02 - (2004) (1125801), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Механизм восстановления можно пред- ставить следующей схемой: С=О Й вЂ” Ь1 Н Ь1 ! ! 0 — А1 — 0 Π— А1 — 0 75 разные стороны плоскости карбонильной группы. Причинами, обусловливающими такое «хиральное распознавание» разных сторон молекулы, являются пространственные и электронные взаимодействия (хотя пространственные взаимодействия, по существу, это тоже электронные взаимодействия, заключающиеся в отталкивании заполненных оболочек сближенных в пространстве групп). В качестве примера реакции, в которой действуют «электронные факторы», рассмотрим реакцию восстановления карбонильной группы а,()-ненасыщенных кетонов комплексным гидридом алюминия Ь, который носит название В1ХАЬ-Н.
Эта реакция в высокой степени энантиоселективна: Согласно этой схеме, реакция осуществляется через циклическое переходное состояние, в котором литий играет важную роль: координируясь по атому кислорода карбонильной группы, он способствует переходу гидридного атома водорода к атому углерода. Рассматривая структуры координационных комплексов, например (5) — В1ХАЬ вЂ” Н с кетоном (1.И и ЬИ1), можно прийти к выводу, что структура ЬП, приводящая к образованию (5)-спирта, более выгодна, поскольку в структуре ЫП имеется неблагоприятное отталкивание между неподеленной парой одного из атомов кислорода и л-электронами ненасыщенной группы: (1.11!) (1.1!) (здесь 8 — молекула растворителя) Таким образом, в этом примере причиной энантиоселективности является и, и-взаимодействие (отталкивание), возможное при сближении атома кислорода с ненасыщенной группой.
Хотя при увеличении объема группы К пространственное отталкивание между ней и нафтольным кислородом в структуре Ы1 увеличивается, взаимодействие неподеленной пары с и-системой все же остается более сильным, и поэтому даже для объемистых К указанная энантиоселективность сохраняется, правда, энантиомерный избыток в этом случае меньше. В качестве другого примера асимметрического синтеза можно привести восстановление энантиотопного бензальдегида комплексным дейтеридом алюминия: !)О + -С вЂ” О Н- ~ Р!з Х- (17%) 7б К (5) О .Н' 'О о — ь1 К 0 ОР Ь)АИЭз(О К*)з с о — с.. ~ -н Р)з Н Р)т Я- (17%) (К'ОН = «дарвон»; см.
с. 72) ~~ в ю .Н 0 О о — ь1 К Хорошие результаты получены при использовании в качестве восстановителя В-З-пинанил-9-борабицикло[3.3.11нонана (пинанил-ВВН). С помощью этого реагента асимметрическое восстановление этинилкетонов, а также эфиров а-оксокислот удается провести с энантиомерным избытком 80 — 100%: ВВХ в К вЂ” С вЂ” С= — СК'+ †' К вЂ” СН вЂ” С— = СК вЂ '"К вЂ” СН-С-=СЕ 3 О ОВВХ ОН ВВХ = — В Различие между сторонами молекулы сильно выражено в конформационно жесткой молекуле 4-трет-бугилциклогексанона, в которой глреи-бутильная группа всегда занимает экваториальное положение.
В этом случае подход объемистых реагентов со стороны, занимаемой трет-бутильной группой, затруднен, и поэтому образуется термодинамически менее устойчивый аксиальный цис-спирт. Н Н 1) -78'С (СНЗ)ЭС + Н вЂ” 'В(с-Вы), — -ю- (СНз)зС 2) гидролиз Н ~\ О аксиальный спирт ( 96%) При уменьшении размеров реагента образуется экваториальный транс-спирт: Н Н (СНЗ)ЗС '1" Ы А1 Н4 ~ (СНз)зС / - 40'С О экваториальный спирт ( 95%) Из этого примера видно, что исключительно важное значение при подходе реагента к карбонильной группе имеют пространственные препятствия. В обычных случаях стереоселективность возрастает с увеличением размеров реагента, например: (' СН ОН Н СНЗ ьнз СН, (Я)-; )лА)Н4 (72%) ЬА(Н(ОВв )з (82%) Асимметрическое восстановление карбонильной ~руппьг можно осуществить также с помощью дигидропиридиновых соединений.
Эти реакции аналогичны ферментативным процессам, осуществляемым в живых организмах под действием ферментов, содержащих восстановленную форму никотинамидадениндинуклеотнда (ХАЕН), активным центром которых является дигидроникотиновый фрагмент, а роль хирального распознающего фрагмента выполняет белковая цепь.
В синтетическом дигидропиридине (Ы'1Г) белок заменен на остаток оптически активной аминокислоты— пролина. Поскольку при образовании хирального реакционного комплекса вовсе небезразлично, каким образом субстрат и реагент ЫЪ' расположатся относительно друг друга, возникает разница в энергиях диастереомерных переходных состояний, которая достаточно велика и обеспечивает энантиомерный избыток около 80%: Н Н СОХ РЬ вЂ” С вЂ” СООЕг + !! О СОХН, ! СН,РЬ (Ь%) — — ~ РЬСНСООЕг + СО Н' ОН СОХН2 (э.и. — 80%) ХО+ ! СнзРй СООН ХН пролин (природная аминокислота) 8.8.2.6. АСИММЕТРИЧЕСКОЕ АЛКИЛИРОВАНИЕ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ Очень важной проблемой органического синтеза является энантиоселективное алкилирование альдегидов металлоорганическими соединениями. Реакцию можно осуществить с помощью литий-, магний-, цинк-, алюминий- и борорганических соединений.
Например, при взаимодействии вспомогательного хирального реагента 1.Ч с двумя молями бутиллития образуется конформационно жесткий комплекс 1.Ч1, который в реакции с бензальдегидом дает оптически активный 1-фенилпентанол: Ме СН2ОН Р(2СНΠ— к Р)1СНВи ОН (1,Ч1) Ниже приведены другие примеры асимметрического присоединения металлоорганических соединений к энантиотопным альдегидам: Ь!, нк + 1 12 (э.и. 92%) О !! ,ОН С къ Н (-)-0Ж НгО 2 Н (э.и. 98%) СН2СН=СМе2 ! „В ц кона Нн,о ОН Ме ! ! КСН вЂ” С-СН=СН2 (э.и.
9б%) к Ме О Б (13п1) Это правило подтверждается многочисленными примерами: СН К=Ме (66%) ОН Ег (75%) О МеМ8Х Е~М8Х СьН5 РЬМ8Х СьН5 РЬ (83%) СН3 (основной продукт) СНЗ Подобные процессы получили название асиммеп3ринеской индукции. Видно, что при увеличении размеров магнийорганического соединения диастереоселективность реакции возрастает. Правило Крама применимо не только к алкилированию, но и к гидрндному восстановлению карбонильной группы. во Для реакций диастереотопных альдегидов и кетонов асимметрический синтез будет называться диастереоселективпьии, по аналогии с энантиоселективным синтезом в случае энантиотопных молекул. Диастереоселективность можно установить с помощью правила Крама и правиаа Прелога (см.
также гл.16). Правило Крама предсказывает преимущественную конфигурацию диастереомеров в тех случаях, когда асимметрический центр в молекуле исходного кетона непосредственно связан с карбонильной группой. В продукте реакции, спирте, будет уже два хиральных центра: ранее существовавший в исходном карбонильном соединении и вновь возникающий из карбонильной группы. Диастереоселективность зависит от размеров заместителей„связанных с асимметрическим центром в исходном субстрате, а также от предпочтительной конформации данного карбонильного субстрата. Можно полагать, что обычные карбонильные соединения преимущественно существуют в конформации, изображенной формулой СУП, в которой символами Б, С и М обозначены соответственно большой, средний и малый заместители (по относительным размерам). Очевидно, что атака реагентом должна осуществляться преимущественно с той стороны карбонильной группы, которая пространственно менее затруднена (на схеме указано стрелкой): У Г Г АУ 1Ч1! 1а А 1.Ч1!!б 1ЧШв Подтверждением правила Прелога является, например, следую- щая реакция: -сж (с НО 1т1е 1.
МеМЕ! С 2. ОН 3. А!!НЕ РЬ С вЂ” ОН СНЗ !! О О 1! С С !! О )1- (62%) 8.6.З. ПРИСОЕДИНЕНИЕ К ДВОЙНЫМ СВЯЗЯМ С С Асимметрические синтезы, основанные на реакциях присоединения к двойной С=С-связи, — это в основном гидроборирование алкенов с помощью хиральных боранов. Реакция гидроборирования подробно рассмотрена в гл. 5 (ч. 1). В результате Правило Прелога аналогично правилу Крама, но только посвоему предсказывает предпочтительную ориентацию реагента в переходном состоянии.
Это правило используется, например, для предсказания стереоселективности присоединения реактивов Гриньяра к оптически активным эфирам а-оксокарбоновых кислот. Предполагается, что в результате свободного вращения существуют три конформера эфира а-оксокислоты: 1Ч1П а-в. По пространственным причинам конформеры ЬЧП1а и ЕЧП1б должны атаковаться реагентом слева от плоскости, в которой расположены С=О-группы, а конформер 1Ч1Пв — справа от этой плоскости. Если считать, что все три конформера в их смеси содержатся в равных количествах, то предпочтительной будет атака слева от плоскости: окисления образующихся при присоединении боранов к алке- нам борорганических соединений получаются спирты.
нсН ВК2 нс н снэ но, .! сн — он С2Н5 К ВН нс н нзс и почти 100%-я оптическая чистота (пинанил-3) Кроме ди-3-пинанилборана можно использовать также и моно-3- пинанилборан (К ВН2). В настоящее время с помощью этих двух реагентов можно успешно осуществлять синтезы многих оптически активных спиртов (табл. 8.3). Из данных табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
