kyseliny, působí jako deprotonační činidlo, podporuje průběh cyklizace a produkuje požadovaný lakton. Pro vyvážení reakce každá MNBA přijímá atomy jedné molekuly vody ze svého výchozího materiálu, mění se na dvě molekuly aminové soli kyseliny 2-methyl-6-nitrobenzoové, a tím ukončuje reakci. Protože se nukleofilní katalyzátor reprodukuje na konci reakce, je zapotřebí pouze malých stechiometrických množství.

Detaily

Všechny procesy Shiina makrolaktonizace se skládají z reverzibilní reakce, s výjimkou posledního kroku cyklizace. V první fázi reakce se za mírných podmínek rychle vytvoří směsný anhydrid (MA); ve druhé fázi rychlejší cyklizace MA brání zvýšení koncentrace MA. Pro maximalizaci tohoto efektu koncentračního gradientu se výchozí látka, tj. Hydroxykarboxylová kyselina (seco kyselina), přivádí pomalu do systému pomocí řidič stříkačky. Když se do systému postupně přidává sekokyselina pomocí ovladače stříkačky, veškerá reaktant se rychle převede na MA; potom je MA okamžitě spotřebován cyklizační reakcí. Jak bylo právě popsáno, koncentrace MA je udržována na nízké úrovni během makrolaktonizační reakce Shiina. Proto je rychlost produkce monomeru velmi vysoká.

Anhydridy aromatických karboxylových kyselin se používají jako dehydratační kondenzační činidla nejen pro intramolekulární reakce hydroxykarboxylových kyselin, ale také pro mezimolekulární reakce karboxylových kyselin s alkoholy (Esterifikace shiiny ). Obě tyto intramolekulární a intermolekulární reakce se používají pro umělou syntézu různých látek přírodní produkty a farmakologicky aktivní sloučeniny,[6][7] jako reakce karboxylové kyseliny s amin produkuje amid nebo a peptid.[8]

V kyselých reakcích vykazují katalyzátory Lewisovy kyseliny, jako jsou trifláty kovů, vysoké aktivity, zatímco v bazických reakcích 4-dimethylaminopyridin (DMAP ), 4-dimethylaminopyridin-N-oxid (DMAPO) a 4-pyrrolidinopyridin (PPY).

Viz také

Reference

  1. ^ Shiina, I .; Mukaiyama, T. (1994). „Nová metoda pro přípravu makrolidů z ω-hydroxykarboxylových kyselin“. Chem. Lett. 23 (4): 677–680. doi:10.1246 / cl.1994.677.
  2. ^ Shiina, I. (2004). "Efektivní metoda pro syntézu karboxylových esterů a laktonů za použití substituovaných anhydridů kyseliny benzoové s katalyzátory na bázi Lewisových kyselin". Čtyřstěn. 60 (7): 1587–1599. doi:10.1016 / j.tet.2003.12.013.
  3. ^ Shiina, I .; Kubota, M .; Ibuka, R. (2002). „Nová a účinná makrolaktonizace ω-hydroxykarboxylových kyselin s použitím anhydridu 2-methyl-6-nitrobenzoové kyseliny (MNBA)“. Tetrahedron Lett. 43 (42): 7535–7539. doi:10.1016 / S0040-4039 (02) 01819-1.
  4. ^ Shiina, I .; Kubota, M .; Oshiumi, H .; Hashizume, M. (2004). „Efektivní využití anhydridu kyseliny benzoové a jeho derivátů pro syntézu karboxylových esterů a laktonů: účinná a pohodlná metoda směsných anhydridů podporovaná základními katalyzátory“. J. Org. Chem. 69 (6): 1822–30. doi:10.1021 / jo030367x. PMID  15058924.
  5. ^ Shiina, I .; Umezaki, Y .; Kuroda, N .; Iizumi, T .; Nagai, S .; Katoh, T. (2012). „Tvorba β-laktonu zprostředkovaná MNBA: Mechanické studie a aplikace pro asymetrickou celkovou syntézu tetrahydrolipstatinu“. J. Org. Chem. 77 (11): 4885–901. doi:10.1021 / jo300139r. PMID  22553899.
  6. ^ Shiina, I. (2007). „Celková syntéza přírodních 8- a 9-členných laktonů: nedávný pokrok ve středně velké formaci prstenců“. Chem. Rev. 107 (1): 239–273. doi:10.1021 / cr050045o. PMID  17212476.
  7. ^ Shiina, I. (2014). „Dobrodružná syntetická cesta s MNBA od její reakční chemie po celkovou syntézu přírodních produktů“. Býk. Chem. Soc. Jpn. 87 (2): 196–233. doi:10.1246 / bcsj.20130216.
  8. ^ Shiina, I .; Ushiyama, H .; Yamada, Y .; Kawakita, Y .; Nakata, K. (2008). „4- (Dimethylamino) pyridin-N-oxid (DMAPO): účinný nukleofilní katalyzátor při peptidové vazebné reakci s anhydridem 2-methyl-6-nitrobenzoové kyseliny“. Chem. Asijské J. 3 (2): 454–61. doi:10.1002 / Asie.200700305. PMID  18219641.

externí odkazy

  • Shiina, I .; Hashizume, M .; Yamai, Y .; Oshiumi, H .; Shimazaki, T .; Takasuna, Y .; Ibuka, R. (2005). „Enantioselektivní celková syntéza oktalaktinu A pomocí asymetrických aldolových reakcí a rychlé laktace za vzniku prstence střední velikosti“. Chem. Eur. J. 11 (22): 6601–6608. doi:10.1002 / chem.200500417. PMID  16118824.
  • Schweitzer, D .; Kane, J. J .; Strand, D .; McHenry, P .; Tenniswood, M .; Helquist, P. (2007). „Total Synthesis of Iejimalide B. an Application of the Shiina Macrolactonization“. Org. Lett. 9 (22): 4619–4622. doi:10.1021 / ol702129w. PMID  17915890.
  • M. W. Chojnacka, R. A. Batey (2018). „Total Synthesis of (+) - Prunustatin A: Utility of Organotrifluoroborate-Mediaed Prenylation and Shiina MNBA Esterification and Macrolactonization To Avoid of a Comppeting Thorpe – Ingold Effect accelerated Transesterification“. Org. Lett. 20 (18): 5671–5675. doi:10.1021 / acs.orglett.8b02396. PMID  30160125.
  • Xu, S .; Drženo, I .; Kempf, B .; Mayr, H .; Steglich, W .; Zipse, H. (2005). "DMAP-katalyzovaná acetylace alkoholů - mechanická studie (DMAP = 4- (dimethylamino) pyridin)". Chem. Eur. J. 11 (16): 4751–4757. doi:10.1002 / chem.200500398. PMID  15924289.