WikiDer > Окси-копе перегруппировка

Oxy-Cope rearrangement
Окси-копе перегруппировка
Названный в честьАртур Коуп
Тип реакцииРеакция перестановки
Идентификаторы
Портал органической химиисправиться-перестановка
RSC ID онтологииRXNO: 0000029

В органическая химия, то окси-копе перегруппировка это химическая реакция. Он включает реорганизацию скелета некоторых ненасыщенных спиртов. Это вариант Справиться перестановкой в котором 1,5-диен-3-олы превращаются в ненасыщенные карбонильные соединения по механизму, типичному для такого [3,3] -сигматропная перестройка.[1][2]

Реакция носит весьма общий характер: широкий спектр предшественников предсказуемо и легко подвергается реорганизации, что делает ее очень полезным синтетическим инструментом.[3] Кроме того, производство требуемого исходного материала часто бывает простым. Модификация была впервые предложена в 1964 году Берсоном и Джонсом, которые придумали этот термин. Движущей силой является образование карбонила путем спонтанного кето-енольная таутомеризация.[4]

Oxycopegeneral.png

База ускоряет реакцию на 1010-1017, анионная перегруппировка окси-копе.[5]

Anionicoxycopegeneral.png

Формирование энолировать в большинстве случаев делает реакцию необратимой.[3][4][6]

История

Сигматропные перегруппировки полезны в органическом синтезе.[6] Стремясь продемонстрировать универсальность перегруппировки Коупа путем демонстрации ее толерантности к спирту, расположенному на С-3 1,5-диена, Берсон и Джонс нагревают бициклический диеновый спирт в газовой фазе, чтобы получить СНГ-∆5,6-окталон с хорошей урожайностью.[1]

BersonJonesOriginal.png

Модификация чрезвычайно привлекательна благодаря двум новым разнесенным функциональным группам, которые хорошо подходят для множества ранее недоступных синтетических манипуляций.

Следующее событие произошло в 1975 году, когда Эванс и Голоб сообщили об огромном увеличении скорости по базе. Их использование гидрида калия в краун-эфире соответствующего катиона стало стандартным подходом для большинства приложений. Действительно, в некоторых случаях от анионной помощи намеренно отказываются, чтобы приспособиться к производству чрезмерно чувствительного енолятного продукта. Например, в следующей реакции была получена только смола, что авторы объясняют явной непереносимостью продукта по отношению к основанию.[7] Таким образом, оригинальная модификация окси-копе по сей день занимает актуальную нишу в синтетической химии.

Sensitiveenolate.png

Механизм

И нейтральный, и анионный варианты перегруппировки окси-Коуп могут происходить либо через согласованный или пошагово радикальный путей, хотя обычно предпочитают первый способ.[8][9] Предпочтительный промежуточный продукт характеризуется стула.[10] Перенос хиральности осуществляется строго упорядоченным переходное состояние.[4][10] Расположение двойных связей в наиболее доступном переходном состоянии определяет стереохимический ход реакции.[3] А переходное состояние лодки является неблагоприятным, но перегруппировки также происходят по этому пути в значительной степени, что приводит к образованию диастереомерных смесей.

TransitionstateoxyCope.png

Стерические эффекты может быть значительным.[11]

Тем не менее, перестановки, при которых переходное состояние кресла геометрически невозможно, происходят. Фактически, образование енолята обеспечивает достаточную движущую силу для преодоления энергетического барьера, связанного как с деароматизацией, так и с конформером лодочки.[12]

DoubleAromaticOxyCope.png

Согласованные синхронные пути, представленные выше, обычно преобладают; для анионных процессов окси-копе было рассчитано, что деление 17-34 ккал / моль благоприятствует гетеролизу по сравнению с гомолизом.[13] Несколько факторов могут преодолеть этот энергетический разрыв.[10]

RadicalorConcertedOxyCope.png

Большая степень деформации и наличие большого количества метильной группы способствовали образованию (Z) - вместо ожидаемого изомера (E) -циклооктенона, что позволяет предположить, что промежуточное соединение не образуется синхронно. Только с фрагментацией и последующим изомеризация шаги могли бы рационализировать наблюдаемый продукт.[10]

Исследование анионной перегруппировки окси-копе, проведенное полностью в газовой фазе, показало, что увеличение скорости происходит не из-за взаимодействий с растворителями, а из-за взаимодействий внутри самой структуры.[14]

Повышение скорости

В общем, снижение стабильности окси-копе или анионного окси-копе субстрата по сравнению со стабильностью продукта приводит к увеличению скорости реакции по принципу дестабилизации основного состояния. Этот желаемый результат легко достигается множеством способов. Ионные взаимодействия между металлом и алкоксид важны: диссоциативный характер вызывает ускорение темпа.[5] Использование 15-крон-5 в сочетании с гидрид натрия дает 1,27-кратное увеличение скорости сигматропного превращения бициклического диенового алкоксида в енолятный продукт, в то время как та же реакция с HMPT на месте 15 крон-5 существенно не повлияли на рейтинг. Использование гидрид калия в сочетании с 18-крон-6 для достижения той же цели обеспечено 180-кратное максимальное ускорение. Из приведенных выше результатов был сделан вывод, что скорость возрастает по мере того, как противоионы хуже аппроксимируют точечные заряды - и с добавлением соединений, улавливающих противоионы.

Включение более полярных растворителей и каталитических количеств соли фазового переноса также было продемонстрировано, что он оказывает такой же эффект повышения скорости.[15]

Наконец, снятие напряжения кольца в ходе перегруппировки приведет к более принудительному завершению реакции, тем самым увеличивая ее скорость.

Объем

Поскольку существует несколько классов природных продуктов, содержащих восьмичленные кольца, синтез которых оказался трудным, анионная перегруппировка окси-копе была выделена как подходящий альтернативный путь. Его применение здесь предлагает отличный стереохимический контроль, и его использование является гораздо более общим, чем относительно неудачные способы, которые использовались до его разработки.[16]

OxyCopeinSynthesisofCyclooctanes.png

Несмотря на возможные геометрические ограничения, требуемые ненасыщенные субстраты могут содержать тройные связи вместо любой из двойных связей. Таким алкинолом эффективно манипулировали в элегантном синтезе как путидиола, так и дактилола.[6] Эти интересные сигматропные перегруппировки могут происходить либо при анионной помощи, либо в тепловых условиях.[17]

Особый интерес представляет применение окси-копе в ситуациях, в которых непосредственный продукт предсказуемо реагирует дальше, давая желаемый конечный продукт. Эта цель была достигнута в синтезе цис-гидроазуленона, описанного ниже, в котором промежуточное соединение окси-копе характеризовалось стереоэлектронной конфигурацией, поддающейся удаленному SN смещение.[18]OxyCopetoAchieveSNDisplacement.png

Дальнейшие соображения

Гидрид калия, часто используемый реагент для анионной перегруппировки окси-копе, иногда загрязнен следами примесей, которые, как предполагалось, разрушают промежуточный диенолят, что приводит к предполагаемой полимеризации. Macdonald et al., Которые задокументировали этот случай, прописали предварительную обработку йодом для устранения любого супероксида калия, который может сохраняться в закупленной партии материала. Этот простой подготовительный шаг, как они описывают в своей статье, приводит к значительному повышению урожайности и воспроизводимости результатов.[19]

Важные побочные реакции включают гетеролитическое расщепление, при котором гомоаллический спирт разлагается на карбонил и аллильный система.[20]

OxyCopeSideReactions.png

Подавление этого явления легко достижимо за счет уменьшения ионной природы связи металл-алкоксид. В частности, использование более электроотрицательных щелочных металлов или растворителей, менее подверженных катионной сольватации, дает желаемый эффект.[21] В соответствии с вышеизложенным, скорость реакции может уменьшаться, но она не должна приближаться к неудовлетворительному уровню.

Рекомендации

  1. ^ а б Берсон, Джером А .; Джонс, Мейтленд (1964). «Синтез кетонов термической изомеризацией 3-гидрокси-1,5-гексадиенов. Окси-копе перегруппировка». Варенье. Chem. Soc. 86 (22): 5019–5020. Дои:10.1021 / ja01076a067.
  2. ^ Коуп, Артур С .; Харди, Элизабет М. (1940). "Введение замещенных винильных групп. V. Перегруппировка, связанная с миграцией аллильной группы в трехуглеродной системе". Варенье. Chem. Soc. 62 (2): 441–444. Дои:10.1021 / ja01859a055.
  3. ^ а б c Пакетт, Лео А. (1997). «Недавние применения анионных перегруппировок оксигруппы». Тетраэдр. 53 (41): 13971–14020. Дои:10.1016 / S0040-4020 (97) 00679-0.
  4. ^ а б c Курти, Лазло; Чако, Барбара (2005). Стратегические применения названных реакций в органическом синтезе. Берлингтон: Elsevier Inc., стр. 325.
  5. ^ а б Эванс, Д. А .; Голоб А. М. (1975). «[3,3] Сигматропные перегруппировки 1,5-диеновых алкоксидов. Мощные ускоряющие эффекты алкоксидного заместителя». Варенье. Chem. Soc. 97 (16): 4765–4766. Дои:10.1021 / ja00849a054.
  6. ^ а б c Уилсон, Стивен Р. (1993). «Сигматропные перестройки с участием анионов». Орг. Реагировать. 43 (2): 93–250. Дои:10.1002 / 0471264180.or043.02. ISBN 0471264180.
  7. ^ Paquette, Leo A .; Ladouceur, Гаэтан (1989). «Синтетические исследования, нацеленные на цитотоксические 8,9-секо-энт-каурен дитерпены. Краткое дополнительное стереоконтролируемое строительство олефинового ядра плацдарма». J. Org. Chem. 54 (18): 4278–4279. Дои:10.1021 / jo00279a010.
  8. ^ Эванс, Д. А .; Д. Дж., Байаржон (1978). "Влияние алкоксидных заместителей на гомолиз углерод-углеродных связей". Буквы Тетраэдра. 19 (36): 3319–3322. Дои:10.1016 / S0040-4039 (01) 85627-6.
  9. ^ Paquette, Leo A .; Пьер, Франциск; Коттрелл, Чарльз Э. (1987). «Анионные перегруппировки син- и анти-7-циклопентенил-7-гидроксинорборненов. Случай последовательного расщепления кольца и внутримолекулярного присоединения Майкла». Варенье. Chem. Soc. 109 (19): 5731–5740. Дои:10.1021 / ja00253a027.
  10. ^ а б c d Маурин, Филипп; Ким, Се-Хо; Чо, Сон Юн; Ча, Джин Кун (2003). «О механизме анионной перегруппировки оксигруппы транс-1,2-диалкенилциклобутанолов». Энгью. Chem. 42 (41): 5044–5047. Дои:10.1002 / anie.200350988. PMID 14595626.
  11. ^ Эванс, Д. А .; Нельсон, Джон В. (1980). "Стереохимическое исследование [3,3] сигматропной перегруппировки 1,5-диен-3-алкоксидов. Применение к стереоселективному синтезу (. + -.) - Джувабиона". Варенье. Chem. Soc. 102 (2): 774–782. Дои:10.1021 / ja00522a056.
  12. ^ Огава, Ясуси; Уэно, Тэцуя; Карикоми, Мичинори; Секи, Кацура; Хага, Кадзуо; Уехара, Тадао (2001). «Синтез 2-ацетокси [5] геликена последовательной двойной ароматической перегруппировкой оксигруппы». Tetrahedron Lett. 43 (43): 7827–7829. Дои:10.1016 / s0040-4039 (02) 01611-8.
  13. ^ Evans, D.A .; Baillargeon, D.J. (1978). «Собственные способы фрагментации первичных алкоксидов». Tetrahedron Lett. 19 (36): 3315–3318. Дои:10.1016 / S0040-4039 (01) 85626-4.
  14. ^ Болдуин, Джон Э .; Блэк, Керси А. (1984). «Полный кинетический анализ термических стереомутаций среди восьми 2,3-дидейтерио-2- (метоксиметил) спиро [циклопропан-1,1'-инденов]». Варенье. Chem. Soc. 106 (4): 1029–1040. Дои:10.1021 / ja00316a036.
  15. ^ Жорж, Майкл; Там, Тим Ф .; Фрейзер-Рид, Берт (1985). «Контролируемый доступ к прекурсорам фуранозы, относящимся к сесквитерпеновым лактонам. 1». J. Org. Chem. 50 (26): 5747–5753. Дои:10.1021 / jo00350a062.
  16. ^ Гэдвуд, Роберт С .; Летт, Рене М. (1982). «Получение и перегруппировка 1,2-диалкенилциклобутанолов. Полезный метод синтеза замещенных циклооктенонов». J. Org. Chem. 47 (12): 2268–2275. Дои:10.1021 / jo00133a007.
  17. ^ Виола, Альфред; Макмиллан, Джон Х. (1970). «Парофазная реакция ацетиленового окси-копе 5-гексен-1-ин-3-ола. Химия промежуточного соединения алленола». Варенье. Chem. Soc. 92 (8): 2404–2410. Дои:10.1021 / ja00711a034.
  18. ^ Сворин, Майкл; Лин, Ко Чунг (1987). «Циклопентаноидный синтез посредством внутримолекулярного улавливания промежуточных соединений Oxy-Cope. Стереоконтролируемый синтез цис- и транс-гидроазуленового каркаса». J. Org. Chem. 52 (25): 5640–5642. Дои:10.1021 / jo00234a029.
  19. ^ Макдональд, Тимоти Л .; Натали, Кеннет Дж .; Прасад, Гириджа; Сойер, Дж. Скотт (1986). «Химически модифицированный гидрид калия. Значительное улучшение выходов в некоторых перегруппировках Oxy-Cope». J. Org. Chem. 51 (7): 1124–1126. Дои:10.1021 / jo00357a035.
  20. ^ Сноуден, Роджер Л .; Muller, Bernard L .; Шульте-Элте, Карл Х. (1981). «Фрагментация гомоаллильных алкоксидов. Синтез пропенил- и 2-метилпропенилкетонов из сложных эфиров карбоновых кислот». Tetrahedron Lett. 23 (3): 335–338. Дои:10.1016 / S0040-4039 (00) 86824-0.
  21. ^ Эванс, Д. А .; Baillargeon, Дэвид Дж .; Нельсон, Джон В. (1978). "Общий подход к синтезу 1,6-дикарбонильных субстратов. Новые применения ускоренных основанием перегруппировок оксигруппы". Варенье. Chem. Soc. 100 (7): 2242–2244. Дои:10.1021 / ja00475a051.