stringtranslate.com

2,3-перегруппировка Виттига

Перегруппировка [2,3]-Виттига представляет собой превращение аллилового эфира в гомоаллиловый спирт посредством согласованного перициклического процесса . Поскольку реакция согласованная, она демонстрирует высокую степень стереоконтроля и может быть использована на ранних этапах синтетического пути для установления стереохимии. Однако перегруппировка Виттига требует строго основных условий, поскольку карбанионный промежуточный продукт является существенным. Перегруппировка [1,2]-Виттига представляет собой конкурентный процесс. [1]

Введение

[2,3] -Сигматропные перегруппировки происходят для различных групп X и Y (см. ниже). Когда X является карбанионом , а Y является алкоксидом , перегруппировка называется перегруппировкой [2,3]-Виттига, а продуктами являются пент-1-ен-5-олы. Перегруппировка [1,2]-Виттига, которая производит изомерные пент-5-ен-1-олы, является конкурентным процессом, который происходит при высоких температурах. [2] Благодаря высокой атомной экономичности и стереоселективности [2,3]-перегруппировки она приобрела значительную синтетическую полезность. Карбанион образуется путем прямого литиирования умеренно кислых субстратов, трансметаллирования олова или восстановительного литиирования O,S-ацеталей. Стереоселективные методы, использующие хиральные исходные материалы, использовались для осуществления либо асимметричной индукции, либо простого диастереоселектива [3]

(1)

Механизм и стереохимия

Преобладающий механизм

После образования карбаниона перегруппировка [2,3]-Виттига происходит быстро и селективно при низких температурах. Однако, если реакционная смесь достигает температур выше −60 °C, то [1,2]-перегруппировка становится конкурентной. [4]

(2)

Постулируемое переходное состояние обладает пятичленной, похожей на конверт структурой. [5] Группа, присоединенная к карбаниону (G), может занимать либо псевдоэкваториальное, либо псевдоаксиальное положение, хотя первое обычно предпочтительнее. Большие заместители с другой стороны эфирного кислорода предпочитают занимать экзо положение (R E ), чтобы избежать напряжения A 1,3 . Эти ограничения приводят к предпочтению син продукта из ( Z ) изомеров и анти продуктов из ( E ) изомеров; однако известны некоторые исключения из этого правила. [6]

(3)

Стереоселективные варианты

Стереоселективные варианты перегруппировки [2,3]-Виттига используют три стратегии: диастереоселекция на основе существующего, установленного стереоцентра, размещение хирального вспомогательного вещества на исходном материале, конфигурация которого не изменяется реакцией, и использование хирального основания. Стратегия относительного диастереоселекции хорошо работает только для ограниченного числа групп G, но обычно приводит к высоким выходам, поскольку не требуется удалять или модифицировать хиральную вспомогательную группу. Стереоцентр напротив карбаниона обычно должен быть третичным (а не четвертичным), чтобы обеспечить размещение самого большого заместителя в позиции R E. [ 7]

(4)

Подход асимметричной индукции основан на стереоцентрах, уже установленных в исходном материале, которые не затронуты реакцией (хиральные вспомогательные вещества). Наибольший успех был достигнут путем размещения этих стереоцентров либо в группе G [8], либо в заместителе, присоединенном к концу двойной связи. [9] Диастереомерные соотношения, превышающие 90:10, являются обычными для этих реакций; однако удаление хирального вспомогательного вещества иногда затруднено. [10]

(5)

Использование хиральных оснований в некоторых случаях позволило получить энантиообогащенные продукты перегруппировки, [11] хотя этот метод, по-видимому, не является общим. Энантиоселективность в этих реакциях часто низкая, что позволяет предположить, что связь между сопряженной кислотой основания и перегруппировывающим карбанионом, вероятно, слабая.

(6)

Область применения и ограничения

Разнообразие аллильных эфиров подвергается перегруппировке Виттига — фундаментальным требованием является способность генерировать соответствующий карбанион в субстрате. Для этого требуются либо кислотные водороды, либо восстанавливаемая функциональная группа, либо связь углерод-металл. Исторически для подкисления α-положения использовались алкенильные , алкинильные и фенильные группы. Свободные терминальные алкины допустимы, хотя выходы выше при использовании алкинов, защищенных силилом. [12]

(7)

Когда алкен используется в качестве анион-стабилизирующей группы G, возникают вопросы селективности относительно сайта карбаниона. Анион-стабилизирующие группы, такие как (триметил)силил или метилтио, обеспечивают по существу полную селективность сайта. [13]

(8)

Карбонильные группы также могут использоваться в качестве анион-стабилизирующей группы; карбонильные группы особенно полезны для асимметричных перегруппировок, в которых используются хиральные вспомогательные вещества. [14]

(9)

Высокоэнантиоселективный метод с использованием комплексов карбонила хрома включает использование подкисленного фенильного кольца в качестве анионостабилизирующей группы. [15]

(10)

То, что субстрат должен содержать кислотные водороды, соседствующие с эфирным кислородом, было существенным ограничением исходной реакции. Таким образом, разработка методов трансметаллирования, которые позволили селективно генерировать карбанионы из связей углерод-олово, представляла собой глубокий методологический прогресс. В результате резко расширился спектр групп, которые могли быть присоединены к анионному центру. [6]

(11)

Синтетические приложения

Продуктами перегруппировки [2,3]-Виттига бис(аллильных) эфиров являются 1,5-диен-3-олы. Эти субстраты могут подвергаться перегруппировке окси-Копа при депротонировании , давая δ,ε-ненасыщенные карбонилы. Эта тандемная сигматропная стратегия была использована в синтезе некоторых природных продуктов, включая бревикомин и оксокринол. [16]

(12)

Вариации

Одной из разновидностей перегруппировки 2,3-Виттига является перегруппировка Виттига-Стилла [17]

Условия и порядок проведения эксперимента

Типичные условия

Перегруппировки должны проводиться при температурах ниже −60 °C, чтобы избежать конкурентной [1,2]-перегруппировки. Обычно для перегруппировки достаточно простой обработки субстрата н -бутиллитием. Реакции с участием бутиллития следует проводить в атмосфере азота или аргона при строгом исключении воды.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Накаи, Т.; Миками, К. (2004). «Перегруппировка [2,3]-Виттига». Органические реакции . doi :10.1002/0471264180.or046.02. ISBN 0471264180.
  2. ^ Болдуин, Дж. Э.; Патрик, Дж. Э. (1971). «Стереохимия [2,3]-сигматропных реакций. Перегруппировка Виттига». J. Am. Chem. Soc . 93 (14): 3556. doi :10.1021/ja00743a060.
  3. ^ Накаи, Т.; Миками, К.; Тая, С.; Фудзита, И. (1981). «[2,3]-Перегруппировка Виттига несимметричных бис-аллиловых эфиров. Простой метод регио- и стереоселективного синтеза 1,5-диен-3-олов». J. Am. Chem. Soc . 103 (21): 6492. doi :10.1021/ja00411a038.
  4. ^ Шолкопф, У.; Фелленбергер, К.; Ризк, М. (1970). «1.2-Wanderungen zum Atom mit freiem Elektronenpaar, VIII.ortho-Isomerisation bei anionisierten Äthern und Wanderungsmechanismus eines Propargyl-Restes bei der Wittig-Umlagerung». Юстус Либигс Энн. Хим . 734 : 106–115. дои : 10.1002/jlac.19707340111.
  5. ^ Миками, К.; Кимура, И.; Киши, Н.; Накаи, Т. (1983). «Ациклический диастереоселективный отбор сигматропной перегруппировки [2,3]-Виттига ряда изомерных кротиловых эфиров. Концептуальная модель геометрии переходного состояния». J. Org. Chem . 48 (2): 279. doi :10.1021/jo00150a033.
  6. ^ ab Still, WC; Mitra, A. (1978). "Высокостереоселективный синтез Z-тризамещенных олефинов с помощью [2,3]-сигматропной перегруппировки. Предпочтение псевдоаксиально замещенному переходному состоянию". J. Am. Chem. Soc . 100 (6): 1927. doi :10.1021/ja00474a049.
  7. ^ Sayo, N.; Azuma, K.; Mikami, K.; Nakai, T. (1984). «Ациклический стереоконтроль с помощью асимметричной [2,3]-перегруппировки Виттига с высокой энантио- и эритроселективностью и его использование в хиральном синтезе феромонов насекомых». Tetrahedron Lett . 25 (5): 565. doi :10.1016/S0040-4039(00)99939-8.
  8. ^ Миками, К.; Фудзимото, К.; Касуга, Т.; Накаи, Т. (1984). «Асимметричная [2,3] сигматропная перегруппировка Виттига с участием хирального азаенолата в качестве мигрирующего конца. Простой синтез (+)-веррукаринолактона». Тетраэдр Летт . 25 (52): 6011. doi :10.1016/S0040-4039(01)81746-9.
  9. ^ Припке, Х.; Брукнер, Р.; Хармс, К. (1990). «Асимметричная индукция в перегруппировке Виттига-Стилла эфиров, содержащих аллильный стереоцентр – диастереоконтроль аллильным азотом». Chem. Ber . 123 (3): 555. doi :10.1002/cber.19901230323.
  10. ^ Paquette, LA; Wright, J.; Drtina, GJ; Roberts, RA (1987). "Энантиоспецифический полный синтез природной (−)-ретигерановой кислоты a и двух кандидатов (−)-ретигерановой кислоты B". J. Org. Chem . 52 (13): 2960. doi :10.1021/jo00389a070.
  11. ^ Маршалл, JA; Лебретон, Дж. (1988). «Энантиоселективный синтез макроциклических пропаргиловых спиртов с помощью [2,3] сокращения кольца Виттига. Синтез (+)-аристолактона и предшественников цембраноидов». J. Am. Chem. Soc . 110 (9): 2925. doi :10.1021/ja00217a039.
  12. ^ Кастедо, Л.; Гранха, младший; Моурино, А. (1985). «(2,3)-Сигматропные перегруппировки Виттига в синтезе стероидов. Новый стереоконтролируемый подход к стероидным боковым цепям на C-20». Тетраэдр Летт . 26 (40): 4959. doi :10.1016/S0040-4039(00)94997-9.
  13. ^ Миками, К.; Киши, Н.; Накаи, Т. (1989). «Региоконтроль, направляемый кремнием в перегруппировках Виттинга бис-аллиловых эфиров и аллилпропаргиловых эфиров». Chem. Lett . 18 (9): 1683–1686. doi :10.1246/cl.1989.1683.
  14. ^ Takahashi, O.; Mikami, K.; Nakai, T. (1987). "Асимметричная [2,3]-перегруппировка Виттига с участием хирального эфирного енолятного конца. Хиральный синтез производных эритро-.ALPHA.-гидрокси-.BETA.-алкилкарбоновой кислоты". Chem. Lett . 16 (1): 69–72. doi : 10.1246/cl.1987.69 .
  15. ^ Uemura, M.; Nishimura, H.; Minami, T.; Hayashi, Y. (1991). "(.eta.6-Arene)chromium complexs in organic synthesis: Synthesis of (.+-.)-dihydroxyserrulatic acid". J. Am. Chem. Soc . 113 (14): 5402. doi :10.1021/ja00014a036.
  16. ^ Миками, К.; Накаи, Т. (1982). «Применение тандемной перегруппировки (2,3)-Виттиг-окси-Копе для синтеза экзо-бревикомина и оксокринола. Область применения и ограничения сигматропных последовательностей как метода синтеза δ,ε-ненасыщенных кетонов». Chem. Lett . 11 (9): 1349–1352. doi :10.1246/cl.1982.1349.
  17. ^ Райчек Лукас, Худлицки Томас (2017). «Применение перегруппировки Виттига-Стилла в органическом синтезе». Angewandte Chemie International Edition . 56 (22): 6022–6066. doi :10.1002/anie.201611329. PMID  28211171.