stringtranslate.com

Синтез Кори–Хауса

Синтез Кори –Хауса (также называемый реакцией Кори–Познера–Уайтсайдса–Хауса и другими перестановками) представляет собой органическую реакцию , которая включает реакцию диорганилкупрата лития ( ) с органическим галогенидом или псевдогалогенидом ( ) с образованием нового алкана , а также плохо определенных видов органомедного соединения и (псевдо)галогенида лития в качестве побочных продуктов. [1] [2] [3]

Li + [R–Cu–R] −  + R ′ –X → R–R ′ + «R–Cu» + LiX

В принципе, эквивалент карбаниона, такой как литийорганический или реактив Гриньяра , может реагировать напрямую (без меди) с алкилгалогенидом в реакции нуклеофильного замещения с образованием новой связи углерод-углерод. Однако, помимо использования ацетиленидов металлов в качестве нуклеофилов, такой процесс редко хорошо работает на практике из-за обмена металл-галоген и/или образования больших количеств побочных продуктов восстановления или элиминирования. [4] В качестве решения этой проблемы реакция Кори-Хауса представляет собой общий и высокопродуктивный метод соединения двух алкильных групп или алкильной группы и арильной группы.

Объем

Область применения синтеза Кори-Хауса исключительно широка, и ряд диорганилкупратов лития (R 2 CuLi, R = 1°, 2° или 3° алкил , арил или алкенил ) и органил(псевдо)галогенидов (RX, R = метил , бензильный , аллильный , 1° или циклический 2° алкил, арил или алкенил и X = Br, I, OTs или OTf ; X = Cl является маргинальным) будут подвергаться связыванию в качестве партнеров нуклеофильного и электрофильного связывания соответственно. [5] [6] Реакция обычно протекает при комнатной температуре или ниже в эфирном растворителе. Благодаря широкому диапазону применимых партнеров связывания, толерантности к функциональным группам и простоте эксплуатации синтез Кори-Хауса является мощным и практичным инструментом для синтеза сложных органических молекул. Однако, как ограничения, затрудненные (2° или 3°) алкилгалогениды, как правило, являются неудачными или малопродуктивными субстратами для синтеза Кори-Хауса. Кроме того, алкинилкупраты, как правило, инертны в обычных условиях сочетания. Ковка арильных связей также неэффективна и гораздо более эффективно достигается с использованием палладиевого катализа .

Процесс и механизм реакции

Синтезу Кори-Хауса предшествуют два предварительных шага для приготовления необходимого реагента Гилмана из алкилгалогенида. На первом шаге алкилгалогенид обрабатывается металлическим литием в сухом эфире для приготовления алкиллитиевого реагента RLi. Исходным алкилгалогенидом для шага литиирования может быть первичный, вторичный или третичный алкилхлорид, бромид или иодид:

R–X + 2 Li° → RLi + Li + X –

На втором этапе диалкилкупрат лития , также известный как реагент Гилмана (названный в честь Генри Гилмана из Университета штата Айова ), получают из алкиллития путем обработки иодидом меди (I) (CuI) в реакции трансметаллирования:

2 RLi + CuI → Li + [R–Cu–R] – + LiI

Если использование алкиллитиевых реагентов невозможно из-за несовместимости функциональных групп, то в качестве альтернативы для приготовления медьорганического реагента можно рассматривать трансметаллирование из других металлов (например, Mg, Zn, Al, B).

Процесс синтеза Кори-Хауса представляет собой реакцию между органомедным реагентом, обычно диалкилкупратом лития, как приготовлено выше, и вторым алкил(псевдо)галогенидом или арилиодидом. Это приводит к образованию связи C–C между двумя органическими фрагментами:

Li + [R–Cu–R] – + R'–X → R–R' + "RCu" + LiX

Из стехиометрии очевидно, что один эквивалент группы R теряется в виде плохо охарактеризованного алкилмедного вида (вероятно, полимерного; обычно преобразуется в RH при водной обработке) в наиболее распространенной форме синтеза Кори–Хауса. Чтобы избежать этого в случаях, когда R является ценным или сложным фрагментом, можно приготовить и использовать вместо него реагент (R)(R U )CuM, где R U является непереносимым фиктивным лигандом (например, R U = циано, алкинил, 2-тиенил и т. д.).

Если R и R' различны, получается только перекрестное произведение R–R'; R–R или R'–R' не образуются в значительных количествах. Реакция Кори–Хауса, таким образом, является примером реакции кросс-сочетания. Синтез Кори–Хауса, по сути, является одной из самых ранних реакций кросс-сочетания, опосредованных переходными металлами (или катализируемых, см. ниже), которые были обнаружены.

В случае алкилбромидов и тозилатов инверсия конфигурации наблюдается при использовании конфигурационно чистого алкильного электрофила. Считается, что реакция протекает по механизму, подобному S N 2, с образованием меди(III), которая подвергается восстановительному элиминированию с образованием продукта связывания. При использовании алкилиодидов наблюдается скремблирование конфигурации, а также образование продуктов циклизации для алкилиодидов с олефиновой связкой, оба из которых указывают на участие радикалов.

Для успешного проведения этой реакции алкил (псевдо)галогенидный партнер по связыванию должен быть метильным, бензильным, аллильным, 1° алкильным или 2° циклоалкильным. В большинстве случаев 3° и ациклические 2° электрофилы дают неудовлетворительные результаты. (Однако см. ниже недавние модификации, которые позволяют успешно использовать 2° электрофилы.) С другой стороны, стерически затрудненные медные органические реагенты, включая 3° и другие разветвленные алкильные реагенты, обычно допустимы. [7] Однако арилбромиды, иодиды и сульфонаты, которые обычно не подвергаются нуклеофильному замещению в отсутствие переходного металла, могут быть успешно использованы в качестве партнеров по связыванию. [6]

Каталитическая версия

В 1971 году Джей Кочи сообщил, что реагенты Гриньяра и алкилбромиды могут быть связаны с использованием каталитического количества тетрахлорокупрата (II) лития [8] [9], процесс, который был распространен на алкилтозилаты Шлоссером и Фуке. [10] В каталитическом процессе реагент Гриньяра подвергается трансметаллированию с солью или комплексом меди, образуя органокупрат в качестве каталитического промежуточного продукта, который затем вступает в реакцию с (псевдо)галогенидным электрофилом, образуя продукт связи и высвобождая медь, и завершая каталитический цикл .

В недавно открытых условиях, используя TMEDA в качестве лиганда для меди и метоксида лития в качестве базовой добавки, теперь возможно связывать 1°, 2° и 3° реагенты Гриньяра с 1° и 2° алкилбромидами и тозилатами с высокими выходами с почти исключительной стереоинверсией. Даже β-разветвленные 2° алкилтозилаты реагируют, давая продукт связывания с умеренным выходом, значительно расширяя область каталитического синтеза Кори–Хауса (связывание Кочи–Шлоссера). [11]

Фон

Хотя о взаимодействии медьорганических соединений и аллилбромида было сообщено еще в 1936 году Генри Гилманом (Университет штата Айова) [12] , эта реакция была полностью разработана четырьмя химиками-органиками (двумя в Гарварде и двумя в Массачусетском технологическом институте):

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Познер, ГХ (1975). «Реакции замещения с использованием медьорганических реагентов». Органические реакции . Т. 22. С. 253–400. doi :10.1002/0471264180.or022.02. ISBN 978-0471264187.
  2. ^ Кори, Элиас Дж.; Познер, Гэри Х. (19 июля 1967 г.). «Избирательное образование углерод-углеродных связей между разными группами с использованием медноорганических реагентов». Журнал Американского химического общества . 89 (15): 3911–3912. doi :10.1021/ja00991a049.
  3. ↑ Хаус, Герберт О.; Респесс, Уильям Л.; Уайтсайдс, Джордж М. (1 октября 1966 г.). «Химия карбанионов. XII. Роль меди в сопряженном присоединении металлоорганических реагентов». Журнал органической химии . 31 (10): 3128–3141. doi :10.1021/jo01348a012.
  4. ^ Однако см. реакцию Вюрца для случаев, когда полученный in situ натрийорганический реагент реагирует с алкилгалогенидом.
  5. ^ Липшуц, Брюс Х. (2002). Шлоссер, Манфред (ред.). Металлоорганические соединения в синтезе: руководство . Wiley. стр. 665–815. ISBN 978-0471984160.
  6. ^ ab Whitesides, George M.; Fischer, William F.; San Filippo, Joseph; Bashe, Robert W.; House, Herbert O. (1969-08-01). «Реакция диалкил- и диарилкупратов лития с органическими галогенидами». Журнал Американского химического общества . 91 (17): 4871–4882. doi :10.1021/ja01045a049. ISSN  0002-7863.
  7. ^ В типичном примере дибутилкупрат лития реагирует с 2-бромпентаном, давая продукт связывания с выходом всего 12%. Однако арилпроизводные купратных реагентов могут реагировать успешно. Например, дифенилкупрат лития реагирует с ( R )-2-бромбутаном (73-78% ee), давая ( S )-2-фенилбутан (67-68% ee) с выходом 67-87% (84-92% стереоинверсии).
  8. ^ TAMURA, M.; KOCHI, J. (1971-01-01). "Сочетание реактивов Гриньяра с органическими галогенидами". Синтез . 1971 (6): 303–305. doi :10.1055/s-1971-35043. ISSN  0039-7881.
  9. ^ Кочи, Джей К. (1978). Металлоорганические механизмы и катализ . Нью-Йорк: Academic Press. С. 381–386. ISBN 978-0-12-418250-9.
  10. ^ Фуке, Герд; Шлоссер, Манфред (1974-01-01). «Улучшение связи углерод-углерод с помощью контролируемого медного катализа». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 13 (1): 82–83. doi :10.1002/anie.197400821. ISSN  1521-3773.
  11. ^ Ян, Чу-Тин; Чжан, Чжэнь-Ци; Лян, Цзюнь; Лю, Цзин-Хуэй; Лу, Сяо-Ю; Чэнь, Хуань-Хуань; Лю, Лэй (2012-07-11). "Copper-Catalyzed Cross-Coupling of Nonactivated Secondary Alkyl Halides and Tosylates with Secondary Alkyl Grignard Reagents". Журнал Американского химического общества . 134 (27): 11124–11127. doi :10.1021/ja304848n. ISSN  0002-7863. PMID  22734716.
  12. ^ Гилман, Генри; Стрэйли, Джеймс М. (2010). «Относительная реакционная способность металлоорганических соединений. XIII. Медь и серебро». Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas . 55 (10): 821–834. дои : 10.1002/recl.19360551003. ISSN  0165-0513.