Нитрон-олефин (3 + 2) циклоприсоединения реакция представляет собой сочетание нитрона с алкена или алкина , чтобы генерировать изоксазолин или изоксазолидин через [3 + 2] циклоприсоединения процесса. [1] Эта реакция представляет собой 1,3-диполярное циклоприсоединение , в котором нитрон действует как 1,3-диполь , а алкен или алкин как диполярофил.
Механизм и стереохимия
Когда нитроны объединяются либо с алкенами, либо с алкинами, [3 + 2] циклоприсоединение приводит к образованию новой связи C – C и новой связи C – O. Циклоприсоединение стереоспецифично по отношению к конфигурации алкена; однако диастереоселективность в реакциях C-замещенных нитронов часто бывает низкой. [2] Региоселективность контролируется доминирующими пограничными орбиталями, взаимодействующими во время реакции, а субстраты с электронно различными заместителями имеют тенденцию реагировать с высокой региоселективностью. Внутримолекулярные варианты реакции были использованы для синтеза сложных поликлических углеродных каркасов. Восстановление связи N – O приводит к 1,3-аминоспиртам.
Само по себе [3 + 2] циклоприсоединение представляет собой согласованный перициклический процесс, региохимия которого контролируется граничными молекулярными орбиталями на нитроне (диполе) и диполярофиле. [3] Когда R 'представляет собой электронодонорную группу, алкил или арил, доминирующими FMO являются HOMO диполярофила и LUMO нитрона. Таким образом, связывая атомы с наибольшими коэффициентами в этих орбиталях, 5-замещенный изоксазолидин, как предсказывается, будет преобладать. С другой стороны, когда диполярофил беден электронами, наиболее важным является взаимодействие ВЗМО- нитрон- НСМО- диполярофил , и предпочтение отдается 4-замещенному продукту.
Объем и ограничения
Алкильные и арильные концевые алкены реагируют с высокой региоселективностью с образованием 5-замещенных изоксазолидинов. Этот результат согласуется с пограничным молекулярным орбитальным (кинетическим) контролем распределения изомеров: кислород нитрона, который обладает наибольшим орбитальным коэффициентом в ВЗМО нитрона, образует связь с внутренним углеродом алкена, который обладает наибольшим значением орбитального коэффициента. орбитальный коэффициент в НСМО алкена. [4]
Конфигурация 1,2-дизамещенных алкенов сохраняется в продуктах циклоприсоединения. В соответствии с FMO-контролем реакции, более электроноакцепторный заместитель на этих субстратах оказывается в 4-м положении продукта. Другими словами, углерод с наибольшим коэффициентом НСМО в диполярофиле (удаленный от электроноакцепторной группы) образует связь с нитронным кислородом, который обладает наибольшим коэффициентом ВЗМО в нитроне. [5]
Алкины также могут выступать в качестве диполярофилов в этой реакции. Правила прогнозирования продуктов циклоприсоединения алкена, основанные на соответствующих FMO, также применимы к замещенным алкинам - бедные электронами алкины имеют тенденцию давать 4-замещенные продукты, тогда как богатые электронами, алкильные и арилалкины дают 5-замещенные продукты. [6]
Внутримолекулярные варианты реакции очень полезны для синтеза сложных полициклических каркасов. Эти реакции обычно протекают при гораздо более низких температурах, чем межмолекулярные циклоприсоединения. Региохимию внутримолекулярных реакций предсказать труднее: могут образоваться либо мостиковые, либо слитые продукты, и возможны как цис-, так и транс- слитые кольца. [7]
Существующий стереоцентр в связке между алкеном и нитроном часто приводит к образованию единственного диастереомера продукта. В этом примере более объемный фенильный заместитель оканчивается на внешней стороне бициклической кольцевой системы. [8]
Синтетические приложения
Синтез (±) -лупинина
2,3,4,5-Тетрагидропиридин-1-оксид может быть использован для построения конденсированных гетероциклов в алкалоидах и других природных продуктах. Синтез (±) - люпинина использует перегруппировку мезилата с расширением кольца, обеспечивая быстрый доступ к мишени. [9]
Синтез гидроксикотинина
Структура гидроксикотинина, человеческого метаболита никотина, была подтверждена независимым синтезом с использованием циклоприсоединения нитрон-олефина. [10]
Синтез (+) - порантеридина
Перегруппировка [3 + 2] циклоаддукта дает (+) - порантеридин. [11] Циклоаддукт подвергается гидрированию, кислотному гидролизу, окислению, основному гидролизу и циклизации с получением мишени.
Кинугаса реакция с образованием β-лактамов
В реакции Кинугаса нитрон и ацетилид меди вступают в реакцию с образованием β-лактама . [12] [13] На первой стадии этой реакции ацетилид металла образуется в результате реакции концевого алкина с солью меди. 1,3-диполярное циклоприсоединение нитрона к ацетилиду металла дает 5-членное кольцо, которое перестраивается с образованием β-лактама.
Другие реакции
Другим примером [3 + 2] циклоприсоединения является то, в котором аддукт Бейлиса-Хиллмана является диполярофилом. Он реагирует с C-фенил-N-метилнитроном с образованием изоксазолидина . [14]
Рекомендации
- ^ Конфалоне, PN; Huie, EM Org. Реагировать. 1988 , 36 , 1. doi : 10.1002 / 0471264180.or036.01
- ^ Туфариелло, JJ; Али, С.А.; Клингеле. HO J. Org. Chem. 1979 , 44 , 4213.
- ^ Houk, KN J. Am. Chem. Soc. 1972 , 94 , 8953.
- ^ Huisgen, R .; Hauck, H .; Grashey, R .; Seidl, H. Chem. Бер. 1968 , 101 , 2568.
- ^ Joucla, М. Tetrahedron 1973 , 29 , 2315.
- ^ Winterfeldt, E .; Krohn, W .; Stracke, H. Chem. Бер. 1969 , 102 , 2346.
- ^ LeBel, NA; Post, ME; Whang, JJ J. Am. Chem. Soc. 1964 , 86 , 3759–3767. DOI : 10.1021 / ja01072a031
- ^ Виник, FJ; Фенглер, ИП; Gschwend, HW J. Org. Chem. 1977 , 42 , 2936.
- ^ Туфариелло, JJ; Тегелер, JJ Tetrahedron Lett. , 1976 , 4037–4040. DOI : 10.1016 / S0040-4039 (00) 92569-3
- ^ Dagne, E .; Castagnoli, Jr., N. J. Med. Chem. 1972 , 15 , 356–360. DOI : 10.1021 / jm00274a005
- ^ Gossinger, E. Tetrahedron Lett. 1980 , 21 , 2229.
- ^ Реакции фенилацетилида меди (I) с нитронами Manabu Kinugasa и Shizunobu Hashimoto J. Chem. Soc., Chem. Commun, 1972 , 466 - 467, DOI : 10.1039 / C39720000466
- ^ Новый синтез конденсированных с β-лактамом циклических ендиинов с помощью внутримолекулярной реакции Кинугаса Runa Pal и Amit Basak Chem. Commun. , 2006 , 2992 - 2994, DOI : 10.1039 / b605743h
- ^ Диастереоселективность нитрона 1,3-диполярного циклоприсоединения к аддуктам Бейлиса-Хиллмана Бранислав Дугович, Любор Фишера, Кристиан Хаметнер и Нада Пронайовац. Arkivoc 2004 BS-834A Статья