stringtranslate.com

Перестройка Коупа

Перегруппировка Копа — это широко изученная органическая реакция , включающая [3,3]-сигматропную перегруппировку 1,5- диенов . [1] [2] [3] [4] Она была разработана Артуром С. Копом и Элизабет Харди . Например, 3-метил-гекса-1,5-диен, нагретый до 300 °C, дает гепта-1,5-диен.

Перегруппировка Копа 3-метил-гекса-1,5-диена
Перегруппировка Копа 3-метил-гекса-1,5-диена

Перегруппировка Коупа приводит к появлению флюкциональных состояний молекул в семействе буллваленов .

Механизм

Перегруппировка Копа является прототипическим примером согласованной сигматропной перегруппировки. Она классифицируется как [3,3]-сигматропная перегруппировка с символом Вудворда–Хоффмана [ π 2 s + σ 2 s + π 2 s ] и, следовательно, термически разрешена. Иногда полезно думать о ней как о прохождении через переходное состояние, энергетически и структурно эквивалентное дирадикалу , хотя дирадикал обычно не является истинным промежуточным состоянием (минимум потенциальной энергии). [5] Проиллюстрированное здесь переходное состояние кресла является предпочтительным в системах с открытой цепью (как показали эксперименты Деринга-Рота). Однако конформационно ограниченные системы, такие как цис -1,2-дивинилциклопропаны, могут подвергаться перегруппировке в конформации лодки.

В настоящее время общепризнано, что большинство перегруппировок Копе следуют разрешенному согласованному маршруту через ароматическое переходное состояние Хюккеля и что дирадикальное промежуточное соединение не образуется. Однако согласованная реакция часто может быть асинхронной, и электронно-возмущенные системы могут иметь значительный дирадикальный характер в переходном состоянии. [6] Ниже представлена ​​репрезентативная иллюстрация переходного состояния перегруппировки Копе электронно-нейтрального гекса-1,5-диена . Здесь можно увидеть, что две π-связи разрываются, в то время как образуются две новые π-связи, и одновременно разрывается σ-связь, в то время как образуется новая σ-связь. В отличие от перегруппировки Кляйзена , перегруппировки Копе без снятия напряжения или электронного возмущения часто близки к термически нейтральным и, следовательно, могут достигать лишь частичной конверсии из-за недостаточно благоприятной константы равновесия . В случае гекса-1,5-диена перегруппировка вырожденная (продукт идентичен исходному веществу), поэтому K = 1 по необходимости.

В асимметричных диенах часто необходимо учитывать стереохимию, которую в случае перициклических реакций, таких как перегруппировка Коупа, можно предсказать с помощью правил Вудворда–Хоффмана и учета предпочтительности геометрии переходного состояния кресла.

Примеры

Перегруппировка широко используется в органическом синтезе. Она является симметрией -разрешенной, когда она супрафациальна для всех компонентов. Переходное состояние молекулы проходит через переходное состояние типа лодки или кресла. Примером перегруппировки Коупа является расширение циклобутанового кольца до циклоокта-1,5-диенового кольца:

В этом случае реакция должна пройти через переходное состояние ванны , чтобы образовались две цис- двойные связи . Транс-двойная связь в кольце была бы слишком напряженной . Реакция происходит в термических условиях. Движущей силой реакции является потеря напряжения циклобутанового кольца.

Органокаталитическая перегруппировка Копе была впервые описана в 2016 году. В этом процессе используется альдегидзамещенный 1,5-диен, что позволяет достичь «иминиевого катализа» с использованием гидразидного катализатора и достичь умеренных уровней энантиоселективности (до 47% ее). [7]

Ряд ферментов катализируют перегруппировку Коупа, хотя в природе ее возникновение встречается редко. [8] [9]

Перегруппировка Окси-Коуп и родственные варианты

В перегруппировке окси-Коупа гидроксильная группа присоединяется к С3 , образуя еналь или енон после кето-енольной таутомерии промежуточного енола. [10] [11] [12]

Перегруппировка Окси-Коуп
Перегруппировка Окси-Коуп

В своей первоначальной реализации реакция окси-Коупа требовала высоких температур. Последующие работы показали, что соответствующие алкоксиды калия перестраивались быстрее на 10 10 до 10 17 . [13] Благодаря этому нововведению реакция хорошо протекает при комнатной температуре или даже при 0 °C. Обычно для получения диссоциированного алкоксида калия используются гидрид калия и 18-краун-6 : [14]

Диастереомер исходного материала , показанного выше с экваториальной винильной группой, не реагирует, что свидетельствует о согласованной природе этой реакции. Тем не менее, переходное состояние реакции, как полагают, имеет высокую степень бирадикального характера. Следовательно, анион-ускоренная окси-Cope реакция может протекать с высокой эффективностью даже в системах, которые не допускают эффективного орбитального перекрытия , как показано на ключевом этапе синтеза перипланона B : [15]

Пример из [Стюарт Шрайбер]
Пример из [Стюарт Шрайбер]

Соответствующие нейтральные окси-копе- и силокси-копе-перегруппировки не дали результатов, приведя только к продуктам элиминирования при 200 °C.

Другой разновидностью перегруппировки Копе являются аза-перегруппировки Копе .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Артур С. Коуп ; Элизабет М. Харди ; J. Am. Chem. Soc. 1940 , 62 , 441.
  2. ^ Rhoads, SJ; Raulins, NR; Org. React. 1975 , 22 , 1–252. (Обзор)
  3. ^ Хилл, РК; Compr. Org. Synth. 1991 , 5 , 785–826.
  4. ^ Уилсон, SR; Org. React. 1993 , 43 , 93–250. (Обзор)
  5. ^ Майкл Б. Смит и Джерри Марч: Продвинутая органическая химия Марча, стр. 1659-1673. John Wiley & Sons, 2007 ISBN  978-0-471-72091-1
  6. ^ Уильямс, Р. В., Chem. Rev. 2001, 101 (5), 1185–1204.
  7. ^ Калдре, Дайнис; Глисон, Джеймс Л. (2016). «Органокаталитическая перегруппировка копе». Angewandte Chemie International Edition . 55 (38): 11557–11561. doi :10.1002/anie.201606480. ISSN  1521-3773. PMID  27529777.
  8. ^ Тан, Сюэке; Сюэ, Цзин; Ян, Юньюнь; Ко, Цзы-Пин; Чен, Чин-Ю; Дай, Лунхай; Го, Рей-Тин; Чжан, Юнхуэй; Чен, Чун-Чи (2019). «Структурные данные о кальциевой зависимости стигциклаз». РСК Прогресс . 9 (23): 13182–13185. дои : 10.1039/C9RA00960D. ISSN  2046-2069. ПМК 9063808 . ПМИД  35520811. 
  9. ^ Тан, Ман-Чэн; Цзоу, Йи; Ватанабэ, Кэндзи; Уолш, Кристофер Т.; Тан, Йи (2017-04-26). «Окислительная циклизация в биосинтезе природных продуктов». Chemical Reviews . 117 (8): 5226–5333. doi :10.1021/acs.chemrev.6b00478. ISSN  0009-2665. PMC 5406274 . PMID  27936626. 
  10. ^ Синтез кетонов термической изомеризацией 3-гидрокси-1,5-гексадиенов. Перегруппировка оксикопа Джером А. Берсон, Мейтленд Джонс, , младший J. Am. Chem. Soc. 1964 ; 86(22); 5019–5020. doi :10.1021/ja01076a067
  11. ^ Поэтапные механизмы в перегруппировке оксикопе Джером А. Берсон и Мейтленд Джонс, стр. 5017 – 5018; J. Am. Chem. Soc. 1964 ; doi :10.1021/ja01076a066
  12. ^ Кэри, Фрэнсис А.; Сандберг, Ричард Дж. (2007). Advanced Organic Chemistry: Часть B: Реакции и синтез (5-е изд.). Нью-Йорк: Springer. С. 555–556. ISBN 978-0387683546.
  13. ^ Кэри, Фрэнсис А.; Сандберг, Ричард Дж. (2007). Advanced Organic Chemistry: Часть B: Реакции и синтез (5-е изд.). Нью-Йорк: Springer. С. 556. ISBN 978-0387683546.
  14. ^ Эванс, ДА; Голоб, АМ (1975). «[3,3]Сигматропные перегруппировки 1,5-диеновых алкоксидов. Мощные ускоряющие эффекты алкоксидного заместителя». Журнал Американского химического общества . 97 (16): 4765–4766. doi :10.1021/ja00849a054.
  15. ^ Шрайбер, Стюарт Л.; Сантини, Конрад (1984). «Циклобутеновый мостовой олефиновый путь к половому феромону американских тараканов, перипланону-B». Журнал Американского химического общества . 106 (14): 4038–4039. doi :10.1021/ja00326a028.