|
|
|
Главная --> Справочник терминов Стереохимической конфигурации Ключевой стадией в раскрытии кольца, определяющей скорость всего процесса, является нуклеофильная атака водой на протонированную форму эпоксида. С точки зрения механизма этот процесс аналогичен раскрытию бромонневого иона при нуклеофильной атаке бромид-иона или другого нуклеофильного агента. С этих позиций стереохимическим результатом должно быть образование т/?<знс-гликолей при расщеплении циклических эпоксидов. Действительно, при кислотно-катализируемом гидролизе циклогексеноксида или циклопеитеноксида образуются исключительно транс-1,2-диолы: 4. Если карбокатион, образующийся при ионизации, достаточно стабилен, он примет наиболее выгодную плоскую конфигурацию, которая ахирапьна. Следовательно, стереохимическим результатом классического (предельного) SV1 -механизма должна быть рацемизация. Стереохимическим результатом реакций Sgl, идущих с образованием свободных карбанионов, теоретически в большинстве случаев должна ожидаться рацемизация. Это связано со строением карбанионов. Обычно .S^l-механизм характерен для субстратов, дающих относительно стабильные карбанионы, а такие карб анионы, кж правило, содержат электроноакцепторные группы типа COR, СООН, NO2, CN, Ph, CH=CH2 и т.п., способные к сопряжению с неподелеиной электронной парой карб анионного центра. Вследствие сопряжения отрицательно заряженный атом углерода приобретает плоскую тригональную конфигурацию, и обе стороны плоскости равнодоступны для атаки электрофила на второй стадии. Примером является беизильный анион: Таким образом, стереохимическим результатом Sgl -реакций может быть полная рацемизация, полное сохранение или значительная инверсия, причем этот результат зависит не только от геометрии и конфигурациониой устойчивости карбаниона, но и от типа и полярности растворителя. Фронтальная атака соответствует трехцентровому (I), а тыловая - линейному (П) переходным состояниям; в первом случае стереохимическим результатом будет сохранение, а во втором - инверсия конфигурации углеродного центра сохранением конфигурации. Однако в ДМСО порядок по бромной ртути становится равным нулю, а стереохимическим результатом является рацемизация. Более того, оптически активное соединение XVIII рацемизуется в ДМСО даже в отсутствие HgBi2 со скоростью лишь на 10% меньшей, чем скорость обмена. Эти результаты интерпретированы в рамках катализируемого растворителем Sgl (К)-механизма. Если катион W-A-B+ мало стабилен, то "свободный" катион не образуется, а отщепление X" происходит одновременно с миграцией W. Такой процесс по существу является ?дг2-реакцией, в которой роль нуклеофила играет группа W (т.е. электроны а-связи A-W). Стереохимическим результатом будет инаерсня у В (см. формулы XVI и XVII). 15.6, является суммарным стереохимическим результатом двух стадий и находится в со- Поскольку предполагается, что карбениевый центр является плоским, то гетеролиз связи у хирального атома углерода с образованием карбениевого иона в процессе замещения мог бы привести к полной потере оптической активности. Однако обычно наблюдается лишь частичная рацемизация и в основном преобладает обращение конфигурации, причем соотношение между продуктом с обращенной конфигурацией и рацематом растет по мере уменьшения устойчивости карбениевого иона (табл. 2.7.13). Обращение конфигурации является ожидаемым стереохимическим результатом альтернативного гетеролитического пути протекания реакций, а именно механизма согласованного бимолекулярного замещения (Sw2). Обращение конфигурации при замещении, проходящем через образование карбениевых ионов, объясняется атакой нуклеофи-лом ионной пары. Следует отметить, что некоторые исследователи [30] интерпретируют все реакции замещения этого типа как проходящие через промежуточное образование ионных пар, и считают, что возрастание выхода обращенного продукта имеет место в том случае, когда нуклеофил атакует более тесные ионные пары. Идею согласованного механизма реакции замещения (Зл^-механизма) упорно защищали многие ученые [37], современная точка зрения на течение замещения у насыщенного атома углерода основана на схеме процесса ионизации, предложенной Уинстейном {схема (14)} [38]. Существование в промежутке между ковалентными 4. Если карбокатион, образующийся при ионизации, достаточно стабилен, он примет наиболее выгодную плоскую конфигурацию, которая ахиральна. Следовательно, стереохимическим результатом классического (предельного) SNl -механизма должна быть рацемизация. Согласно этой схеме, конечным стереохимическим результатом должно быть обращение конфигурации у асимметричного атома углерода, при котором происходит замещение гидроксила на галоген. Здесь все фигуры хиральны. Следовательно, прохождение через ахиральный интермедиат не обязательное условие изменения стереохимической конфигурации. Условием изменения конфигурации является только изменение молекулярной топологической формы. Каждый элементарный акт замещения йода на радиоактивный изотоп сопровождается обращением (инверсией) конфигурации. Таким образом, для бимолекулярного замещения характерно обращение стереохимической конфигурации у хирального атома углерода. Со времени открытия этой реакции опубликовало много работ, посвященных ее механизму, определению стереохимической конфигурации используемых оксимов и вопросим применения реакции для синтетических целей. Неймановскую перегруппи-ронку часто используют для определения строения кетоноп путем идентификации кислоты и амина, которые получают при гидролизе амида, образующегося в результате перегруппировки. Вращение вокруг двойных связей (тс-связей) невозможно, так как значения потенциального барьера вращения в этом случае превышают энергию прочности связи. Такое вращение приводит к разрыву тс-связи и изменению стереохимической конфигурации молекулы. Поэтому при наличии в молекуле двойных связей С=С существуют устойчивые изомеры - цис- и «гране-конфигурации (см. 1.2), которые могут превращаться друг в друга только с помощью конфигурационного превращения. Подобным образом невозможно внутренним вращением превращать друг в друга D- и L-конфигурации. Молекула, имеющая определенную стерео-химическую конфигурацию, может принимать различные конформации. Попробуем ограничиться при дальнейшем изложении минимумом параметров. Поскольку (см. гл. I) структура полимеров на любом уровне надмолекулярной организации закодирована в первичной структуре, или стереохимической конфигурации, макромолекул, удобно выбрать в качестве кодирующих параметр гибкости fo и конформационный параметр р (или <р». Разумеется (см. гл. I), речь при этом идет о статистическом — вероятностном кодировании, которое не следует путать с дискретным генетическим кодированием, однозначно предопределяющим поведение макромолекул на всех стадиях образования организованных биологических структур. Из двух метильных групп при С-12 кольца С одна образуется из боковой карбоксиметильной группы, а другая — из метионина. Основой для определения абсолютной стереохимической конфигурации двух метильных групп явился факт обусловленного конфор-мацией кольца С витамина В12 цмс-расположения 12а-метильной группы по отношению к аксиально ориентированной карбамоил-этильной группировке при С-13 [128, 128а]. Такое взаимное расположение заместителей при С-12 и С-13 должно приводить к гамма-эффекту в отношении химического сдвига 13С-сигнала 12а-ме-тильной группы; этот эффект должен исчезать при изменении «-конфигурации карбамоилэтильной боковой цепи на (3-конфигура-цию, имеющуюся в неопроизводном типа (87). Сравнение [119а, 128, 128а] спектров ФС ЯМР 13С дицианокобинамида (86), биосин-тезированного с участием [метил-13С] метионина, и соответствующего неопроизводного (87), полученного катализируемой СРзСС^Н изомеризацией [128а] С-13-центра в соединении (86), показало, что сигнал при 23,8 млн-1 в спектре дицианокобинамида благодаря исчезновению гамма-эффекта смещается до 35,5 млн-1 в спектре дицианонеокобинамида (87) (рис. 30.2.1). Эти результаты свидетельствуют о том, что метильная группа, образующаяся из [ме-тил-13С]метионина, должна занимать а- [или pro-(R)] положение при С-12 биосинтетического образца [119а, 128, 128а]. Баттерсби и сотр. [124, 124а] установили, что из метионина образуется метильная группа, находящаяся в цнс-положении к карбамоилэтиль- Простые углеродные радикалы, образующиеся в этих реакциях, имеют тенденцию к потере стереохимической конфигурации. Однако этого не наблюдается в случае а-фтор-циклопропильного радикала в норкарановой системе, где конфигурация во время восстановления полностью сохраняется [23]: Каждый элементарный акт замещения йода на радиоактив-изотоп сопровождается обращением (инверсией) конфигу-I. Таким образом, для бимолекулярного замещения харак-> обращение стереохимической конфигурации у хирального 5ма углерода. а-Пироны из Сахаров и сахарных кислот. Дегидратация Сахаров и сахарных кислот нагреванием или действием сильных кислот приводит к получению главным образом производных фурана (см. стр. 96). Образование а-пиронов из углеводов наблюдалось только в нескольких случаях и зависит, повидимому, в сильной степени от стереохимической конфигурации вещества, подвергающегося дегидратации, и в меньшей мере от особых условий реакции. Характерным для этого типа реакций является превращение дилактона манносахарной кислоты (XLVIII) под влиянием влажного диазометана в эфир 2,5-диметоксимуконовой кислоты (XLIX), которая при кипячении с водой лактонизуется, образуя З-метокси-а-пирон-6-карбоно-вую кислоту (L) Шб]. Влияние стереохимической конфигурации на течение этой реакции очевидно, так как дилактон изомерной сахарной кислоты образует в этих условиях эфир кислоты LI [67]. Параллельный синтез хинотоксина, необходимый для завершения полного синтеза хинина, особенно сложен вследствие наличия в хинотоксине виниль-ной группы. Эту задачу разрешили Вудвард и Доринг [ЗЩ. Успех работы этих исследователей определился игкусством, с которым они синтезировали гомомерохинен нужной стереохимической конфигурации и ввели его в конденсацию с этиловым эфиром хининовой кислоты.  Соединение получающееся Соединение превращается Соединение растворимое Соединение соединение Соединение выделяется Соединению соответствует Соединенные последовательно Сероводородного заражения Сохраняется неизменным |
- |
Навигация