Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Krische аллилирование включает иридий-катализируемого энантиоселективное добавление аллильной группы к альдегиду или спирту , что приводит к образованию вторичного спирта и новой углерод-углеродной связь . [1] [2] В этом методе асимметричного карбонильного аллилирования используются каталитические хиральные иридиевые катализаторы, которые могут быть получены in situ , тем самым устраняя необходимость в предварительно приготовленных стехиометрических реагентах аллилметаллического и стехиометрических хиральных реагентах, а также значительно сокращая образование отходов. Механизм Кришеаллилирование включает гидрогенизацию с переносом, что исключает использование окислительно-восстановительных манипуляций (окисление спирта в альдегид), которые обычно необходимы для таких превращений. [1] [3]

вставьте подпись сюда

Фон [ править ]

Энантиоселективные карбонильные аллилирования имеют важное значение для их применения в синтезе поликетидных природных продуктов. В 1978 году Хоффман описал первый хиральный аллильный металлический реагент - аллилборан, полученный из камфары . [4] [5] После его открытия улучшенные методы асимметричного карбонильного аллилирования появились у Кумады , Руша , Брауна , Лейтона и других. [6] [7] [8] [9] [10] [11]К сожалению, эти реакции образования углерод-углеродных связей исторически приводили к образованию нежелательных и стехиометрических побочных металлических продуктов из-за необходимости предварительно сформированных реагентов на основе аллильных металлов в качестве доноров аллила.

В 1991 году Ямамото проложил путь к первым каталитическим энантиоселективным методикам с его катализируемым кислотой Льюисом карбонильным аллилированием. Такие каталитические методы позволили бы избежать образования стехиометрических побочных продуктов. [12] Его работа последовали Умань-Ронка [13] и Кек , [14] , которые также способствовал энантиоселективные каталитические методологиям карбонил аллилирования. Несмотря на то, что эти вклады в эту область были значительными, они не смогли обойти необходимость в предварительно сформированных реагентах на основе аллильных металлов. Каталитические варианты Нодзаки-Хияма-КишиРеакция представляет собой еще один родственный метод карбонильного аллилирования, но они все еще полагаются на использование стехиометрических металлических восстановителей для переключения каталитического цикла. [15] В дополнение к ранее указанным недостаткам этих методов аллилирования, многие из них также требуют стехиометрических хиральных исходных материалов (например, пинена , тартратов и т. Д.), Безводных условий реакции и / или предварительного образования реагентов, которые не являются тривиальными. делать или работать с. Синтез поликетидов, основанный на технологиях первого поколения, описанных выше, часто оказывается слишком долгим для крупномасштабного применения из-за необходимости дополнительных окислительно-восстановительных манипуляций (то есть окисления спирта до карбонила) и требований защитных групп.

Особенности реакции [ править ]

Krische аллилирования устанавливает для обхода некоторых из этих недостатков путем переноса hydrogenative образованием углерод-углеродной связи. [3] [1] В серии статей, опубликованных в начале 2000-х годов, Крише и его коллеги разработали семейство методов каталитического карбонильного аллилирования, в которых аллены , диены и аллилацетат могут действовать как доноры аллила и предшественники переходного аллильного металла. нуклеофилы . [16] [17] [18] [19] [20] [21]Примечательно, что эта работа позволяет проводить энантиоселективное карбонильное аллилирование без предварительно образованных металлоорганических реагентов или металлических восстановителей. Это позволяет избежать дополнительных подготовительных стадий и образования нежелательных побочных продуктов. Важной особенностью этой реакции является то, что ее можно проводить в состоянии окисления спирта или альдегида без обычных манипуляций с окислительно-восстановительными механизмами. В случае альдегида изопропанол добавляется в качестве конечного восстановителя для превращения металлического катализатора.. Примечательно, что из-за кинетического предпочтения первичных спиртов манипуляции с защитными группами не нужны при проведении этой реакции на субстрате, который содержит как первичные, так и вторичные спирты. [22]

На рисунке ниже показаны различные доноры аллила [23] [24] [25] [26] [27] , которые оказались успешными в реакции аллилирования Крише , вместе с их соответствующими выходами и энантиомерным избытком .

Важно отметить, что, хотя аллилирование Крише устраняет несколько ключевых неудобств более ранних методов аллилирования, условия этой реакции часто считаются суровыми. Использование высоких температур и потребность в основании в реакции в некоторых случаях может снизить толерантность функциональной группы.

Механизм [ править ]

Следующие два механизма постулировались для Krische «s иридия -catalyzed передачи hydrogenative карбонильного аллилирования. В обоих механизмах образование активного катализатора in situ происходит сначала через комплексообразование хелатирующего фосфинового лиганда и m-NO2BzOH с [Ir (cod) Cl] 2 с образованием комплекса карбоксилата иридия 2a. Предполагается, что этот комплекс находится в равновесии с ортоциклометаллированным комплексом 1. [1]

Окислительное добавление из аллилового ацетата к иридию сразу же следует орто-металлирования и образование шестичленного переходного состояния , 3. Затем потеря уксусной кислоты дает сигма-аллил-C, O-бензоатный комплекс 4, который быстро уравновешивается с пи-аллильным гаптомером 5.

Координация альдегида с иридием приводит к образованию замкнутого переходного состояния, подобного стулу, с аллильным фрагментом с последующим образованием гомоаллилалкоксида иридия 6. Предполагается, что этот вид является стабильным из-за координации двойной связи с металл, препятствующий удалению бета-гидрида . Обмен гомоаллилового спирта на другую молекулу реактивного спирта или на другой спирт (изопропанол или спирт, который может действовать как конечный восстановитель и включать каталитический цикл) открывает координационный сайт на иридии (7) и позволяет бета -элиминирование гидрида , получение 8 и включение каталитического цикла. Наконец, диссоциация альдегида дает исходный каталитический комплекс 1. [1]

Другой вероятный механизм показан на втором рисунке, показанном ниже. Потеря протонов из комплекса 1 с последующим окислительным добавлением аллилацетата к иридию дает комплекс 3b. Потеря ацетат- аниона приводит к образованию комплексов 4 и 5, после чего каталитический цикл идентичен описанному ранее. [1]

Катализаторы [ править ]

Комплексы иридия и рутения используются в этих гидрогенизирующих асимметричных спиртовых СС-соединениях с катализируемым металлом переносом. Крише и его коллеги разработали орто- C, O-бензоатные комплексы циклометаллированного π-аллилиридия (III) , полученные из [Ir (cod) Cl] 2, аллилацетата, различных 4-замещенных-3-нитробензойных кислот и аксиально хиральных бис (фосфиновые) лиганды для этих превращений. Эти каталитические комплексы часто образуются на месте, но они также могут быть заранее созданы и изолированы, поскольку они надежны и устойчивы на воздухе. Ниже показаны синтезы двух катализаторов, используемых для этих превращений. [28]

Приложения в синтезе [ править ]

Крише и другие применили этот катализируемый иридием метод переноса гидрогенизирующего карбонильного аллилирования для синтеза поликетидных природных продуктов. Ниже приведены некоторые примеры. В каждом случае целевое соединение было получено за значительно меньшее количество этапов, чем было достигнуто ранее.

В своем синтезе роксатицина Крише повторил последовательность, включая его бисаллилирование, с последующим образованием ацетонида и затем озонолиз в трех последовательных итерациях. [29] Синтез был завершен за значительно меньшее количество шагов, чем когда-либо ранее, [30] [31] [32] [33] частично стало возможным благодаря использованию Крише его методов аллилирования. Это показано на схеме ниже.

Синтетическая полезность этих методов также показана на Krische синтез «с [34] из бриостатина 7, более эффективный синтез , чем у Hale [35] (2008), Кек (2013), Масамунэ [36] (1990), и другие.

В 2012 году де Брабандер применил бисаллилирование Крише к своему синтезу псиберина в 17 LLS и 32 общих шагах, как показано ниже. [37] Благодаря использованию аллилирования по Крише , этот синтез был осуществлен гораздо более коротким путем, чем предыдущие синтезы молекулы.

В 2016 году Тао использовал аллилирование Крише для синтеза каллиспонгиолида с использованием хирального каталитического комплекса SEGPHOS. [38]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f Ким, Ин Су; Нгаи, Мин-Ю; Крише, Майкл Дж. (2008-11-05). "Энантиоселективное катализируемое иридием карбонильное аллилирование от уровня окисления спирта или альдегида посредством переноса гидрогенизирующего связывания аллилацетата: исход от хирально модифицированных реагентов аллилметалла при присоединении карбонила" . Журнал Американского химического общества . 130 (44): 14891–14899. DOI : 10.1021 / ja805722e . PMC  2890235 . PMID  18841896 .
  2. ^ Стратегии и тактика в органическом синтезе , том 10 Майкл Хармата Эд.
  3. ^ а б Фэн, Цзяцзе; Kasun, Zachary A .; Крише, Майкл Дж. (04.05.2016). «Энантиоселективная C – H-функционализация спирта для создания поликетидов: разблокирование окислительно-восстановительной экономики и сайт-селективности для идеального химического синтеза» . Журнал Американского химического общества . 138 (17): 5467–5478. DOI : 10.1021 / jacs.6b02019 . PMC 4871165 . PMID 27113543 .  
  4. ^ Герольд, Томас; Хоффманн, Рейнхард В. (1978-10-01). «Энантиоселективный синтез гомоаллиловых спиртов через хиральные аллилбороновые эфиры». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 17 (10): 768–769. DOI : 10.1002 / anie.197807682 .
  5. ^ Хоффманн, Рейнхард В .; Герольд, Томас (1981-01-01). "Stereoselektive Synthese von Alkoholen, VII1) Optisch aktive Homoallylalkohole durch Добавление chiraler Boronsäureester an Aldehyde". Chemische Berichte . 114 (1): 375–383. DOI : 10.1002 / cber.19811140139 .
  6. ↑ Хаяси, Тамио; Кониси, Мицуо; Кумада, Макото (1 сентября 1982 г.). «Оптически активные аллилсиланы. 2. Высокая стереоселективность в асимметричной реакции с альдегидами с образованием гомоаллиловых спиртов». Журнал Американского химического общества . 104 (18): 4963–4965. DOI : 10.1021 / ja00382a046 .
  7. ^ Браун, Герберт C .; Джадхав, Прабхакар К. (1983-04-01). «Образование асимметричной углерод-углеродной связи через β-аллилдиизопинокамфеилборан. Простой синтез вторичных гомоаллильных спиртов с превосходной энантиомерной чистотой». Журнал Американского химического общества . 105 (7): 2092–2093. DOI : 10.1021 / ja00345a085 .
  8. ^ Руш, Уильям Р .; Уолтс, Алан Э .; Хунг, Ли К. (1985-12-01). «Реакции диастерео- и энантиоселективного альдегидного присоединения сложных эфиров 2-аллил-1,3,2-диоксаборолан-4,5-дикарбоновой кислоты, полезного класса аллилборонатов, модифицированных сложным эфиром винной кислоты». Журнал Американского химического общества . 107 (26): 8186–8190. DOI : 10.1021 / ja00312a062 .
  9. ^ Киннэрд, Джеймс WA; Нг, Пуи Йи; Кубота, Кацуми; Ван, Сяолунь; Лейтон, Джеймс Л. (2002-07-01). «Напряженные силациклы в органическом синтезе: новый реагент для энантиоселективного аллилирования альдегидов». Журнал Американского химического общества . 124 (27): 7920–7921. DOI : 10.1021 / ja0264908 .
  10. ^ Коротко, Роберт П .; Масамунэ, Сатору (1 марта 1989 г.). «Асимметричное аллилборат с B-аллил-2- (триметилсилил) бороланом». Журнал Американского химического общества . 111 (5): 1892–1894. DOI : 10.1021 / ja00187a061 .
  11. ^ Кори, EJ; Ю, Чан Мо; Ким, Сон Су (1989-07-01). «Практичный и эффективный метод энантиоселективного аллилирования альдегидов». Журнал Американского химического общества . 111 (14): 5495–5496. DOI : 10.1021 / ja00196a082 .
  12. ^ Фурут, Kyoji; Моури, Макото; Ямамото, Хисаши (1 января 1991 г.). «Катализируемое хиральным (ацилокси) бораном асимметричное аллилирование альдегидов». Synlett . 1991 (8): 561–562. DOI : 10,1055 / с-1991-20797 .
  13. ^ Коста, Анна Луиза; Пьяцца, Мария Джулия; Тальявини, Эмилио; Тромбини, Клаудио; Умани-Рончи, Ахилле (01.07.1993). «Каталитический асимметричный синтез гомоаллиловых спиртов». Журнал Американского химического общества . 115 (15): 7001–7002. DOI : 10.1021 / ja00068a079 .
  14. ^ Кек, Гэри Э .; Tarbet, Kenneth H .; Джерачи, Лео С. (1993-09-01). «Каталитическое асимметричное аллилирование альдегидов». Журнал Американского химического общества . 115 (18): 8467–8468. DOI : 10.1021 / ja00071a074 .
  15. ^ Hargaden, Gráinne C .; Гайри, Патрик Дж. (2007-11-05). «Развитие асимметричной реакции Нодзаки – Хияма – Киши». Расширенный синтез и катализ . 349 (16): 2407–2424. DOI : 10.1002 / adsc.200700324 .
  16. ^ Скукас, Эдуардас; Бауэр, Джон Ф .; Крише, Майкл Дж. (2007-10-01). «Карбонильное аллилирование в отсутствие предварительно образованных аллильных металлических реагентов: обратное пренилирование через катализируемое иридием гидрогенизирующее связывание диметилаллена». Журнал Американского химического общества . 129 (42): 12678–12679. DOI : 10.1021 / ja075971u .
  17. ^ Бауэр, Джон Ф .; Скукас, Эдуардас; Патман, Райан Л .; Крише, Майкл Дж. (2007-12-01). «Каталитическое связывание C-C посредством гидрогенизации с переносом: обратное пренилирование, кротилирование и аллилирование от уровня окисления спирта или альдегида». Журнал Американского химического общества . 129 (49): 15134–15135. DOI : 10.1021 / ja077389b .
  18. ^ Нгаи, Мин-Ю; Скукас, Эдуардас; Крише, Майкл Дж. (2008-07-03). «Катализируемое рутением образование связи C − C посредством гидрогенизации с переносом: разветвленное восстановительное связывание алленов с параформальдегидом и высшими альдегидами» . Органические буквы . 10 (13): 2705–2708. DOI : 10.1021 / ol800836v . PMC 2845390 . PMID 18533665 .  
  19. ^ Бауэр, Джон Ф .; Патман, Райан Л .; Крише, Майкл Дж. (2008-03-01). «Катализируемое иридием связывание C − C посредством гидрогенизации с переносом: добавление карбонила из уровня окисления спирта или альдегида с использованием 1,3-циклогексадиена» . Органические буквы . 10 (5): 1033–1035. DOI : 10.1021 / ol800159w . PMC 2860772 . PMID 18254642 .  
  20. ^ Шибахара, Фумитоши; Бауэр, Джон Ф .; Крише, Майкл Дж. (2008-05-01). «Катализируемое рутением соединение C-C с переносом гидрирования: карбонильное аллилирование от уровня окисления спирта или альдегида с использованием ациклических 1,3-диенов в качестве суррогатов предварительно полученных реагентов на основе аллильных металлов» . Журнал Американского химического общества . 130 (20): 6338–6339. DOI : 10.1021 / ja801213x . PMC 2842574 . PMID 18444617 .  
  21. ^ Ким, Ин Су; Нгаи, Мин-Ю; Крише, Майкл Дж. (2008-05-01). «Энантиоселективное карбонильное аллилирование, катализируемое иридием, от уровня окисления спирта или альдегида с использованием аллилацетата в качестве суррогата аллильного металла» . Журнал Американского химического общества . 130 (20): 6340–6341. DOI : 10.1021 / ja802001b . PMC 2858451 . PMID 18444616 .  
  22. ^ Кетчем, Джон М .; Шин, Инджи; Монтгомери, Т. Патрик; Крише, Майкл Дж. (2014-08-25). «Каталитическая энантиоселективная C − H-функционализация спиртов путем окислительно-восстановительного добавления карбонила: заимствование водорода, возврат углерода» . Angewandte Chemie International Edition . 53 (35): 9142–9150. DOI : 10.1002 / anie.201403873 . PMC 4150357 . PMID 25056771 .  
  23. ^ Хан, Су Бонг; Хан, Хун; Крише, Майкл Дж. (17 февраля 2010 г.). «Диастерео- и энантиоселективное антиалкоксиаллилирование с использованием аллильных гем-дикарбоксилатов в качестве доноров аллила посредством катализируемого иридием гидрогенизации с переносом» . Журнал Американского химического общества . 132 (6): 1760–1761. DOI : 10.1021 / ja9097675 . PMC 2824430 . PMID 20099821 .  
  24. ^ Чжан, Юн Цзянь; Ян, Джин Хэк; Ким, Сан Хун; Крише, Майкл Дж. (07.04.2010). «Анти-диастерео- и энантиоселективное карбонильное (гидроксиметил) аллилирование от уровня окисления спирта или альдегида: аллилкарбонаты как суррогаты аллилметаллов» . Журнал Американского химического общества . 132 (13): 4562–4563. DOI : 10.1021 / ja100949e . PMC 2848290 . PMID 20225853 .  
  25. ^ Гао, Синь; Чжан, Юн Цзянь; Крише, Майкл Дж. (26 апреля 2011 г.). «Катализируемое иридием анти-диастерео- и энантиоселективное карбонильное (α-трифторметил) аллилирование от уровня окисления спирта или альдегида» . Angewandte Chemie International Edition . 50 (18): 4173–4175. DOI : 10.1002 / anie.201008296 . PMC 3161446 . PMID 21472938 .  
  26. ^ Хан, Су Бонг; Гао, Синь; Крише, Майкл Дж. (07.07.2010). «Катализируемое иридием анти-диастерео- и энантиоселективное карбонильное (триметилсилил) аллилирование от уровня окисления спирта или альдегида» . Журнал Американского химического общества . 132 (26): 9153–9156. DOI : 10.1021 / ja103299f . PMC 2904607 . PMID 20540509 .  
  27. ^ Хасан, Аббас; Zbieg, Jason R .; Крише, Майкл Дж. (2011-04-04). "Энантиоселективная иридий-катализируемая винилогистая реакция реформатского-альдола от уровня окисления спирта: линейная региоселективность посредством связанных с углеродом енолатов" . Angewandte Chemie International Edition . 50 (15): 3493–3496. DOI : 10.1002 / anie.201100646 . PMC 3162040 . PMID 21381171 .  
  28. ^ Хан, Су Бонг; Хасан, Аббас; Ким, Ин Су; Крише, Майкл Дж. (10.11.2010). «Полный синтез (+) - роксатицина через гидрирование с образованием связи C-C: отход от стехиометрических хиральных реагентов, вспомогательных веществ и преметаллированных нуклеофилов в конструкции поликетидов» . Журнал Американского химического общества . 132 (44): 15559–15561. DOI : 10.1021 / ja1082798 . PMC 2975273 . PMID 20961111 .  
  29. ^ Хан, Су Бонг; Хасан, Аббас; Ким, Ин Су; Крише, Майкл Дж. (10.11.2010). «Полный синтез (+) - роксатицина через гидрирование с образованием связи C-C: отход от стехиометрических хиральных реагентов, вспомогательных веществ и преметаллированных нуклеофилов в конструкции поликетидов» . Журнал Американского химического общества . 132 (44): 15559–15561. DOI : 10.1021 / ja1082798 . PMC 2975273 . PMID 20961111 .  
  30. ^ Эванс, Дэвид А .; Коннелл, Брайан Т. (01.09.2003). «Синтез противогрибкового макролидного антибиотика (+) - роксатицина». Журнал Американского химического общества . 125 (36): 10899–10905. DOI : 10.1021 / ja027638q . PMID 12952470 . 
  31. ^ Мори, Юджи; Асаи, Мотоя; Каваде, Дзюн-ичиро; Окумура, Акико; Фурукава, Хироши (1994). «Полный синтез полиенового макролида роксатицина». Буквы тетраэдра . 35 (35): 6503–6506. DOI : 10.1016 / s0040-4039 (00) 78257-8 .
  32. ^ Мори, Юджи; Асаи, Мотоя; Каваде, Дзюн-ичиро; Фурукава, Хироши (1995). «Полный синтез полиенового макролидного антибиотика роксатицина. II. Полный синтез роксатицина». Тетраэдр . 51 (18): 5315–5330. DOI : 10.1016 / 0040-4020 (95) 00215-т .
  33. ^ Рыхновский, Скотт Д .; Хой, Ребекка К. (1994-03-01). «Конвергентный синтез полиенового макролида (-) - роксатицина». Журнал Американского химического общества . 116 (5): 1753–1765. DOI : 10.1021 / ja00084a017 .
  34. ^ Лу, Ю; Ву, Сан Кук; Крише, Майкл Дж. (07.09.2011). «Полный синтез бриостатина 7 посредством гидрирования с образованием связи C – C» . Журнал Американского химического общества . 133 (35): 13876–13879. DOI : 10.1021 / ja205673e . PMC 3164899 . PMID 21780806 .  
  35. ^ Manaviazar, Сорайя; Фриджерио, Марк; Bhatia, Gurpreet S .; Hummersone, Marc G .; Алиев, Абиль Э .; Хейл, Карл Дж. (01.09.2006). «Энантиоселективный формальный тотальный синтез противоопухолевого макролида бриостатина 7». Органические буквы . 8 (20): 4477–4480. DOI : 10.1021 / ol061626i . PMID 16986929 . 
  36. ^ Кагеяма, Масанори; Тамура, Тадаши; Nantz, Michael H .; Робертс, Джон С .; Сомфаи, Питер; Whritenour, Дэвид С.; Масамунэ, Сатору (1 сентября 1990 г.). «Синтез бриостатина 7». Журнал Американского химического общества . 112 (20): 7407–7408. DOI : 10.1021 / ja00176a058 .
  37. ^ Фэн, Ю; Цзян, Синь; Де Брабандер, Джеф К. (2012-10-17). «Исследования в отношении уникального члена семьи Педеринов Псиберин: выяснение полной структуры, два альтернативных полного синтеза и аналоги» . Журнал Американского химического общества . 134 (41): 17083–17093. DOI : 10.1021 / ja3057612 . PMC 3482988 . PMID 23004238 .  
  38. ^ Чжоу, Цзинцзин; Гао, Боуэн; Сюй, Чжэншуан; Е, Тао (2016-06-08). «Полный синтез и стереохимическое определение каллиспонгиолида». Журнал Американского химического общества . 138 (22): 6948–6951. DOI : 10.1021 / jacs.6b03533 . PMID 27227371 .