Главная --> Справочник терминов


Селективное замещение Наиболее простой пример такого подхода мы рассматривали в случае бромировапия толуола (см. раздел 2.1). Действительно, в толуоле имеются две функциональные группы, способные легко реагировать с бромом: метальная группа и ароматическое ядро. Тем пе менее, как мы видели, удается направить бромирование селективно в ядро или в метальную группу путем правильного выбора типа реакции: при ионном бронировании — в ядро, при радикальном — в боковую цепь. Другим примером является селективное присоединение водорода по двойным связям ароматической системы толуола: при каталитическом гидрировании — насыщение всех трех двойных связей, при восстановлении по Ббрчу — селективное восстановление одной из них.

Рассмотрим для начала диен 124. В его молекуле имеются две сходные двойные связи, по одна из них (а) — ди-замещенная, а другая (6) — тризамещенная. Пусть задача состоит в восстановлении либо связи а, либо связи б. В первом случае «игра» может строиться на высокой чувствительности каталитического гидрирования к стерическим препятствиям, что позволяет достаточно селективно про-гидрировать (например, над палладием) менее затрудненную связь а в присутствии связи б и выйти к олефину 125. Альтернативный результат — селективное восстановление связи б с получением изомерного олефина 126 — достигается с помощью так называемого ионного гидрирования 40 — восстановления системойтрифторуксусная кислота + три-этилсилап. Механизмтэтой"реакции принципиально отли-

Большинство углерод-углеродных двойных связей, имеющих как электронодонорные, так и электроноакцепторные заместители, каталитически гидрируются с количественным или почти количественным выходом [188]. Почти все известные алкены присоединяют водород при температуре в интервале от 0 до 275 °С. Молекула субстрата может содержать многие функциональные группы, например ОН, СООН, NH2, СНО, COR, COOR или CN. Некоторые из этих групп также подвергаются каталитическому гидрированию, но обычно удается подобрать условия, при которых происходит селективное восстановление двойной связи (см. т. 4, табл. 19.2). Применяемые катализаторы можно разделить на два больших класса, каждый из которых состоит в основном из переходных металлов и их соединений.

Восстановление тройных связей проводят либо как каталитическое гидрирование, либо с помощью других перечисленных методов. Сравнительная реакционная способность двойных и тройных связей зависит от природы катализатора [233]. В присутствии большинства катализаторов, в частности палладия, тройные связи гидрируются легче и, следовательно, оказывается возможным присоединить только 1 моль водорода и восстановить тройную связь до двойной (обычно этот процесс протекает как стереоселективное син-присоединение). Кроме того, можно провести восстановление тройной связи, не затронув двойную связь, присутствующую в той же молекуле [234]. Наиболее удобным для этой цели оказался катализатор Линдлара (Pd—СаСОз—РЬО) [235]. Селективное восстановление тройных связей до двойных можно осуществить и при действии гидрида диизобутилалюминия [236], пары цинк—медь ,[237] (обычно это стереоселективное сын-присоединение) или (только для внутренних тройных связей) щелочных металлов (натрия, лития) в жидком аммиаке или низкомолекулярном амине (стереоселективное анты-присоединение). Терминальные алкины не восстанавливаются в системе Na—МНз, так как в этих условиях они превращаются в ацетиленид-ионы. Однако и терминальные тройные связи можно восстановить до двойных добавлением к системе металлический натрий — жидкий аммиак сульфата аммония, что приводит к освобождению молекулы ацетилена {238].

15-10. Селективное восстановление алкинов или алленов

15-10. Селективное восстановление ненасыщенных альдегидов

15-5. Циклизация ненасыщенных кислот 15-10. Селективное восстановление ненасыщенных кетонов 15-11. Восстановление фенолов

15-11. Селективное восстановление а, [3-ненасыщенных альдегидов или кетонов

16-26. Селективное восстановление а, (5-ненасыщенных альдегидов или кетонов

Наиболее простой пример такого подхода мы рассматривали на примере бро-мирования толуола (см. разд. 2.1.3). Действительно, в толуоле имеются две функциональные группы, способные легко реагировать с бромом: метальная группа и ароматическое ядро. Тем не менее, как мы видели, нетрудно направить бронирование селективно в ядро или метильную группу путем правильного выбора типа реакции: при ионном бронировании — в ядро, при радикальном — в боковую цепь. Другим примером является селективное присоединение водорода по двойным связям ароматической системы толуола: при каталитическом гидрировании — насыщение всех трех двойных связей, при восстановлении по Берчу — селективное восстановление одной из них.

же образом можно провести региоселективное восстановление одной из связей, а или Ь? Хорошо известно, что скорость каталитического гидрирования зависит от стерической доступности двойной связи, и поэтому в условиях гидрирования такого диена, например, над палладием, восстановлению будет предпочтительно подвергаться менее затрудненная двойная связь а, что и приведет к желаемому продукту 152. Альтернативный результат — селективное восстановление связи b с образованием изомерного алксна 153 — достигается с помощью ионного гидрирования (системой трифторуксусная кислота + триэтилсилан) [19k]. Механизм этой реакции принципиально отличается от механизма каталитического гидрирования. Ключевой стадией этой реакции является образование карбокатионного интермедиата за счет протонирования двойной связи с последующим переносом гидрид-иона с кремния на электрофильный центр. Селективность ионного гидрирования определяется относительной устойчивостью промежуточных карбокатио-нов, В рассматриваемом случае протонирование диенового субстрата 151 происходит почти исключительно как атака по связи Ь, поскольку при этом образуется более стабильный третичный карбокатион 154.

Преимущества оловоорганических гидридов как восстанавливающих агентов состоят в том, что, во-первых, геминальные полигалогениды можно восстановить ступенчато (поочередно каждый атом галогена), во-вторых, можно селектнано заместить бром в бромхлор-производных, и, в-третьих, можно проводить селективное замещение галогена при наличии в молекуле других способных восстанавливаться групп, например, С=О или С=С.

Во многих случаях для достижения высоких выходов продуктов восстановления необходимо применять катализаторы радикальных реакций, например азоизобутиропитрпл (АИБН). Относительные скорости отрыва галогена радикалами R3Sn- зависят от природы галогена, уменьшаясь в ряду: I > Br > Cl > F. В случае алкилгалогенидов наблюдаемая зависимость скорости реакции от природы группы R1 соответствует ожидаемой на основании соотношения стабильности свободных радикалов: третичный ;> вторичный > первичный. Реакционная способность гидридов бутил- и фе-нилолова составляет ряд: Ph2SnH2^BuSnH3 > Рп35пНя^ «Bu2SnH2;> Bu3SnII. Было показано [190], что органические га-логениды могут восстанавливаться борогидридом натрия в присутствии каталитических количеств трибутилоловохлорида; это соединение при взаимодействии с борогидрндом превращается в трибу-тилоловогидрид, являющийся истинным восстанавливающим агентом (схемы 254 — 256). К преимуществам оловоорганическпх гидридов как восстанавливающих агентов относится ступенчатое восстановление гемипальиых полигалогенидов, селективное замещение брома в бромхлорпроизводных и селективное замещение галогена в присутствии других способных к восстановлению групп (карбоннл, С=С-связь). Обработка органических галогенидов оловоорганическими дейтеридамн является прекрасным методом получения дсйтерировапных органических соединений [191].

Региохимия раскрытия цикла определяется главным образом стерическими и в меньшей степени индуктивными и электронными эффектами. При использовании сильных кислот Льюиса или в том случае, когда образуется высокостабилизированный (на начальной стадии) карбониевый ион, например, при наличии а-арильного заместителя, реакция может идти преимущественно по наиболее замещенному положению (предельный случай — сольволиз 2-фурилоксирана в нейтральном метаноле) [23]. Селективное замещение по наиболее замещенному положению даже в простых алкилэпоксидах происходит при участии аллилтиановых реагентов [24].

Реакция с метил-о-глюкопиранозидами [111 (П, 253, перед ссылками). При взаимодействии 2 же. М. с метил-а-о-глюкопиранозндом в ДМФА происходит селективное замещение первичной спиртовой группы на хлор и получается 6-хлор-6-дезоксигексопиранозид без образования промежуточного б-О-мезилпроизводного. В случае метил-а-о-ксилопиранозида, не имеющего первичной гидроксильной группы, из реакции возвращается 99% неизмененного глнкозида.

Последовательность атаки нуклеофильными реагентами. Большинство реакций, известных для производных пурина, может быть отнесено к реакциям нуклеофильного замещения. Наиболее часто на нуклеофильный остаток заменяется галоген. Галогенированные пурины рассматривались как важные промежуточные продукты для синтеза новых пуриновых производных еще Фишером [26, 66, 67]. Так как среди имеющихся экспериментальных данных в настоящее время большую долю составляют данные о реакциях галогенирован-ных пуринов, исследование нуклеофильного замещения в ряду этих соединений дает богатый материал для понимания нуклеофильного замещения в пури-новом ядре. Интересные результаты получены при обработке нуклеофильными реагентами ди- и трихлорпуринов. Как правило, могут быть выбраны такие условия проведения реакции, при которых возможно селективное замещение. Впервые реакции таких галогенированных пуринов изучил Фишер [68], который получил 7-метил-2,6,8-трихлорпурин (XIII) из 7-мети л мочевой кислоты или теобромина. При обработке соединения XIII горячей 20%-ной соляной кислотой им был выделен 2,6-дихлор-8-окси-7-метилпурин. Это же соединение образуется при действии на соединение XIII 1 н. раствора едкого кали при комнатной температуре [69]. Обработка соединения XIII при 0° спиртовым раство-

Изучено нуклеофильное замещение различных групп в положениях 4 и 6 молекулы пиразоло[3,4-й]пиримидина [9, 74]. Действием метилата, едкого натра, метилмеркаптида калия и алкиламинов [74] осуществлено селективное замещение атома хлора в положении 4 в 4,6-дихлорпиразоло[3,4-й]пирими-дине (XXXVI). С 4, 6-дихлор-1-метилпиразоло[3,4-<Д пиримидином (XXXVII) [3] такую избирательную реакцию провести не удалось. Например, с метила-

Последовательность атаки нуклеофильными реагентами. Большинство реакций, известных для производных пурина, может быть отнесено к реакциям нуклеофильного замещения. Наиболее часто на нуклеофильный остаток заменяется галоген. Галогенированные пурины рассматривались как важные промежуточные продукты для синтеза новых пуриновых производных еще Фишером [26, 66, 67]. Так как среди имеющихся экспериментальных данных в настоящее время большую долю составляют данные о реакциях галогенирован-ных пуринов, исследование нуклеофильного замещения в ряду этих соединений дает богатый материал для понимания нуклеофильного замещения в пури-новом ядре. Интересные результаты получены при обработке нуклеофильными реагентами ди- и трихлорпуринов. Как правило, могут быть выбраны такие условия проведения реакции, при которых возможно селективное замещение. Впервые реакции таких галогенированных пуринов изучил Фишер [68], который получил 7-метил-2,6,8-трихлорпурин (XIII) из 7-мети л мочевой кислоты или теобромина. При обработке соединения XIII горячей 20%-ной соляной кислотой им был выделен 2,6-дихлор-8-окси-7-метилпурин. Это же соединение образуется при действии на соединение XIII 1 н. раствора едкого кали при комнатной температуре [69]. Обработка соединения XIII при 0° спиртовым раство-

Изучено нуклеофильное замещение различных групп в положениях 4 и 6 молекулы пиразоло[3,4-й]пиримидина [9, 74]. Действием метилата, едкого натра, метилмеркаптида калия и алкиламинов [74] осуществлено селективное замещение атома хлора в положении 4 в 4,6-дихлорпиразоло[3,4-й]пирими-дине (XXXVI). С 4, 6-дихлор-1-метилпиразоло[3,4-<Д пиримидином (XXXVII) [3] такую избирательную реакцию провести не удалось. Например, с метила-

Реакция с метил-о-глюкопиранозидами [11] (11, 253, перед ссылками). При взаимодействии 2 же. М. с метил-а-о-глюкопиранозндом в ДМФА происходит селективное замещение первичной спиртовой группы на хлор и получается 6-хлор-6-дезоксигексопиранозид без образования промежуточного б-О-мезилпроизводного. В случае метил-а-о-ксилопиранозида, не имеющего первичной гидроксильной группы, из реакции возвращается 99% неизмененного глнкозида.

Замещенные 5-хлор-1,2,4-триазины (XXIV) обычно получают кипячением соответствующего 3R'-6R2-l,2,4-TpHa3HH-5(4Н)-она (XXII) с РОС13 в присутствии основного катализатора. Заместители в положении 3 кольца представлены различными функциональными группами: метилтио-, меркапто-, ами-но- и их производными, а также алкильными или арильными заместителями, водородом. Наличие карбоксильной, иитриль-ной или карбэтоксигруппы в положении 6 кольца не мешает замещению оксогруппы на хлор. Соединение XXIV выделяют и при действии PCls в органическом растворителе (толуоле) на соединение XXII. Селективное замещение оксогруппы на хлор происходит при дергствии хлористого гионила в ДМФА на 6-К-1,2,4-триазин-312Н)-тион-5(4Н)-он (XXIII) [6, 86—90]:

При замене оксогруппы на хлор в соединениях (XXV) реакционная способность оксогруппы в положении 5 оказывается выше. В отсутствие катализатора происходит селективное замещение оксогруппы в положении 5 кольца на хлор при действии различных галогенирующих агентов. При взаимодействии хлористого тионила в ДМФА с соединениями XXV хлорирование идет в положении 5 кольца, введение заместителя в положение 2 кольца (нуклеозид) не влияет на селективность замещения. В этом слу_чае можно применять SOC12 без растворителя. Аналогичное замещение происходит и при совместном действии РОСЦ и РСЦ на XXV. В случае нитриль-ного заместителя в положении 6 кольца XXV замену оксогруппы проводят кипячением с РСЬ в толуоле [94—100].




Состояния равновесия Состоянием равновесия Состояние образуется Символика органических Состояние следовательно Состоянии фильтруют Состоянии насыщения Состоянии определяется Состоянии представляют

-
Яндекс.Метрика