|
|
|
Главная --> Справочник терминов Восстановления карбонильной Это реакция восстановления карбонильных соединений до спиртов в присутствии алкоголятов алюминия: 6) в лабораторной практике для восстановления карбонильных и кратных связей водородом используют специально обработанный никель (никель Ренея). Это реакция восстановления карбонильных соединений до спиртов в присутствии алкоголятов алюминия: Моноциа и боргидрид лития восстанавливает альдегиды при нагревании л диок-сане, например нкреыальдОгид (выход 85%), но не восстанавливает ароматических и алифатических кетонов [326]. Ив боргидридов тдвлочнозецельных металлов следует упомянуть лишь триметоксиборгрдрид кальция, получаемый л за лмо действием гидрида кальция с триметил боратом. Препаративное применение этоги вещества для восстановления карбонильных соединений исследовано Хессе и Егером [327]. Наряду с пими для восстановления карбонильных групп в разных котосоеди-нениях можно использовать другие известные восстановители. Так, например, изоду-рилфепилкетон в растворе ледяной уксусной кислоты моншо частично восстановить действием большого избытка йодистоводородиой кислоты, перемешивая смесь в течение 2 ч при температуре кипения. Получается с хорошим выходом 2,4,5,6-тетраиетил-бевзилфенилкегон [417]. Так же можно восстановить о-бромбензофевон смесью иоди-•стоводородной кислоты и красного фосфора до о-бромдифевилметава; выход 82%. Б этих случаях достигаются лучшие выходы, чем по методу Клемменсена [418]- V Другие методы восстановления карбонильных соединений (комплексными гидридами, по Мейервейну— Понндорфу и др.) будут рассмотрены позже иа •основе других механизмов реакций. 7.3.5. О пространственном направлении восстановления карбонильных соединений «риптооснованиями 7.3.5. О пространственном направлении восстановления карбонильных соединений криптооснованиямн 192 Для восстановления карбонильных соединений в спирты пригодны все металлические катализаторы. Наиболее эффективны платина и активные сорта скелетного никеля. На этих катализаторах, а также на родии и рутении большинство альдегидов и кетонов гидрируется при температуре 25 °С и давлении 1-4 атм. С менее активными разновидностями никеля Ренея достаточная скорость восстановления достигается при температурах до 100-1 25 °С и давлениях до 100 атм: Важным аспектом реакций восстановления карбонильных соединений комплексными гидридами металлов является их стерео-селективность. В результате восстановления несимметричных ациклических кетонов получают, как и следовало ожидать, рацемические спирты. Однако восстановление кетонов, имеющих рядом с группой СО хиральный центр, приводит к предпочтительному образованию одного из диастереомерных спиртов. Так, при восстановлении алюмогидридом лития кетонов, имеющих три различных а-заместителя, трео-форма спирта оказалась преимущественным продуктом реакции (R = Me, 74 %; R = Et, 76 %; R = шо-Рт 83 %• R = mpem-Bu, 98 %): Сложные эфиры карбоновых кислот восстанавливаются только борогндридами лития [296, 328, 356] и щелочноземельных металлов [329] Для их восстановления требуются более жесткие условия, чем это необходимо для восстановления карбонильных групп, это дает возможность проводить избирательное восстановление кетоэфиров до эфироспиртов при низких температурах [356] Если одна функциональная группа селективно атакуется в присутствии другой функциональной группы, реакция называется хемоселективной. Найдено, что ряд реагентов восстанавливает альдегиды значительно быстрее, чем кетоны. К таким реагентам [218] относятся боргидрид натрия в изопропиловом спирте [219], триацетоксиборгидрид натрия [220], трис[(3-этил-3-пентил)окси]алюмогидрид лития Li(Et3CObAlH [221], 9-ББН— пиридин [222] и трибутилоловогидрид [223]. Хемоселективное восстановление кетонов в присутствии альдегидов можно провести боргидридом натрия в водном этаноле при —15 °С в присутствии трихлорида церия СеС13 [224]. N-Дигидропиридилалю-могидрид лития восстанавливает диарилкетоны значительно лучше, чем диалкил- или арилалкилкетоны [225]. Большинство других гидридов восстанавливают диарилкетоны медленнее, чем кетоны других типов. Очевидно, что часто можно подобрать реагент для восстановления карбонильной группы одного типа 11.35. Какие способы восстановления карбонильной группы Вам известны? Приведите уравнения реакций. т. е. по одному из энантиотопных положений, ориентированного так, что только оно пространственно доступно для реакции. Аналогично при такой хи-ральной фиксации ферментативная реакция оказывается возможной только для одного из энантиомеров хирального субстрата. Создать химические системы, способные функционировать как энантиоселективные (а тем более энан-тиоспецифичные) катализаторы — это одна из наиболее важных и соблазнительных целей современной химии. В последние десятилетия был разработан целый ряд таких катализаторов, многие из которых находят широкое применение в органическом синтезе [37k]. Успехи в этой области достигнуты главным образом на путях эмпирического поиска, основанного на общих сображе-ниях о предпосылках, необходимых для осуществления энантиоселективного катализа. Только в небольшом числе случаев положительные результаты были получены путем продуманного молекулярного дизайна перспективных структур [371]. Вероятно, наиболее ясной иллюстрацией такого подхода могут служить работы группы Кори, которые привели к разработке серии исключительно эффективных катализаторов. Таков, например, оксаазаборолидин (255), использовавшийся для энантиоселективного восстановления карбонильной группы бораном (схема 4.79) [37т]. Наличие высоко нуклсофильного атома азота в составе 255 обусловливает способность этого соединения образовывать с боранами комплексы типа 256. Такое комплексовбразование приводит к повышению активности борана как донора гидрида и росту электрофилъности атома бора, содержащегося в катализаторе 255. Благодаря этому облегчается связывание с карбонильным субстратом и образование интсрмедиата — тройного комплекса субстрат/катализатор/реагент (258). Как показывает анализ молекулярных моделей, жесткость гетероциклического скелета катализатора и стсрическме препятствия со стороны заместителей в интермедиате 256 приводят к тому, что одна из двух возможных диастереомерных конфигураций его комплекса с субстратом (258) оказывается резко предпочтительной. В результате внутримолекулярный перенос гидрида на одну из энантиотопных сторон карбонильного углерода субстрата должен происходить с высокой стсреоселективностью. В согласии с такими предсказаниями восстановление различных кетонов происходит с предпочтительным образованием одного энантиомера спирта259 с S 90—97% се. Каталитический цикл, предсташтенный на схеме 4.79, напоминает операцию на конвейере, гак что Кори [37п] не без основания предложил для катализаторов типа 255 название «молекулярный робот». Интересно, что принципы, заложенные в дизайне этого катализатора, базировались на высказанных ранее предположениях о причинах стереоспецифичности биохимического восстановления карбонильной группы ферментом редуктазой [Зба]. Стоит заметить, что важным преимуществом искусственных хиральных катализаторов является отсутствие субстратной специфичности и, следовательно, широта области применения, тогда как ферменты узко специализированы и настроены на катализ превращения определенного субстрата, соответствующего форме и размеру связывающего сайта в их активном центре. РеаКЦИойтимальное активирование никеля Ренся для восстановления карбонильной группы достигается платинированием его в присутствии трпэтиламина и последующей О высокой селективности борогидрида натрия свидетельствует тот факт, что он может быть использован для восстановления карбонильной группы насыщенного кетона в присутствии в той же молекуле сопряженной карбонильной группы. Делокализация электронной плотности в ненасыщенной системе уменьшает ее чувствительность к нуклеофильной атаке^ и борогидрид натрия атакует лишь атом углерода с наименьшей электронной плотностью, каковым и является атом углерода карбонильной группы насыщенного кетона: т. е. по одному из энантиотопных положений, ориентированного так, что только оно пространственно доступно для реакции. Аналогично при такой хи-ральной фиксации ферментативная реакция оказывается возможной только для одного из энантиомеров хирального субстрата. Создать химические системы, способные функционировать как энантиоселективные (а тем более энан-тиоспецифичные) катализаторы — это одна из наиболее важных и соблазнительных целей современной химии. В последние десятилетия был разработан целый ряд таких катализаторов, многие из которых находят широкое применение в органическом синтезе [37k]. Успехи в этой области достигнуты главным образом на путях эмпирического поиска, основанного на общих сображе-ниях о предпосылках, необходимых для осуществления энантиоселективного катализа. Только в небольшом числе случаев положительные результаты были получены путем продуманного молекулярного дизайна перспективных структур [371]. Вероятно, наиболее ясной иллюстрацией такого подхода могут служить работы группы Кори, которые привели к разработке серии исключительно эффективных катализаторов. Таков, например, оксаазаборолидин (255), использовавшийся для энантиоселективного восстановления карбонильной группы бораном (схема 4.79) [37т], Наличие высоко нуклсофильного атома азота в составе 255 обусловливает способность этого соединения образовывать с боранами комплексы типа 256. Такое комплексовбразование приводит к повышению активности боранакак донора гидрида и росту электрофильности атома бора, содержащегося в катализаторе 255. Благодаря этому облегчается связывание с карбонильным субстратом и образование интсрмедиата — тройного комплекса субстрат/катализатор/реагент (258). Как показывает анализ молекулярных моделей, жесткость гетероциклического скелета катализатора и стсрические препятствия со стороны заместителей в интермедиате 256 приводят к тому, что одна из двух возможных диастереомерных конфигураций его комплекса с субстратом (258) оказывается резко предпочтительной. В результате внутримолекулярный перенос гидрида на одну из энантиотопных сторон карбонильного углерода субстрата должен происходить с высокой стсреоселективностью. В согласии с такими предсказаниями восстановление различных кетонов происходит с предпочтительным образованием одного энантиомера спирта259 с а 90—97% се. Каталитический цикл, представленный на схеме 4.79, напоминает операцию на конвейере, так что Кори [37п] не без основания предложил для катализаторов типа 255 название «молекулярный робот». Интересно, что принципы, заложенные в дизайне этого катализатора, базировались на высказанных ранее предположениях о причинах стереоспецифичности биохимического восстановления карбонильной группы ферментом редуктазой [Зба]. Стоит заметить, что важным преимуществом искусственных хиральных катализаторов является отсутствие субстратной специфичности и, следовательно, широта области применения, тогда как ферменты узко специализированы и настроены на катализ превращения определенного субстрата, соответствующего форме и размеру связывающего сайта в их активном центре. Ниже представлена схема синтеза дезипрамина (I) и лофе-прамина (3), которая начинается с формирования семичленного дигидроазепинового цикла (соединение 7) внутримолекулярной электрофильной конденсацией диариламина (6), получаемого из амина (5). После восстановления карбонильной группы до ме-тиленовой проводят N-алкилирование диазепина (8) 3-хлор-пропанолом. В полученном спирте (9) замещают ОН-группу на хлор, а затем вводят метиламинную группу, синтезируя таким образом дезипрамин (I). N-Алкилированием л-хлорфен-ацилбромидом получают еще один антидепрессант - лофепрамин (3): ного альбумина 20. Молекулярный водород в присутствии такого катализатора превращает кислоты этиленового и ацетиленового ряда, ненасыщенные углеводороды, кетоны и альдегиды в соответственные насыщенные соединения. Этот метод не пригоден для гидрирования ароматического ядра и для восстановления карбонильной группы. Защитный коллоид в катализаторе П а а л я чувствителен к кислотам и потому гидрирование по этому способу может производиться только в нейтральном или щелочном растворе. Обычно для асимметрического синтеза спиртов из карбонильных соединений используют реакцию восстановления карбонильной группы комплексными гидридами алюминия или гидридами бора или реакцию присоединения металлоорганических соединений к группе С=0.  Восстановлении карбонильной Восстановлении образуются Выделения газообразных Восстановлении водородом Возбужденные состояния Возбужденное состояние Возбужденном состояниях Воздействием механических Воздействию различных |
- |
Навигация