Реакция Симмонса-Смита - это органическая хелетропная реакция с участием цинкорганического карбеноида, который реагирует с алкеном (или алкином ) с образованием циклопропана . [1] [2] [3] Он назван в честь Говарда Энсина Симмонса-младшего и Рональда Д. Смита . Он использует промежуточный продукт свободных радикалов метилен, который доставляется к обоим атомам углерода алкена одновременно, поэтому конфигурация двойной связи сохраняется в продукте, и реакция является стереоспецифической. [4]
Симмонс-Смит реакция | |
---|---|
Названный в честь | Говард Энсин Симмонс-младший Рональд Д. Смит |
Тип реакции | Реакция образования кольца |
Идентификаторы | |
Портал органической химии | Симмонс-Смит-реакция |
Идентификатор онтологии RSC | RXNO: 0000258 |
Таким образом, циклогексен , дииодметан и пара цинк-медь (как иодметилцинк иодид , ICH 2 ZnI) дают норкаран (бицикло [4.1.0] гептан). [5] [6]
Реакция Симмонса – Смита обычно предпочтительнее других методов циклопропанирования [7], однако она может быть дорогостоящей из-за высокой стоимости дииодметана. Были разработаны модификации, включающие более дешевые альтернативы, такие как дибромметан [8] или диазометан и йодид цинка . [9] Реакционную способность системы также можно повысить, используя модификацию Фурукавы, заменяя пару цинк-медь на диэтилцинк . [10]
Реакция Симмонса-Смита обычно подвержена стерическим эффектам , и поэтому циклопропанирование обычно происходит на менее затрудненной поверхности. [11] [12] Однако, когда гидроксизаместитель присутствует в субстрате рядом с двойной связью, цинк координируется с гидроксизаместителем, направляя цис- циклопропанирование в гидроксильную группу (что может не соответствовать циклопропанированию наиболее стерически доступная грань двойной связи): [13] Интерактивную трехмерную модель этой реакции можно увидеть на ChemTube3D .
Асимметричная реакция Симмонса – Смита.
Хотя асимметричные методы циклопропанирования на основе диазосоединений (см. Бисоксазолиновый лиганд ) существуют с 1966 года, асимметричная реакция Симмонса – Смита была введена в 1992 году [14] с реакцией коричного спирта с диэтилцинком , дииодметаном и хиральным дисульфонамидом в дихлорметане :
Гидроксильная группа является необходимым условием , выступающей в качестве якоря для цинка. Интерактивную 3D-модель подобной реакции [15] можно увидеть здесь (требуется java). В другом варианте этой реакции лиганд основан на салене, и добавлена кислота Льюиса DIBAL : [16]
Объем и ограничения
Ахирал Алкенес
Реакция Симмонса – Смита может быть использована для циклопропаната простых алкенов без осложнений. Нефункциональные ахиральные алкены лучше всего циклопропанировать с помощью модификации Фурукавы (см. Ниже), используя Et 2 Zn и CH 2 I 2 в 1,2-дихлорэтане . [17] Циклопропанирование алкенов, активированных электронодонорными группами, происходит быстро и легко. Например, простые эфиры енола, такие как триметилсилилокси- замещенные олефины, часто используются из-за получаемых высоких выходов. [18]
Несмотря на электроноакцепторную природу галогенидов , многие винилгалогениды также легко циклопропанируются, давая фтор-, бром- и йодзамещенные циклопропаны. [19] [20]
Циклопропанирование N- замещенных алкенов осложняется N- алкилированием как конкурирующим путем. Этого можно избежать, добавив защитную группу к азоту, однако добавление электроноакцепторных групп снижает нуклеофильность алкена, снижая выход. Использование высоко электрофильных реагенты , такие как CHFI 2 , вместо CH 2 I 2 , было показано , что увеличение урожайности в этих случаях. [21]
Полиены
Без присутствия направляющей группы на олефине наблюдается очень малая хемоселективность . [22] Однако алкен, который является значительно более нуклеофильным, чем любые другие, будет предпочтительнее. Например, циклопропанирование происходит очень избирательно по простым эфирам енола . [23]
Совместимость функциональных групп
Важным аспектом реакции Симмонса – Смита, который способствует ее широкому использованию, является ее способность использоваться в присутствии многих функциональных групп. Среди прочего, реакция, опосредованная галогеналкилцинком, совместима с алкинами , спиртами , простыми эфирами , альдегидами , кетонами , карбоновыми кислотами и их производными, карбонатами , сульфонами , сульфонатами , силанами и станнанами . Однако обычно наблюдаются некоторые побочные реакции.
Большинство побочных реакций происходит из-за кислотности по Льюису побочного продукта ZnI 2 . В реакциях, в которых образуются чувствительные к кислоте продукты, можно добавить избыток Et 2 Zn для удаления образующегося ZnI 2 с образованием менее кислого EtZnI. Реакцию также можно остановить пиридином , который удалит ZnI 2 и избыток реагентов. [24]
Метилирование гетероатомов также наблюдается в реакции Симмонса – Смита из-за электрофильности карбеноидов цинка. Например, использование избытка реагента в течение длительного времени реакции почти всегда приводит к метилированию спиртов. [25] Кроме того, Et 2 Zn и CH 2 I 2 реагируют с аллильными тиоэфирами с образованием илидов серы , которые впоследствии могут претерпевать 2,3-сигматропную перегруппировку и не будут циклопропанировать алкен в той же молекуле, если не будет избытка реактива Симмонса – Смита. используется. [26]
Модификации
Хотя реакция Симмонса – Смита часто обсуждается в ее основной форме, был предложен ряд модификаций как цинкового катализатора, так и добавленного углерода.
Модификация Фурукавы
Модификация Фурукавы включает замену пары цинк-медь на диалкилцинк, наиболее активным из которых оказался Et 2 Zn . Модификация была предложена в 1968 году как способ превратить катионно-полимеризуемые олефины, такие как простые виниловые эфиры, в их соответствующие циклопропаны. [27] Было также обнаружено, что он особенно полезен для циклопропанирования углеводов, будучи гораздо более воспроизводимым, чем другие методы. [28] Подобно немодифицированной реакции, модифицированная Фурукава реакция стереоспецифична и часто намного быстрее, чем немодифицированная реакция. Однако реагент Et 2 Zn пирофорен , и с ним следует обращаться осторожно. [29]
Модификация Шаретт
Модификация Шаретта заменяет CH 2 I 2, обычно обнаруживаемый в реакции Симмонса-Смита, на арилдиазосоединения, такие как фенилдиазометан , на Пути A. [30] При обработке стехиометрическими количествами галогенида цинка, цинкорганического соединения, аналогичного карбеноиду, описанному выше. производится. Он может реагировать почти со всеми алкенами и алкинами, включая стиролы и спирты. Это особенно полезно, так как немодифицированный Симмонс-Смит, как известно, депротонирует спирты. К сожалению, как показано на Пути B, промежуточное соединение также может реагировать с исходным диазосоединением, давая цис- или транс- 1,2-дифенилэтен. Кроме того, промежуточное соединение может реагировать со спиртами с образованием йодфенилметана, который может дополнительно вступать в реакцию S N 2 с образованием ROCHPh, как в Пути C.
Реагенты, не содержащие цинка.
Реагенты Симмонса-Смита, которые обладают сходными с цинком реакционными свойствами, хотя и не используются обычно, были приготовлены из соединений алюминия и самария в присутствии CH 2 IX. [31] С использованием этих реагентов аллиловые спирты и изолированные олефины могут быть избирательно циклопропанированы в присутствии друг друга. Йод- или хлорметилсамарий йодид в ТГФ является превосходным реагентом для селективного циклопропанирования аллилового спирта, предположительно направляемого хелатированием гидроксильной группы. [32] Напротив, использование реагентов на основе диалкил (иодметил) алюминия в CH 2 Cl 2 будет селективно циклопропанировать выделенный олефин. [33] Специфичность этих реагентов позволяет помещать циклопропаны в полиненасыщенные системы, в которых реагенты на основе цинка будут циклопропанатировать полностью и неселективно. Например, i -Bu 3 Al будет циклопропанатом гераниола в положении 6, тогда как Sm / Hg будет циклопропанатом в положении 2, как показано ниже.
Однако обе реакции требуют количества исходного соединения металла, близкого к стехиометрическому, и Sm / Hg необходимо активировать высокотоксичным HgCl 2 .
Использование в синтезе
В большинстве современных приложений реакции Симмонса – Смита используется модификация Фурукавы. Ниже перечислены наиболее актуальные и надежные приложения.
Вставка для образования γ-кетоэфиров
Циклопропановый промежуточный продукт, модифицированный Фурукавой, образуется при синтезе γ-кетоэфиров из β-кетоэфиров. Симмонса-Смита реагент связывается сначала к карбонильной группе , а затем к альфа- углерода от псевдо- енольной , что первые формы реакции. Этот второй реагент образует промежуточный циклопропил, который быстро фрагментируется с образованием продукта. [34] [35]
Образование амидоспиро [2.2] пентанов из алленамидов
Модифицированная Фурукава реакция Симмонса-Смита циклопропанирует обе двойные связи в алленамиде с образованием амидоспиро [2.2] пентанов , включающих два циклопропильных кольца с одним атомом углерода. Также образуется продукт моноциклопропанирования. [36] [37]
Синтез натуральных продуктов
Рассмотрены реакции циклопропанирования в синтезе природных продуктов . [38] β-лактамаз ингибитора циластатина дает поучительный пример Симмонс-Смит в реакционной способности природного синтеза продуктов. Аллил заместитель на исходном материале Симмонса-Смита циклопропанировали, и карбоновой кислоты , затем удаляют защитную группу с помощью озонолиза с образованием предшественника .
Употребление наркотиков
- GSK1360707F
- Ропаникант [39]
Рекомендации
- ↑ Говард Энсин Симмонс-младший ; Смит, Р. Д. (1958). «Новый синтез циклопропанов из олефинов». Варенье. Chem. Soc. 80 (19): 5323–5324. DOI : 10.1021 / ja01552a080 .
- ^ Симмонс, HE; Смит, Р. Д. (1959). «Новый синтез циклопропанов». Варенье. Chem. Soc. 81 (16): 4256–4264. DOI : 10.1021 / ja01525a036 .
- ^ Денис, JM; Жирар, JM; Кониа, Дж. М. (1972). «Улучшенные реакции Симмонса – Смита». Синтез . 1972 (10): 549–551. DOI : 10,1055 / с-1972-21919 .
- ^ Шаретт, AB; Бошемин, А. (2001). Реакция циклопропанирования Симмонса-Смита . Орг. Реагировать. 58 . п. 1. doi : 10.1002 / 0471264180.or058.01 . ISBN 978-0471264187.
- ^ Смит, Р. Д.; Симмонс, HE "Norcarane" . Органический синтез .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ); Сборник , 5 , с. 855
- ^ Ито, Й .; Fujii, S .; Накатуска, М .; Кавамото, Ф .; Саегуса Т. (1988). «Расширение одноуглеродного кольца циклоалканонов до конъюгированных циклоалкенонов: 2-циклогептен-1-он» . Органический синтез .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ); Сборник , 6 , с. 327
- ^ Клейден, Джонатан ; Гривс, Ник; Уоррен, Стюарт ; Уотерс, Питер (2001). Органическая химия (1-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-850346-0.Стр. Решебника 1067
- ^ Фабиш, Бодо; Митчелл, Теренс Н. (1984). «Недорогая модификация реакции Симмонса-Смита: образование бромметилцинка бромида по данным ЯМР-спектроскопии». Журнал металлоорганической химии . 269 (3): 219–221. DOI : 10.1016 / 0022-328X (84) 80305-8 .
- ^ Виттиг, Георг; Винглер, Франк (1 августа 1964 г.). "Über methylenierte Metallhalogenide, IV. Cyclopropan-Bildung aus Olefinen mit бис-галогенметил-цинк". Chemische Berichte . 97 (8): 2146–2164. DOI : 10.1002 / cber.19640970808 .
- ^ Furukawa, J .; Kawabata, N .; Нисимура, Дж. (1968). «Синтез циклопропанов реакцией олефинов с диалкилцинком и йодистым метиленом». Тетраэдр . 24 (1): 53–58. DOI : 10.1016 / 0040-4020 (68) 89007-6 .
- ^ Симмонс, HE; и другие. (1973). Орг. Реагировать. (Рассмотрение). 20 : 1. Отсутствует или пусто
|title=
( справка ) - ^ Girard, C .; Кониа, Дж. М. (1978). J. Chem. Res. (S) (Обзор): 182. Отсутствует или пусто
|title=
( справка ) - ^ Пол А. Грико; Томей Огури; Чиа-Лин Дж. Ван и Эрик Уильямс (1977). «Стереохимия и полный синтез (±) -ивангулина». J. Org. Chem. 42 (25): 4113–4118. DOI : 10.1021 / jo00445a027 .
- ^ Хидейо Такахаси, Масато Ёсиока, Масадзи Оно и Сусуму Кобаяши (1992). «Каталитическая энантиоселективная реакция с использованием C2-симметричного дисульфонамида в качестве хирального лиганда: циклопропанирование аллильных спиртов Et2Zn-CH2I2-дисульфонамидной системой». Буквы тетраэдра . 33 (18): 2575–2578. DOI : 10.1016 / S0040-4039 (00) 92246-9 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Ван, Дао; Лян, Юн; Ю, Чжи-Сян (2011). "Изучение функциональной теории плотности механизма и происхождения стереоселективности в асимметричном циклопропанировании Симмонса-Смита с хиральным диоксаборолановым лигандом Шаретта". Журнал Американского химического общества . 133 (24): 9343–9353. DOI : 10.1021 / ja111330z . PMID 21627114 .
- ^ Хироаки Ситама и Цутому Кацуки (2008). "Асимметричная реакция Симмонса-Смита аллиловых спиртов с кислотой Льюиса Al / N основанием Льюиса бифункциональным катализатором Al (Salalen)". Энгью. Chem. Int. Эд. 47 (13): 2450–2453. DOI : 10.1002 / anie.200705641 . PMID 18288666 .
- ^ Дания, SE; Эдвардс, JP (1991). «Сравнение реагентов циклопропанирования (хлорметил) - и (йодметил) цинка». J. Org. Chem . 56 (25): 6974–6981. DOI : 10.1021 / jo00025a007 .
- ^ Руботтом, GM; Лопес, Мичиган (1973). «Реакция эфиров триметилсилил енола с реагентом Симмонса-Смита. Легкий синтез триметилсилилциклопропиловых эфиров и циклопропанолов». J. Org. Chem . 38 (11): 2097–2099. DOI : 10.1021 / jo00951a032 .
- ^ Морикава, Т .; Sasaki, H .; Мори, К .; Широ, М .; Taguchi, T .; Morikawa, T .; Sasaki, H .; Мори, К .; Широ, М .; Тагучи, Т. Симмонс-Смит Реакции производных фтораллилового спирта. Chem. Pharm. Бык. (Токио) 1992, 40 (12), 3189.
- ^ Пирс, E .; Coish, Получение PD и циклопропанирование 2- и 3-йодалк-2-ен-1-Ols: синтез функционализированных стереодетифицированных йодоциклопропанов. Синтез 1995, 1995 (1), 47–55.
- ^ Gagnon, JL; Jr, WWZ Синтез цис-1,5-диметил-2,4-динитро-2,4-диазабицикло [3.1.0] гексан-3-она и цис-1,5-диметил-2,4-динитро-2 , 4-диазабицикло [3.2.0] гептан-3-он. Synth. Commun. 1996, 26 (4), 837–845.
- ^ Фридрих, ЕС; Нияти-Ширходаи, Ф. (1991). «Региоселективность и эффекты растворителей в циклопропанировании алкадиенов». J. Org. Chem . 56 (6): 2202–2205. DOI : 10.1021 / jo00006a044 .
- ^ Lee, J .; Kim, H .; Ча, JK (1995). «Диастереоселективный синтез цис-1,2-диалкенилциклопропанолов и последующая перегруппировка Oxy-Cope». Варенье. Chem. Soc . 117 (39): 9919–9920. DOI : 10.1021 / ja00144a022 .
- ^ Денис, JM; Girard, C .; Кониа, Дж. М. Улучшенные реакции Симмонса-Смита. Синтез 1972, 1972 (10), 549–551.
- ^ Такакис, И.М.; Родос, Й.Е. (1978). «Циклопропанирование некоторых простых олефиновых соединений. Образование побочных продуктов в избытке реагента Симмонса-Смита». J. Org. Chem . 43 (18): 3496–3500. DOI : 10.1021 / jo00412a017 .
- ^ Cohen, T .; Косарыч, З. (1982). "Полная регио- и стереоспецифичность в катализируемых кислотой Льюиса реакциях Дильса-Альдера (Z) -2-метокси-1- (фенилтио) -1,3-бутадиенов. Преобразование CS-конфигурации аддукта в CC-конфигурацию при аллильное положение за счет [2,3] сигматропной перегруппировки ». J. Org. Chem. 47 (20): 4005–4008. DOI : 10.1021 / jo00141a047 .
- ^ Фурукава, Дж; Кавабата, Н. Нисимура, Дж (1968). «Синтез циклопропанов реакцией олефинов с диалкилцинком и йодистым метиленом». Тетраэдр . 24 (1): 53–58. DOI : 10.1016 / 0040-4020 (68) 89007-6 .
- ^ Холтон, Б. (2000). Достижения в напряженных и интересных органических молекулах, Том 8 . Стэмфорд, Ct: Press Inc., стр. 115. ISBN 978-0-7623-0631-2.
- ^ «Паспорт безопасности материалов для диэтилцинка» (PDF) . Дата обращения 10 мая 2017 .
- ^ Левеск, Эрик; Goudreau, Sébastien R .; Б. Шарет, Андре Б. (2014). «Улучшенная реакция Симмонса – Смита, катализируемая цинком: доступ к различным 1,2,3-тризамещенным циклопропанам». Органические буквы . 16 (5): 1490–1493. DOI : 10.1021 / ol500267w . PMID 24555697 .
- ^ Роджер, Адамс (2001). Органические реакции Том 58 . Нью-Йорк: Wiley, J., стр. 9–10. ISBN 978-0-471-10590-9.
- ^ Molander, GA; Харринг, LS (1989). "Циклопропанирование аллиловых спиртов с помощью самария". J. Org. Chem . 54 (15): 3525–3532. DOI : 10.1021 / jo00276a008 .
- ^ Maruoka, K .; Fukutani, Y .; Ямамото, Х. (1985). «Триалкилалюминий-алкилиденйодид. Мощный агент циклопропанирования с уникальной селективностью». J. Org. Chem . 50 (22): 4412–4414. DOI : 10.1021 / jo00222a051 .
- ^ Бхогадхи, Яшода; Зерчер, Чарльз (2014). «Дополнение для обсуждения: Образование γ-кетоэфиров из β-кетоэфиров: метил-5,5-диметил-4-оксогексаноат». Органический синтез . 91 : 248–259. DOI : 10.15227 / orgsyn.091.0248 .
- ^ Ронсхайм, Мэтью; Хильгенкамп, Рамона; Зерчер, Чарльз (2002). Образование γ-кетоэфиров из β-кетоэфиров: метил-5,5-диметил-4-оксогексаноат (PDF) . Органический синтез . 79 . п. 146. DOI : 10.1002 / 0471264180.os079.18 . ISBN 978-0471264224.
- ^ Тео, Юн-Чуа; Хсунг, Ричард (2014). «Приложение для обсуждения: Практический синтез новых хиральных алленамидов: (R) -4-фенил-3- (1,2-пропадиенил) оксазолидин-2-он». Органический синтез . 91 : 12–26. DOI : 10.15227 / orgsyn.091.0012 .
- ^ Xiong, H; Трейси, М; Поганка, Т; Малдер, Дж; Хсунг, Р. (2005). «ПРАКТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ НОВЫХ ХИРАЛЬНЫХ АЛЛЕНАМИДОВ: (R) -4-ФЕНИЛ-3- (1,2-ПРОПАДИЕНИЛ) ОКСАЗОЛИДИН-2-ОН (2-Оксазолидинон, 4-фенил-3- (1,2-пропадиенил) -, (4R) -) " . Органический синтез . 81 : 147–156. DOI : 10.15227 / orgsyn.081.0147 .
- ^ Дональдсон, Уильям (8 октября 2001 г.). «Синтез циклопропансодержащих натуральных продуктов». Тетраэдр . 57 (41): 8589. DOI : 10.1016 / s0040-4020 (01) 00777-3 .
- ^ «Синтез СУВН-911». Синфакты . 16 (06): 0626. 2020. doi : 10.1055 / s-0040-1707534 . ISSN 1861-1958 .
Внешние ссылки
- Реакция Симмонса – Смита на портале органической химии