WikiDer > Опосредованные марганцем реакции сочетания

Manganese-mediated coupling reactions

Опосредованные марганцем реакции сочетания представляют собой реакции радикального сочетания между енолизуемыми карбонильными соединениями и ненасыщенными соединениями, инициируемые солью марганца (III), обычно ацетатом марганца (III). Ацетат меди (II) иногда используется в качестве соокислителя, чтобы помочь в окислении промежуточных радикалов до карбокатионов.[1]

Вступление

Ацетат марганца (III) представляет собой одноэлектронный окислитель, который особенно эффективен для окисления енолизируемых карбонильных соединений до α-оксоалкильных или α, α'-диоксоалкильных радикалов.[2] Радикалы, образованные таким образом, могут затем подвергаться меж- или внутримолекулярному присоединению к кратным углерод-углеродным связям. Пути, доступные для радикала аддукта, включают дальнейшее окисление до карбокатиона (и последующее β-элиминирование или захват нуклеофила) и отщепление водорода с образованием насыщенного карбонильного соединения, содержащего новую связь углерод-углерод. Ацетат меди (II) иногда требуется для облегчения окисления радикалов аддукта до карбокатионов.[3] Выходы этих реакций обычно умеренные, особенно в межмолекулярном случае, но тандемные внутримолекулярные радикальные циклизации, инициированные окислением Mn (III), могут образовывать сложные карбоциклические каркасы. Из-за ограниченной совместимости функциональных групп Mn (OAc)3радикальные связи с использованием этого реагента в основном применялись для синтеза углеводородных природных продуктов, таких как феромоны.[4]

(1)

MnCoupleGen.png

Механизм и стереохимия

Преобладающий механизм

Механизм радикальных реакций, опосредованных марганцем (III), начинается с одноэлектронного окисления карбонильного соединения до α-оксоалкильного радикала. Затем происходит присоединение к олефину с образованием радикала аддукта 2. Судьба 2 в первую очередь определяется условиями реакции - в присутствии ацетата меди (II) этот промежуточный продукт подвергается дальнейшему окислению до карбокатиона и может выделяться с образованием β, γ-ненасыщенного кетона 4. Сам по себе ацетат марганца может влиять на второе окисление резонансно-стабилизированных радикалов аддукта до карбокатионов. 5;[5] нестабилизированные радикалы претерпевают дальнейшие превращения до реакции с Mn (OAc)3. Перенос атома от другой молекулы субстрата может привести к образованию насыщенного соединения. 3. Аддуктные радикалы или карбокатионы могут вступать в реакции переноса лиганда, давая γ-функционализированные карбонильные соединения. Когда хлорид лития используется как добавка, происходит хлорирование.[6] Альтернативно, карбокатионы могут улавливаться внутримолекулярно кислородом карбонила с образованием дигидрофуранов после β-элиминирования.[7]

(2)

MnCoupleMech1.png

Объем и ограничения

Результаты опосредованных марганцем реакций сочетания зависят как от структуры субстрата (субстратов), так и от условий реакции. В этом разделе описывается объем и ограничения меж- и внутримолекулярных реакций радикального сочетания, опосредованных марганцем, и он организован в соответствии с карбонильным соединением, используемым в качестве субстрата.

Межмолекулярные реакции между кетонами / альдегидами и алкенами, как правило, приводят к низким выходам. В отсутствие ацетат меди (II), отрыв атома водорода происходит, давая насыщенные кетоны или альдегиды.[8]

(3)

MnCoupleScope1.png

Когда Cu (OAc)2 Если присутствует, то происходит дальнейшее окисление до карбокатионов с последующим отщеплением, что приводит к образованию β, γ-ненасыщенных карбонильных соединений с умеренными выходами.[9]

(4)

MnCoupleScope2.png

Ароматические соединения также являются полезными акцепторами радикалов в реакциях сочетания, опосредованных марганцем (III). Фуран избирательно реагирует в α-положении, давая замещенные продукты с высоким выходом.[10]

(5)

MnCoupleScope8.png

Лактонизация алкенов в присутствии уксусная кислота и ацетатные соли представляют собой синтетически полезный метод синтеза γ-лактонов. Селективность высока для радикального присоединения, которое приводит к более стабильному радикалу аддукта, и транс лактоны выборочно образуются из СНГ или же транс ациклические алкены.[11]

(6)

MnCoupleScope3.png

β-Дикарбонильные соединения являются полезными субстратами для образования дигидрофуранов. Ацетат меди (II) в этом случае не нужен из-за высокой резонансной стабилизации промежуточного дифенилметильного радикала.[12]

(7)

MnCoupleScope4.png

Когда алкены или карбонильные соединения, содержащие боковую ненасыщенную группу, обрабатывают ацетат марганца (III)возможны тандемные реакции внутримолекулярной циклизации. В общем, экзо Циклизация концевых двойных связей благоприятствует, как показано в уравнении (10).[13] Для этого превращения можно использовать различные схемы замещения, и выходы обычно выше, чем у реакций межмолекулярного сочетания.[14]

(8)

MnCoupleScope5.png

Стереохимический ход тандемных реакций можно понять в некоторых случаях, вызвав переходное состояние, похожее на кресло, с как можно большим количеством заместителей в псевдоэкваториальных положениях;[15] однако известен ряд примеров, демонстрирующих непредсказуемую стереохимию.[16]

(9)

MnCoupleScope6.png

Нитрилы полезны в качестве акцепторов радикалов при тандемной циклизации. Гидролиз образующегося имина приводит к полициклическим кетонам с умеренными выходами и хорошей стереоселективностью.[17]

(10)

MnCoupleScope7.png

Синтетические приложения

Синтетические применения марганцево-опосредованного сочетания в основном сосредоточены на синтезе углеводородных природных продуктов, таких как феромоны. Синтез феромона пчелиной матки использует межмолекулярное соединение ацетон и ω-алкенилацетат на пути к цели.[18]

(11)

MnCoupleSynth1.png

Лактонизация - ключевой этап в синтезе полового феромона остриц томатов. Последующие гидрирование, восстановление и ацетилирование по Линдлару дали целевое соединение.[19]

(12)

MnCoupleSynth2.png

Условия и методика экспериментов

Типичные условия

Ацетат марганца (III) может использоваться либо в виде его дигидрата, либо в безводной форме. В качестве альтернативы он может быть получен электрохимическим путем из ацетат марганца (II).[20] [21] Стехиометрия Важно учитывать эти реакции, поскольку требуется два эквивалента окислителя, если требуются промежуточные соединения карбокатиона (поскольку Mn (OAc)3 одноэлектронный окислитель). Второй эквивалент ацетата марганца (III) также требуется, если ацетат меди (II) используется в качестве сокатализатора, поскольку Mn (OAc)3 повторно окисляет Cu (I) до Cu (II). Ледниковый уксусная кислота является наиболее часто используемым растворителем, и хотя он приводит к гетерогенным реакционным смесям при комнатная температураперед добавлением субстрата для растворения Mn (OAc) можно применить кратковременное нагревание.3. Поскольку для промежуточных продуктов реакции открыты различные пути различной молекулярности, концентрация является важной переменной, которую следует учитывать. Для окисления менее кислых карбонильных соединений обычно требуются повышенные температуры.

Пример процедуры[22]

(13)

MnCoupleEx.png

К нагретому раствору фенилсульфенилацетона (1 ммоль) и 1,1-дифенилэтилена (1 ммоль) в AcOH (25 мл), Mn (OAc)3· 2 H2Добавляли О (4 ммоль). Смесь перемешивали при 80 ° в течение 12 минут. Реакцию гасили добавлением H2O (60 мл), и смесь затем экстрагировали бензолом. После удаления бензола продукт отделяли в виде бледно-желтого масла либо с помощью ТСХ (Wacogel B10), элюируя CHCl.3 или на колонке с силикагелем, элюируя бензолом. ИК (CHCl3) 1642, 1018 см−1; 1H ЯМР (60 МГц, CDCl3) δ2,38 (t, J = 1,6 Гц, 3 H), 2,86 (dq, J = 1,6, 14,4 Гц, 1 H), 3,72 (dq, J = 1,6, 14,4 Гц, 1 H), 7,07–7,73 ( м, 15 Н); МС высокого разрешения m / e Расчет для C23ЧАС20О2С 360.1184. Найдено 360.1273.

Рекомендации

  1. ^ Меликян, Г.Г. Орг. Реагировать. 1997, 49, 427. Дои:10.1002 / 0471264180.or049.03
  2. ^ Снайдер, Б. Chemtracts-Org. Chem. 1991, 4, 403.
  3. ^ Виноградов, М.Г .; Ильина, Г .; Никишин, Г.И. J. Org. Chem. СССР 1974, 10, 1167.
  4. ^ Меликян, Г. Г .; Мкртчян, В. М .; Атанесян, К. А .; Асарян, Г. Х .; Баданян Ш. O. Chem. Nat. Compd. 1990, 78.
  5. ^ Меликян, Г. Г .; Востровский, О .; Bauer, W .; Bestmann, H.J .; Хан, М .; Николай, К.М. J. Org. Chem. 1994, 59, 222.
  6. ^ Виноградов, М.Г .; Долинко, В. И .; Никишин, Г.И. Бык. Акад. Sci. СССР, Див. Chem. Sci. 1984, 334.
  7. ^ Qian, C .; Нишино, H .; Куросава, К. J. Heterocycl. Chem. 1993, 30, 209.
  8. ^ Никишин, Г. И .; Виноградов, М.Г .; Ильина, Г. J. Org. Chem. СССР 1972, 8, 1422.
  9. ^ Никишин, Г. И .; Виноградов, М.Г .; Ильина, Г.П. Синтез 1972, 376.
  10. ^ Чо, И .; Муховски, Дж. Синтез 1991, 567.
  11. ^ Fristad, W. E .; Петерсон, Дж. Р. J. Org. Chem. 1985, 50, 10.
  12. ^ Yang, F. Z .; Trost, M. K .; Фристад, В. Э. Tetrahedron Lett. 1987, 28, 1493.
  13. ^ McQuillin, F.J .; Вуд, М. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1976, 1762.
  14. ^ Snider, B.B .; Домброски, М.А. J. Org. Chem. 1987, 52, 5487.
  15. ^ Кейтс, С. А .; Домброски, М. А .; Снайдер, Б. J. Org. Chem. 1990, 55, 2427.
  16. ^ Bertrand, M.P .; Surzur, J.-M .; Oumar-Mahamat, H .; Мустру, К. J. Org. Chem. 1991, 56, 3089.
  17. ^ Snider, B.B .; Бакман, Б. О. J. Org. Chem. 1992, 57, 322.
  18. ^ Subramanian, C. S .; Thomas, P.J .; Mamdapur, V. R .; Чадха, М.С. Indian J. Chem. 1978, 16B, 318.
  19. ^ Меликян, Г. Г .; Асланян, Г. Х .; Атанесян, К. А .; Мкртчян, Д. А .; Баданян Ш. O. Chem. Nat. Compd. 1990, 83.
  20. ^ Беллами, А. J. Acta Chem. Сканд. 1979, B33, 208.
  21. ^ Йылмаз, М .; Йылмаз, Э. В. Б .; Пекель, А. Helv. Чим. Acta 2011, 94, 2027-2038. Дои:10.1002 / hlca.201100105
  22. ^ Qian, C .; Нишино, H .; Куросава, К. J. Heterocycl. Chem. 1993, 30, 209.