WikiDer > Восстановительное дегалогенирование галогенкетонов

Reductive dehalogenation of halo ketones

В органическая химия, α-галогенкетоны возможно уменьшенный с потерей галоген атом сформировать енолирует. Α-галогенкетоны легко получить из кетоны различными галогенирование кетонов реакции, и продукты реактивные промежуточные продукты которые можно использовать для множества других химические реакции.

Вступление

Восстановление α-галогенкетонов приводит к образованию разнообразных структур продуктов, которые могут проявлять уникальные паттерны замещения и реакционную способность. Например, восстановление α, α'-дигалогенкетонов приводит к 2-оксиаллильным комплексам металлов, которые участвуют в [4 + 3] и [3 + 2] циклоприсоединение реакции как 2π компонента.[1] Промежуточные соединения 2-оксиаллил-металла также могут перехватывать нуклеофилы в процессе, который включает умполунг у α-углерода.[2] Кроме того, поскольку восстановление моногалогенкетонов дает еноляты сайт-специфическим образом, реакции, связанные с енолятами (алкилирование, альдол, Майкл) можно проводить с использованием галогенкетоновых субстратов в восстановительных условиях.

(1)

HKRedGen.png

Механизм

Многие восстановители, используемые в этом типе реакции, коммерчески доступны. Некоторые требуют подготовки и немедленного использования, в том числе цинк-медная пара и пары цинк / серебро.[3][4] и органокупраты[5]

Моногалогенкетоны

Моногалогенкетоны восстанавливаются одноэлектронными и двухэлектронными восстановителями с образованием исходных кетонов, производных, функционализированных электрофилами, или продуктов димеризация. Сам механизм восстановления зависит от природы восстановителя.

Одноэлектронные восстановители, такие как d6 или же d1 комплексы переходных металлов, сначала отдают один электрон галогенкетону. Фрагментация полученного анион-радикал дает органический радикал и галогенид-анион. Дар второго электрона от второй эквивалент восстановителя приводит к образованию енолята металла, в котором степень окисления восстановителя увеличилось на единицу.[6]

(2)

HKRedMech1.png

Двухэлектронные восстановители, наиболее заметным из которых является цинк металл, пройти прямую окислительная добавка в моногалогенкетоны, чтобы получить еноляты металлов, в которых степень окисления металла увеличилась на два. Последующий непропорциональность с непрореагировавшим галогенкетоном иногда приводит к образованию двух эквивалентов енольного радикала, которые впоследствии могут димеризоваться.[7]

(3)

HKRedMech2.png

Обработка енолатов, полученных из одно- или двухэлектронных восстановителей, электрофилом дает α-функционализированные кетоны в качестве конечного продукта.

α, α-Дигалогенкетоны

Подобно моногалогенкетонам, близнец дигалогенкетоны первоначально образуют еноляты металлов при воздействии одно- или двухэлектронных восстановителей. При наличии протонный растворительвосстановление останавливается на этой стадии с образованием моногалогенкетона (который может быть далее восстановлен до исходного кетона).[8] Однако в отсутствие улавливающего электрофила или протонного растворителя потеря оставшегося галогенида из енолятного промежуточного соединения дает α-кетокарбены или карбеноиды, которые подвергаются реакциям внедрения C-H.[9]

(4)

HKRedMech3.png

α, α'-дигалогенкетоны

Первоначальное восстановление α, α'-дигалогенкетонов приводит к промежуточным соединениям енолятов металлов. Потеря оставшегося галогенида приводит к образованию 2-оксиаллильных комплексов металлов, которые претерпевают реакции [4 + 3] и [3 + 2] циклоприсоединения в присутствии диены или олефины.[1] Изомеризация 2-оксиаллильных комплексов металлов в циклопропанон и оксид аллена формы быстрая и обратимая; увеличение ковалентный характер связи кислород-металл отдает предпочтение 2-оксиаллильному изомеру.[10]

(5)

HKRedMech4.png

Объем и ограничения

Восстановление α-галогенкетонов может дать исходные кетоны, частично восстановленные галогенкетоны или продукты, возникающие в результате перехвата промежуточных соединений на пути восстановления нуклеофилами или электрофилами. Полученные продукты зависят как от восстанавливающего агента, так и от характера замещения галогенкетона.

Моногалогенкетоны

Моногалогенкетоны могут быть восстановлены до соответствующего исходного кетона с помощью литий металл, за которым следует протонирование енолят.[11] Другие полезные восстановители для этого превращения включают диалкилкупраты лития.[12] и гексакарбонил-оксид молибдена.[13]

(6)

HKRedScope1.png

Алкилирование енолятов, образующихся при восстановлении моногалогенкетонов, ограничено наиболее реактивными алкилгалогениды.[14] Однако восстановление в присутствии альдегида приводит к восстановительным альдольным продуктам, аналогичным Реформатская реакция галоэфиров. Можно использовать только цинковую пыль; или как амальгама, в комбинации с хлорид диэтилалюминия, или с каталитический количество бромид меди (I).[15]

(7)

HKRedScope2.png

Восстановительная димеризация может быть результатом комбинации двух промежуточных α-ацильных радикалов или нуклеофильной атаки енолята металла на непрореагировавший галогенкетон. Хотя часто возникают сложные реакционные смеси,[6] в некоторых случаях возможна селективная димеризация. В приведенном ниже примере распределение продукта зависит от растворителя.[16]

(8)

HKRedScope3.png

α, α-Дигалогенкетоны

В зависимости от используемых условий геминальные дигалогенкетоны могут быть восстановлены до исходного кетона, моногалогенкетона или функционализированного моногалогенкетона с помощью органокупраты.[17] Нагревание функционализированных α-галогенкетонов, полученных в этих условиях, от -40 ° C до комнатной температуры приводит к соответствующему α, β-ненасыщенному кетону.

(9)

HKRedScope4.png

α, α'-дигалогенкетоны

Органкупраты также можно использовать для восстановления α, α'-дигалогенкетонов до алкилированных кетонов. В отсутствие электрофила моноалкилкетон выделяется с хорошим выходом;[18] при добавлении иодистого алкила выделяется диалкилкетон (геминальное алкилирование является проблематичной побочной реакцией).[19]

(10)

HKRedScope5.png

Промежуточные соединения 2-оксиаллил-металла, образующиеся при восстановлении α, α'-дигалогенкетонов комплексами железа (0), участвуют в реакциях [4 + 3] и [3 + 2] циклоприсоединения с образованием циклогептенонов и циклопентанонов соответственно. Во время реакций [3 + 2] циклоприсоединения заместитель на алкен может устранить, чтобы обеспечить циклопентеноны из алкенов в одном сосуде.[20]

(11)

HKRedScope6.png

Объем [4 + 3] циклоприсоединения широкий[1]- реакция может быть использована для образования циклогептенонов, а также мостиковых[21] или слился[22] полициклические продукты. Восстановление можно проводить в присутствии 4π-компоненты[23]

(12)

HKRedScope7.png

Синтетические приложения

[4 + 3] циклоприсоединения пирролы может быть использован для создания бициклического каркаса тропановые алкалоиды. Например, синтез скопин использует [4 + 3] циклоприсоединение N-метоксикарбонилпиррол и α, α, α ', α'-тетрабромацетон в качестве ключевого этапа. Диастереоселективный сокращение с диизобутилалюминий гидрид (DIBAL-H) ​​с последующим эпоксидирование с трифторопераксусная кислота[24] дает цель.

(13)

HKRedSynth.png

Рекомендации

  1. ^ а б c Rigby, J .; Пигге, К. Орг. Реагировать. 1997, 51, 351.
  2. ^ Фрай, Дж.; О'Ди, Дж. J. Org. Chem. 1975, 40, 3625.
  3. ^ ЛеГофф, E J. Org. Chem. 1964, 29, 2048.
  4. ^ Денис, М.; Girard, C.; Кониа, М. Синтез, 1972, 549.
  5. ^ Хо, Л.; Олах, А. Синтез, 1976, 807.
  6. ^ а б Alper, H .; Кеунг, Э. К. Х. J. Org. Chem. 1972, 37, 2566.
  7. ^ Ghera, E.; Перри, Х.; Шоуа, С. J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1973, 858.
  8. ^ Greene, A.E .; Депрес, Ж.-П Варенье. Chem. Soc. 1979, 101, 4003.
  9. ^ Скотт, Т.; Хлопок, D Варенье. Chem. Soc. 1973, 95, 2708.
  10. ^ Bingham, C.; Дьюар, С.; Lo, H Варенье. Chem. Soc. 1975, 97, 1302.
  11. ^ Dubois, J.-E .; Fournier, P .; Лев, К. C. R. Acad. Наук, сер. C 1974, 279, 965 (1974).
  12. ^ Bull, J. R .; Туйнман, А. Tetrahedron Lett. 1973, 4349.
  13. ^ Alper H .; Патти, Л. J. Org. Chem. 1979, 44, 2568.
  14. ^ Дюбуа, Э.; Фурнье, П.; Лев, C C. R. Acad. Наук, сер. C 1974, 279, 965.
  15. ^ Маруока, К.; Хашимото, С.; Китагава, Ю.; Ямамото, Х.; Нодзаки, H Варенье. Chem. Soc. 1977, 99, 7705.
  16. ^ Yoshisato, E.; Цуцуми, S Варенье. Chem. Soc. 1968, 90, 4488.
  17. ^ Депрес, Ж.-П .; Грин, А.Э. J. Org. Chem. 1980, 45, 2036.
  18. ^ Познер, Х.; Стерлинг, Дж Варенье. Chem. Soc. 1973, 95, 3076.
  19. ^ Познер, Х.; Sterling, J.; Whitten, E.; Ленц, М.; Брюнель, Дж. Варенье. Chem. Soc. 1975, 97, 107.
  20. ^ Hayakawa, Y .; Yokoyama, K .; Нойори, Р. Варенье. Chem. Soc. 1978, 100, 1799.
  21. ^ Noyori, R .; Nishizawa, M .; Shimizu, F .; Hayakawa, Y .; Maruoka, K .; Hashimoto, S .; Yamamoto, H .; Нодзаки, H Варенье. Chem. Soc. 1979, 101, 220.
  22. ^ Хаякава, Ю.; Йокояма, К.; Нойори, Р. Варенье. Chem. Soc. 1978, 100, 1799.
  23. ^ Hoffmann, R.; Икбал, Н. Tetrahedron Lett., 1975, 4487.
  24. ^ Hayakawa, Y .; Баба, Й .; Макино, С .; Нойори, Р. Варенье. Chem. Soc. 1978, 100, 1786.