Главная --> Справочник терминов


Синтетического эквивалента 203. Синтетическое применение металлирования реактивами Гриньяра в положениях, отличных от положения при тройной связи, см.: Blagoev, Iva-nov, Synthesis, 1970, 615—628.

Далее мы рассмотрим синтетическое применение дигалоген-карбенов для дигалогенциклопропанирования различных классов соединений.

Справедливо отметить, что реакциями, привлекающими наибольшее внимание химиков-органиков, явились реакции нуклеофильного 'замещения в алифатическом ряду. Эти реакции имеют исключительно большое синтетическое применение; было собрано множество фактов и наблюдений, прежде чем систематические исследования, проведенные в основном Ингольдом и Хьюэом в Англии, привели к созданию представлений о механизме этих реакций [1]. Теперь зная механизм, могкно с достаточной точностью предсказать ход реакций нуклеофильного замещения и выбрать экспериментальные условия для получения максимального выхода нужного продукта. Однако, как будет видно из этой главы, еще остались важные, представляющие большой интерес детали.

Обсуждение этих реакций привадится в гл. 3 книги 2, где рассматривается их синтетическое применение.

Принципы сохранения орбитальной симметрии можно примевять к реакциям межмолекулярного циклоприсо.единения и к обратному процессу— фрагментации одной молекулы на два (или несколько) меньших фрагмента. Рассмотрим сначала реакцию Дильса — Альдера, которая нашла огромное синтетическое применение и которая явилась объектом многих углубленных теоретических рассуждений и исследований [64]. В простейшем виде эта реакция представляет собой присое-

Как реакции замещения, так и реакции присоединения, могут протекать виутрнмолекулярно. Синтетическое применение находят внутримолекулярные реакции замещения, в которых происходит отрыв водорода, так как с их помощью можно ввести функцию к углеродным атомам, относительно удаленным от первоначально образующегося реакционного места. Предпочтительность шестичленного циклического переходного состояния на стадии отрыва водорода способствует значительной селективности этих внутримолекулярных процессов отрыва водорода JS0]. ,

Реакции электрофильного присоединения к тройной связи относятся к числу наиболее типичных и важных реакций алкинов. В отличие от электрофильного присоединения к алкенам синтетическое применение этой большой группы реакций намного опережало развитие теоретических представлений о ее механизме. Однако за последние двадцать лет положение существенно изменилось и в настоящее время это одна нз бурно развивающихся областей физической органической химии. ВЗМО алкина располагается ниже, чес ВЗМО алкена (гл. 2), и это обстоятельство предопределяет в подавляющем большинстве случаев более низкую скорость присоединения электрофильного агента к алкину по сравнению с алкеном. Другим фактором, определяющим различие в реакционной способности алкинов и алкенов в реакциях электрофильного присоединения, является относительная стабильность интермедиатов, возникающих при присоединении электрофильной частицы к тройной и двойной связям. При присоединении электрофильной частицы Н+ или Е+ к двойной связи образуется циклическнй или открытый карбокатион (гл. 5). Присоединение Н+ или Е+ к тройной связи приводит к образованию открытого или циклического винил-катиона. В линейном открытом винил-катионе центральный атом углерода находится в ^-гибридном состоянии, в то время как вакантная р-орбиталь ортогональна TI-СБЯЗИ. Поскольку лр-гибридный атом углерода винил-катиона обладает более высокой электроотрнцательностью по сравнению с sp2-гибридным атомом алкил-катиона, винил-катион должен быть менее стабилен по сравнению с алкил-катионом:

Нитрование является механистическим прототипом всех остальных реакций электрофильного ароматического замещения. Эта реакция находит широкое синтетическое применение, и механизм ее изучен наиболее подробно.

Имеются, однако, особые классы свободных радикалов, которые называются стабильными или долгоживущими. Такие радикалы могут существовать в жидком или даже в твердом состоянии. Но в общем случае радикалы - крайне нестабильные частицы с очень короткими временами жизии. Естественно, что свойства радикалов экспериментально удобнее изучать на примерах достаточно стабильных частиц. В связи с этим первые разделы этой главы будут посвящены описанию методов получения и химических свойств стабильных радикалов, а затем будут рассмотрены реакции с участием нестабильных радикалов, их механизм и синтетическое применение.

Если связь СН достаточно кислая, то в присутствии оснований водород легко замещается на очень многие группы. Эти реакции относятся к типу S?l(N) и характерны для карбонильных и р-дикарбонильных соединений. Ниже приведены некоторые пример, имеющие синтетическое применение (см. также гл. 17, 22). Сочетание с солями диазония

Симметрия перицикпических орбнталей и симметрия молекулы. Реакция Дильса-Альдера имеет исключительно широкое синтетическое применение. Очень часто используются несимметричные реагенты. Например, молекула 2-метилбутадиена несимметрична:

ной схеме. Для реализации самого синтеза потребовалось, кроме того, решить ряд очень сложных стереохимиче-ских проблем, с тем чтобы обеспечить природные конфигурации возникающих при сборке новых асимметрических центров, однако принципиальная схема синтеза полностью соответствовала представленной выше разборке 13. Конденсации двух карбонильных соединений, так же как и реакции Гриньяра, относятся к одному фундаментальному классу синтетических реакций, протекающих путем атаки карбаниона или его синтетического эквивалента на углеродный атом карбонильной группы (нук-леофильное присоединение). Существует еще ряд реакций, относящихся к тому же классу, однако в них карбонильная группа участвует как единое целое — как элект-

Еще более необычным оказался подход к синтезу тет-рациклическнх стероидных систем, разработанный К. Фольгардтом с сотрудниками 30. Начальный ход ре-тросинтетического анализа и в этом случае — разборка цикла В по схеме, обратной реакции Дильса—Альдера. Однако в качестве стабильного соединения — синтетического эквивалента о-хинодиметава — акторами было избрано бензоциклобутеновое производное 86 (известно было, что такие системы при термолизе также способны образовывать о-хинодиметаны). Такой выбор, на первый взгляд представляющий собой лишь альтернативное тактическое решение, в действительности был глубоко оправданным с точки зрения стратегии, поскольку открывал возможность для дальнейшей совершенно оригинальной разборки 86 на ацетилен 87 и енднин 88. Правомерность подобной разборки была хорошо обоснована авторамы — ими на многих примерах была отработана модельная реакция типа 87 + 89 —>-90.

Конденсация двух карбонильных производных, так же как и реакция Гриньяра, относятся к одному фундаментальному классу органических реакций (нуклсофильное присоединение), протекающих путем атаки карбаниона R" или его синтетического эквивалента по углеродному атому карбонильной группы. В альдольной конденсации или реахции Гриньяра карбонильная группа выступает в роли эквивалента карбокатиона ^ С+—ОН, и в превращениях этого типа конечным результатом является образование одинарной связи С-С фрагмента R—С(ОН). Существует еще ряд реакций, относящихся ктому же общему классу, однако в них карбонильная группа участвует как единое целое — как электрофил, эквивалентный бидентатному иону ^ С2. Одна из важнейших конденсаций этого типа (реакция Витгига) присоединение илидов фосфора 75 по карбонильной группе альдегидов или кетонов [12а,Ь]. Начальная стадия этой реакции — атака карбанионного центра илида по атому углерода карбонильной группы — приводит к биполярному иону, бетаину 76 (схема 2.28). Структура этого диполя благоприятствует возможности взаимодействия противоположных зарядов на кислороде и фосфоре и возникновению ковалентной связи между ними, что в конце концов приводит к элиминированию трифе-нилфосфиноксида с одновременным образованием двойной связи между углеродными атомами участвующих реагентов. Поскольку требуемые илиды легко могут быть получены из соответствующих алкилгалогенидов, таких, как 77, через промежуточное образование фосфониевой соли 78, то суммарный синтетический результат применения метода Виттига может быть описан как сборка двойной связи из алкилгалогенида и карбонильного соединения.

легко получаются адцукты 349 или 350 [31j]. В принципе, как 349, так и 350 могут быть получены непосредственным взаимодействием щдатопентадиена с этиленом или соответствующим терминальным алксном, однако условия подобных превращений с участием неактивированных диенофилов настолько жестки, что в препаративном плане такие возможности особого интереса не представляют. Напротив, благодаря использованию в качестве диснофила сульфона 347 как синтетического эквивалента алкеновых синтонов 347а и 347Ь, стало возможным применять реакцию Дильса—Альдсра как общий метод синтеза циклических аддуктов, не содержащих электроноакцепторных групп.

Синтез трехчленных циклов по схеме циклоприсоединения должен, очевидно, включать взаимодействие непредельного субстрата, например алкена, с каким-либо Срреагентом, выступающим в роли синтетического эквивалента карбена 395 или его замещенных производных (схема 2.132).

Наконец, к числу препаративно удобных методов циклопропанирования относится также реакция Симмонса—Смита, в которой в качестве синтетического эквивалента карбена используется карбеноидная частица ICH(R)ZnI, генерируемая in situ при действии цинк-медной пары на 1,1 -ди-иодалканы [реакция (6)] 33f,g].

На первой стадии синтеза легко доступный метиловый эфир «-крезола (476) восстановлением по Верчу был превращен в диен 477. Озонирование последнего протекало как селективное окисление более нуклеофильной ме-токсизамещенной двойной связи, Восстановление озонида с хорошим выходом дало ключевой продукт синтеза, алксн 478. Z-Конфигурация двойной связи в этом соединении обеспечивала нужную стереохимию эпоксидного цикла в конечном продукте. Последующее тозилирование гидроксильной группы и гидрогенолиз тозилата при действии LiAlH4 с одновременным восстановлением карбометоксильной группы дали гомоаллильный спирт 479, который далее с помощью серий стсрсосслективных реакций удлинения цепи был превращен в целевой продукт 475. Таким образом, благодаря связке двух эффективных реакций, а именно восстановления по Берну и селективного озонолиза, удалось использовать исходное ароматическое производное 476 в качестве синтетического эквивалента функционатизованного ациклического С7-синтона с фиксированной Z-геометрией двойной связи.

Синтез начинается с реакции Дильса—Альдера между 2,5-дибромбсн-зохиноном (531) и циклобутадиеном. Последний не может существовать в обычных условиях как таковой, поэтому в качестве синтетического эквивалента этого диена используют его комплекс с карбонилом железа 532. При обработке 532 солями церия генерируется in situ циклобутадиен, который немедленно перехватывается активным диенофилом 531, в результате чего образуется аддукт 533. Третью «грань» будущего куба образуют с помощью фотохимического [2 + 2]-1шклоприсоединения. Структура продукта этой реакции 534 отличается от структуры целевого соединения лишь наличием двух дополнительных карбонильных мостиков, Для их удаления прибегают к двойной перегруппировке Фаворского, которая сразу приводит к сужению шестичленного цикла до четырехчленного и дает 1,3-кубандикарбоновую дикислоту (535). Для получения кубана (361) эту кислоту переводят в ди-т/эет-бутиловый эфир соответствующей надкислоты 536, термолиз которого и дает нужный углеводород. Легко заметить, что именно возможность проводить сужение цикла с помощью перегруппировки Фаворского обусловила успешную реализацию идеи использования аддукта 534, легко получаемого в результате последователь-

Логика построения синтетического плана здесь была довольно прямолинейной. Авторы избрали остаток бгащкло[3.2.1.]октана, образованный циклами ВС, в качестве ключевого фрагмента целевой структуры 62. Такое решение может показаться не очень перспективным, учитьшая трудности синтеза этого фрагмента. Тем не менее, авторы работы рассудили, что хорошо известная тенденция напряженной системы бицикло[4.2.0.]октанов перегруппировываться в более стабильную систему бицикло[3,2.1]октана может быть использована для целей этого синтеза. Таким образом, первые стадии ретросинтетического анализа трицмкличсского промежуточного продукта 80 (схема 3,18) были направлены на разборку цикла А по связи С-2 — С-3 с тем, чтобы выйти к атьдолъно-му трансформу, первой субцели 81. Следующая субцелъ 82 явилась результатом приложения трансформа карбокатионной перегруппировки к соединению 81. Однако очевидно было, что присутствие ацетонильного и р-гидроксикарбо-нильного фрагментов в 82 практически исключает возможность использования этого соединения как субстрата карбокатионной перегруппировки. Поэтому авторам пришлось решать проблему разработки синтетического эквивалента

Еще более необычным был стратегический подход Фольгардта [20d] к построению стероидной тетраииюшческой системы. Здесь ретросинтетиче-ский анализ целевой молекулы 142 также начинался с разборки циклов В и С с помощью трансформа Дильса—Альдера, ведущего к предшественнику 143 (схема 3.36). Однако на роль стабильного синтетического эквивалента этого интермсдиата авторы избрали производное бензоциютобутена 144, поскольку хорошо было известно, что термолиз таких систем также ведет к о-хино-

Потенциач последовательного гемолитического присоединения как мощного метода образования пятичленных циклов был полностью реализован в стратегии «тандемной радикальной циклизации», развитой Куррэном [21а] для синтеза триквинанов. В случае синтеза линейно сочлененных триквина-нов, таких, как хирсутен (90) (схема 3.40), эта стратегия предполагает ретро-синтетическую разборку трициклической системы по циклам А и С с помощью трансформа двух последовательных гемолитических циклизаций, что ведет к бирадикальному синтону 154 и к субцели 155 в качестве синтетического эквивалента этого синто на [21Ь]. Приложение аналогичных трансформов к структуре ангулярно сочлененных триквинанов типа сильфиперфолена-6




Современном производстве Создаться впечатление Специальные приспособления Специальных химических Специальных реагентов Специальными устройствами Специальной литературе Специальной подготовки Специального катализатора

-
Яндекс.Метрика