Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с реактива Кори-Чайковского )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Реакция Джонсона-Кори-Чайковского
Названный в честьА. Уильям Джонсон
Элиас Джеймс Кори
Майкл Чайковский
Тип реакцииРеакция образования кольца
Идентификаторы
Портал органической химииКори-Чайковский-реакция

Реакция Джонсона – Кори – Чайковского (иногда называемая реакцией Кори – Чайковского или CCR ) - это химическая реакция, используемая в органической химии для синтеза эпоксидов , азиридинов и циклопропанов . Он был открыт в 1961 году А. Уильямом Джонсоном и значительно развит Э. Дж. Кори и Майклом Чайковским. Реакция включает добавление илида серы к кетону , альдегиду , имину или енону с образованием соответствующего 3-членного кольца. Реакциядиастереоселективная польза транса - замещения в продукте независимо от начальной стереохимии . Синтез эпоксидов этим методом служит важной ретросинтетической альтернативой традиционным реакциям эпоксидирования олефинов .

Реакция Джонсона – Кори – Чайковского.

Реакция наиболее часто используется для эпоксидирования посредством переноса метилена , и с этой целью она использовалась в нескольких известных общих синтезах (см. Синтез эпоксидов ниже). Кроме того, ниже подробно описаны история, механизм, объем и энантиоселективные варианты реакции. Опубликовано несколько обзоров. [1] [2] [3] [4] [5]

История [ править ]

Первоначальная публикация Джонсона касалась реакции флуоренилида 9-диметилсульфония с замещенными производными бензальдегида . Попытка реакции типа Виттига не удалась, и вместо этого был получен оксид бензалфлуорена, отмечая, что «реакция между илидом серы и бензальдегидами не дает бензальфлуоренов, как это имели илиды фосфора и мышьяка». [6]

Последующая разработка Кори и Чайковского (диметилоксосульфанил) метанида, (CH 3 ) 2 SOCH 2 и (диметилсульфанил) метанида, (CH 3 ) 2 SCH 2 (известных как реагенты Кори-Чайковского ) в качестве эффективных реагентов для переноса метилена, установила реакцию как часть органического канона. [7]

Механизм [ править ]

Механизм реакции для реакции Джонсона-Корь-Чайковского состоит из нуклеофильного присоединения в илиде к карбонильной или имину группе. Отрицательный заряд передается гетероатому, и поскольку катион сульфония является хорошей уходящей группой, он удаляется, образуя кольцо. В связанной реакции Виттига , формирование более сильного фосфор - кислород связей двойное предотвращают оксиран формирование и вместо этого, олефинирование происходит через 4-членный циклический интермедиат. [4]

Транс Диастереоселективность наблюдала результаты от обратимости исходного того, что позволяет уравновешивание к привилегированному анти бетаину над сином бетаином. Первоначальное добавление илида приводит к бетаину с соседними зарядами; Расчеты по теории функционала плотности показали, что лимитирующим этапом является поворот центральной связи в конформер, необходимый для обратной атаки на сульфоний. [1]

Степень обратимости на начальном этапе (и, следовательно, диастереоселективность) зависит от четырех факторов, причем большая обратимость соответствует более высокой селективности: [1]

  1. Стабильность субстрата с более высокой стабильностью приводит к большей обратимости за счет предпочтения исходного материала по сравнению с бетаином.
  2. Стабильность илида с более высокой стабильностью также ведет к большей обратимости.
  3. Стерические препятствия в бетаине с большими препятствиями, ведущими к большей обратимости, поскольку препятствуют образованию промежуточного соединения и замедляют лимитирующее скорость вращения центральной связи.
  4. Сольватация зарядов в бетаине по противоионам , такие как литий с более сольватация позволяет более легкое вращение в бетаине промежуточного соединения, снижение количества обратимости.

Сфера [ править ]

Применение реакции Джонсона – Кори – Чайковского в органическом синтезе разнообразно. Реакция стала охватывать реакции многих типов илидов серы с электрофилами, выходящие далеко за рамки оригинальных публикаций. Он нашел применение в ряде громких тотальных синтезов, как подробно описано ниже, и, как правило, признан мощным трансформирующим инструментом в органическом репертуаре.

Типы илидов [ править ]

Общая форма используемого илидного реагента

Многие типы илидов могут быть получены с различными функциональными группами как на анионном углеродном центре, так и на сере. Тип замещения может влиять на легкость приготовления реагентов (обычно из галогенида сульфония, например, иодида триметилсульфония ) и общую скорость реакции различными способами. Общий формат реагента показан справа. [1]

Использование сульфоксония позволяет более легко приготовить реагент с использованием более слабых оснований по сравнению с илидами сульфония. (Разница в том, что сульфоксоний содержит кислород с двойной связью, а сульфоний нет.) Первые реагируют медленнее из-за их повышенной стабильности. Кроме того, побочные диалкилсульфоксидные побочные продукты сульфоксониевых реагентов намного предпочтительнее значительно более токсичных, летучих и пахнущих побочных диалкилсульфидных побочных продуктов сульфониевых реагентов. [1]

Подавляющее большинство реагентов монозамещены по илиду углерода (либо R 1, либо R 2 в качестве водорода). Дизамещенные реагенты встречаются гораздо реже, но описаны: [1]

  1. Если илид углерода замещен электроноакцепторной группой (EWG), реагент называется стабилизированным илидом . Они, как и реагенты сульфоксония, реагируют намного медленнее и, как правило, их легче приготовить. Их полезность ограничена, поскольку реакция может стать чрезмерно медленной: широко распространены примеры с участием амидов , гораздо меньше с участием сложных эфиров и практически нет примеров с участием других EWG. Для них обычно более подходит родственная реакция Дарценса .
  2. Если илидный углерод замещен арильной или аллильной группой, реагент называется полустабилизированным илидом . Они получили широкое развитие, уступая только классическим метиленовым реагентам (R 1 = R 2 = H). Характер замещения арильных реагентов может сильно влиять на селективность реакции в соответствии с вышеуказанными критериями.
  3. Если илид углерода замещен алкильной группой, реагент называют нестабилизированным илидом . Размер алкильных групп является основным фактором селективности по отношению к этим реагентам.

R-группы серы, хотя обычно метилы , были использованы для синтеза реагентов, которые могут выполнять энантиоселективные варианты реакции (см. Варианты ниже). Размер групп может также влиять на Диастереоселективность в алициклических субстратах. [1]

Синтез эпоксидов [ править ]

Реакции илидов серы с кетонами и альдегидами с образованием эпоксидов на сегодняшний день являются наиболее распространенным применением реакции Джонсона – Кори – Чайковского. Сообщалось о примерах, включающих сложные субстраты и «экзотические» илиды, как показано ниже. [8] [9]

Реакция использовалась в ряде известных тотальных синтезов, включая полный синтез таксола Данишефского , который дает химиотерапевтический лекарственный таксол , и полный синтез Кюне-стрихнина, который дает пестицид стрихнин . [10] [11]

Синтез азиридинов [ править ]

Синтез азиридинов из иминов является еще одним важным применением реакции Джонсона – Кори – Чайковского и представляет собой альтернативу переносу амина из оксазиридинов . Хотя эта реакция менее широко применяется, она имеет такой же объем субстрата и устойчивость по функциональным группам, что и карбонильный эквивалент. Примеры, показанные ниже, являются репрезентативными; в последнем случае азиридин образуется in situ и открывается посредством нуклеофильной атаки с образованием соответствующего амина . [3] [8]

Синтез циклопропанов [ править ]

Для добавления сернистых илидов к енонам более высокая 1,4-селективность обычно достигается с сульфоксониевыми реагентами, чем с сульфониевыми реагентами. Было показано, что многие электроноакцепторные группы совместимы с реакцией, включая кетоны , сложные эфиры и амиды (в приведенном ниже примере используется амид Вейнреба ). В других сопряженных системах 1,6-присоединение имеет тенденцию преобладать над 1,4-присоединением. [3] [8]

Другие реакции [ править ]

В дополнение к реакциям, первоначально описанным Джонсоном, Кори и Чайковским, серные илиды использовались для ряда родственных реакций гомологации, которые, как правило, группируются под одним и тем же названием.

  • С эпоксидами и азиридинами реакция служит расширением цикла с образованием соответствующего оксетана или азетидина . Длительное время реакции, необходимое для этих реакций, предотвращает их протекание в качестве значительных побочных реакций при синтезе эпоксидов и азиридинов. [8]
  • Сообщалось о нескольких циклоприсоединениях, в которых илид служит « эквивалентом нуклеофильного карбеноида ». [8]
  • Сообщалось о живой полимеризации с использованием триалкилборанов в качестве катализатора и (диметилоксосульфанил) метанида в качестве мономера для синтеза различных сложных полимеров. [12]

Энантиоселективные вариации [ править ]

Разработка энантиоселективного (т.е. дающего энантиомерный избыток , обозначаемого как «ее») варианта реакции Джонсона – Кори – Чайковского остается активной областью академических исследований. Использование хиральных сульфидов стехиометрическим способом оказалось более успешным, чем использование соответствующих каталитическихварианты, но объем подложки по-прежнему ограничен во всех случаях. Каталитические варианты были разработаны почти исключительно для энантиоселективных целей; типичные сульфидорганические реагенты не являются чрезмерно дорогими, и рацемические реакции можно проводить с эквимолярными количествами илида без значительного увеличения затрат. С другой стороны, хиральные сульфиды дороже в получении, что способствует развитию каталитических энантиоселективных методов. [2]

Стехиометрические реагенты [ править ]

Наиболее успешные реагенты, применяемые в стехиометрическом порядке, показаны ниже. Первый - это бициклический оксатиан, который использовался в синтезе β-адренергического соединения дихлоризопротеренола (DCI), но ограничен доступностью только одного энантиомера реагента. Синтез аксиального диастереомера рационализирован за счет 1,3- аномерного эффекта, который снижает нуклеофильность экваториальной неподеленной пары . Конформация илида ограничена трансаннулярной штамма и подход альдегида ограничивается одним лицом илида стерических взаимодействий с метильных заместителей. [2]

Другой основной реагент является камфора -derived реагент , разработанный Varinder Aggarwal из Бристольского университета . Оба энантиомера легко синтезируются, хотя выходы ниже, чем для оксатианового реагента. Илид конформация определяется взаимодействием с плацдармов водородов и подход альдегида блокируется камфорного фрагментом . В реакции используется фосфазеновая основа, способствующая образованию илида. [2]

Каталитические реагенты [ править ]

Каталитические реагенты оказались менее успешными, при этом большинство вариантов страдали низким выходом, низкой энантиоселективностью или и тем, и другим. Также существуют проблемы с областью применения субстрата, большинство из которых имеет ограничения по переносу метилена и алифатических альдегидов . Проблема возникает из-за необходимости нуклеофильного сульфида, который эффективно генерирует илид, который также может действовать как хорошая уходящая группа для образования эпоксида. Поскольку факторы, лежащие в основе этих желаний, противоречат друг другу, настройка свойств катализатора оказалась сложной. Ниже показаны некоторые из наиболее успешных катализаторов, а также выходы и энантиомерный избыток для их использования в синтезе (E) -стильбеноксида . [2]

Аггарвал разработал альтернативный метод, в котором используется тот же сульфид, что и выше, и новое алкилирование с участием карбеноида родия, образующегося на месте . Этот метод также имеет ограниченный объем субстрата, поскольку он не подходит для любых электрофилов, обладающих основными заместителями, из-за конкурентного потребления карбеноида. [2]

См. Также [ править ]

  • Реакция Дарзенса
  • Реакция Виттига
  • Эпоксидирование
  • Ylide
  • Э.Дж. Кори
  • Общий синтез таксола
  • Общий синтез стрихнина

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g Аггарвал, ВК; Ричардсон, Дж. (2003). «Сложность катализа: истоки энантио- и диастереоконтроля в реакциях эпоксидирования, опосредованных сернистым илидом». Химические связи (21): 2644. DOI : 10.1039 / b304625g . PMID  14649793 .
  2. ^ a b c d e f Аггарвал, ВК; Винн, CL (2004). «Каталитическое, асимметричное эпоксидирование с помощью илида серы карбонильных соединений: объем, селективность и применение в синтезе». Счета химических исследований . 37 (8): 611–620. DOI : 10.1021 / ar030045f . PMID 15311960 . 
  3. ^ a b c Гололобов Ю.Г .; Несмеянов, АН; лысенко, В.П .; Болдескул И.Е. (1987). «Двадцать пять лет этилида диметилсульфоксония (реактив Кори)». Тетраэдр . 43 (12): 2609–2651. DOI : 10.1016 / s0040-4020 (01) 86869-1 .
  4. ^ a b Li, A.-H .; Dai, L.-X .; Аггарвал, ВК (1997). «Асимметричные реакции илида: эпоксидирование, циклопропанирование, азиридирование, олефинирование и перегруппировка». Химические обзоры . 97 (6): 2341–2372. DOI : 10.1021 / cr960411r . PMID 11848902 . 
  5. ^ McGarrigle, EM; Майерс, Э.Л .; Illa, O .; Шоу, Массачусетс; Riches, SL; Аггарвал, ВК (2007). «Халькогениды как органокатализаторы». Химические обзоры . 107 (12): 5841–5883. DOI : 10.1021 / cr068402y . PMID 18072810 . 
  6. ^ Джонсон, AW; ЛаКаунт, РБ (1961). «Химия илидов. VI. Флуоренилид диметилсульфония - синтез эпоксидов». Варенье. Chem. Soc. 83 (2): 417–423. DOI : 10.1021 / ja01463a040 .
  7. ^ Кори, EJ ; Чайковский, М. (1965). «Метилид диметилоксосульфония ((CH 3 ) 2 SOCH 2 ) и метилид диметилсульфония ((CH 3 ) 2 SCH 2 ). Образование и применение в органическом синтезе». Варенье. Chem. Soc. 87 (6): 1353–1364. DOI : 10.1021 / ja01084a034 .
  8. ^ a b c d e Ли, Джек Джи (2005). Именованные реакции в химии гетероциклов . Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc., стр. 2–14. ISBN 9780471704140.
  9. ^ Манди, Брэдфорд, П .; Эллерд, Майкл Д .; Фавалоро, Фрэнк Дж. Младший (2005). Назовите реакции и реагенты в органической химии (2-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc., стр. 174–175, 743. ISBN 9780471739869.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  10. ^ Данишефский, SJ; Мастерс, JJ; Янг, ВБ; Ссылка, JT; Снайдер, LB; Маги, телевидение; Юнг, ДК; Айзекс, RCA; Борнманн, WG; Алаймо, Калифорния; Коберн, Калифорния; Ди Гранди, MJ (1996). «Полный синтез баккатина III и таксола». Журнал Американского химического общества . 118 (12): 2843–2859. DOI : 10.1021 / ja952692a .
  11. ^ Kuehne, ME; Сюй Ф. (1993). «Полный синтез алкалоидов стрихнана и аспидосперматана. 3. Полный синтез (. + -.) - стрихнина». Журнал органической химии . 58 (26): 7490–7497. DOI : 10.1021 / jo00078a030 .
  12. ^ Luo, J .; Ши, KJ (2010). «Полигомологация. Живая полимеризация С1». Счета химических исследований . 43 (11): 1420–1433. DOI : 10.1021 / ar100062a . PMID 20825177 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Анимация механизма