WikiDer > Изомеризация эпоксидов, промотированная основанием

Base-promoted epoxide isomerization

Изомеризация эпоксидов, промотированная основанием это преобразование алкил эпоксиды к открытое кольцо продукты через действие сильных основание. Изомеризации этого типа чаще всего используются для синтеза аллиловые спирты, хотя возможны и другие продукты.[1]

Вступление

В присутствии литий или же алюминий амид основания, эпоксиды могут открываться, давая соответствующие аллиловые спирты. Удаление протон рядом с эпоксидом, удаление и нейтрализация образовавшегося алкоксид приводят к получению синтетически полезных продуктов на основе аллилового спирта. В реакции хиральный, нерацемических эпоксидов, конфигурация продукта аллилового спирта соответствует конфигурации эпоксидной подложки на углероде, связь C – O которого не разрывается (углерод, отмеченный звездочкой ниже). Помимо β-устранение некоторые другие реакции[2][3] возможны, поскольку металлизация эпоксидного кольца может иметь место на конкурентной основе. Винилогий исключения возможны, когда эпоксидный субстрат замещен винильными или диенильными группами.[4] Неограниченные системы имеют тенденцию к формированию транс двойные связи, поскольку значительные несвязывающие взаимодействия избегаются в переходном состоянии для образования транс продукты (см. уравнение (2) ниже). Сильно основные условия, необходимые для большинства изомеризаций этого типа, представляют собой основной недостаток реакции.

(1)

EpIsoGen.png

Механизм и стереохимия

Преобладающий механизм

Изомеризация эпоксидов в аллиловые спирты при сильно базовый условий протекает в процессе β-исключения. Была предложена модель, предполагающая наличие начального комплекса между основанием амида лития и эпоксидом.[5] Согласованный разрыв связи C – O и депротонирование поступает через син переходное состояние с образованием аллильного алкоксида, который протонируется при обработке. Депротонирование обычно происходит при нахождении в переходном состоянии для СНГ образование двойной связи.

(2)

EpIsoMech1.png

Другие процессы могут происходить на конкурентной основе в основных условиях, особенно когда β-элиминирование происходит медленно или невозможно.[6] Эти пути, вероятно, начинаются с литиирования углерод в эпоксидном кольце с последующим α-отщеплением с получением карбен средний. 1,2-водород миграция приводит к кетоны,[2] в то время как внутримолекулярная вставка C – H дает циклические спирты с образованием новой углерод-углеродной связи.[3](3)

EpIsoMech2.png

Во многих случаях, когда гексаметилфосфорамид (HMPA) используется в качестве добавки к основаниям амида лития, селективность образования аллиловых спиртов увеличивается. Считается, что эти реакции проходят через E2 устранение.[7]

Стереоселективные варианты

Хиральный амидные основания могут использоваться в каталитических количествах для изомеризации мезо эпоксиды в хиральные аллиловые спирты с высокой энантиоселективностью.[8]

(4)

EpIsoStereo.png

Объем и ограничения

Терминальные эпоксиды страдают от того ограничения, что нуклеофильный может иметь место добавление основания к незамещенному эпоксидному углероду. Однако ненуклеофильные стерически затрудненные основания успешно использовали для изомеризации концевых эпоксидов.[9](5)

EpIsoScope1.png

Ациклические дизамещенные эпоксиды подвергаются депротонированию по наименее замещенному сайту (если не может быть образована сопряженная двойная связь; см. Уравнение (9) ниже) с высокой селективностью для транс двойные связи.[10]

(6)

EpIsoScope2.png

Пяти- и шестичленные кольца, содержащие эпоксиды, при обработке амидными основаниями дают аллиловые спирты; однако реакции эпоксидов со средним кольцом могут быть осложнены конкурентными трансаннулярный C – H вставка или образование кетона.[11]

(7)

EpIsoScope3.png

Тризамещенные эпоксиды нелегко подвергаются металлизации в кольце. В результате из этих спиртов образуются аллиловые спирты. субстраты без конкурентных карбеноидных превращений. Использование объемных оснований амида алюминия облегчает удаление заместителя. СНГ в водород, который происходит из менее стерически затрудненного комплекса эпоксид-основание.

(8)

EpIsoScope4.png

Подходящим образом замещенные ненасыщенные эпоксиды могут подвергаться винилогическому отщеплению, что приводит к сопряженным аллиловым спиртам. Замещенные винилэпоксиды подвергаются 1,4-элиминированию в некоторых, но не во всех случаях; однако эпоксиды с β-ненасыщенностью полностью удаляются с образованием конъюгированных аллиловых спиртов.[4]

(9)

EpIsoScope5.png

Условия и порядок экспериментов

Типичные условия

Литий амиды обычно получают в лаборатории путем добавления титрованного раствора п-бутиллитий в гексаны к раствору амина в эфире. Для этих реакций требуется сухая стеклянная посуда и инертная атмосфера. Альтернативно амиды лития могут быть получены прямым действием лития на соответствующий амин. Типичные температуры для изомеризация реакции с использованием амидов лития протекают между 0 ° C и рефлюкс (Смеси растворителей эфир / гексан, полученные в результате синтеза амида лития, обычно используются непосредственно для реакций изомеризации). Избыток основания используется для учета примесей, расходующих основание, и реакции основания с эфиром. растворитель. Следует соблюдать осторожность при добавлении ГМПА в реакции с амидом лития, поскольку это известное животное. канцероген.

Органолитий также могут использоваться реагенты; однако необходимы более низкие температуры, чтобы избежать разложение базы. Эти реакции чаще всего протекают в гексане.

Амиды алюминия, которые более объемны и иногда более селективны, чем амиды лития, получают из соответствующих амидов лития и хлорид диэтилалюминия. Реакции обычно проводят при 0 ° C в инертной атмосфере с бензолом в качестве растворителя.

Пример процедуры[12]

(10)

EpIsoEx.png

Бензольный раствор 1 экв. Хлорида диэтилалюминия добавляли по каплям при 0 ° к раствору 1 экв. 2,2,6,6-тетраметилпиперидида лития, полученному обычным способом в бензоле. Полученную суспензию перемешивали в течение 30 минут и немедленно использовали. К перемешиваемой смеси 0,004 моль диэтилалюминия 2,2,6,6-тетраметилпиперидида в 10 мл бензола при 0 ° C по каплям в течение 5 минут добавляли раствор 0,18 г (0,001 моль) эпоксида в 3 мл бензола. Смесь перемешивали при 0 ° C, пока анализ не показал отсутствие исходного материала. Реакцию гасили добавлением ледяной 1 н. Соляной кислоты. Органический слой отделяли, а водный слой экстрагировали эфиром. Органические слои объединяли, промывали рассолом, сушили и концентрировали. Остаток очищали препаративной ТСХ (Rж 0,22 в 1: 2 эфир-гексан) с получением 99% (E) -2-циклододеценол: ИК (чистый) 3330–3370, 1465, 1450, 970 см.−1; ЯМР (CCl4) δ 3.73–4.20 (1, м), 4.97–5.82 (2, м); масс-спектр (m / z) 182 (16), 164 (13), 139 (32), 125 (46) и 98 (100).

Рекомендации

  1. ^ Crandall, J. K .; Аппару, М. Орг. Реагировать. 1983, 29, 345. Дои:10.1002 / 0471264180.or029.03
  2. ^ а б Bond, F.T .; Хо, К. Я. J. Org. Chem. 1976, 41, 1421.
  3. ^ а б Кирмс, В. Химия карбенов, 2-е изд., Academic Press, Нью-Йорк, 1971, глава 7.
  4. ^ а б Yasuda, A .; Tanaka, S .; Осима, К .; Yamamoto, H .; Нодзаки, Х. Варенье. Chem. Soc. 1974, 96, 6513.
  5. ^ Зичер, Дж. Энгью. Chem. Int. Эд. Англ. 1972, 11, 200.
  6. ^ Cope, C .; Lee, H .; Петри, Э. Варенье. Chem. Soc. 1959, 80, 2849.
  7. ^ Bartsch, R.A .; Завада, Дж. Chem. Ред. 1980, 80, 453.
  8. ^ Bertillson, S .; Содергрен, М .; Андерссон, П. J. Org. Chem. 2002, 67, 1567.
  9. ^ Yasuda, A .; Yamamoto, H .; Нодзаки, Х. Бык. Chem. Soc. Jpn. 1979, 52, 1705.
  10. ^ Thummel, P .; Рикборн, Б. J. Org. Chem. 1971, 36, 1365.
  11. ^ Crandall, J. K .; Чанг, Х. J. Org. Chem. 1967, 32, 435.
  12. ^ Thies, R.W .; Гасич, М .; Whalen, D .; Grutzner, J. D .; Sakai, M .; Johnson, B .; Винштейн, С. Варенье. Chem. Soc. 1972, 94, 2262.