Углубленный курс органической химии. Реакции и синтезы. 2 (1125876), страница 24
Текст из файла (страница 24)
вать отщепленню атома кислорода (111: О н имн 1, ' ~ 4 -., М ~ь! н '=ьг н+н;о ЯСНО» 4) — 7 ц-с — ы' н,о, н' цС вЂ” (Ч+ (йо)ьЛ(Н вЂ” КСЫ=Ь! — Л!(ОН(Ь вЂ” — КСН=-О О 0 — Л!(ОЕ!)д ! н,о, и' КСК(СН,) + (Е)0)зд!Н вЂ” э РСН вЂ” Х(СН,)~ — — ЦСН=О Дналкплбораны и дналкялалюмогидрнды полезны также в тех случаях, когда необходимо провести пзрцна.1ьное восстановление сложных эфиров или амидов. Интсрмедиаты, образующиеся на первой стадии гидридного переноса, стабилнзовапы в условиях восстановления; после. дующий гидролиз приводит к карбопильпым соединениям. В частности, дннзобутилалюмогидрид успе!пно используют для восстановления .эфиров до альдегидов [14, 151, лактонов до лактолов (161 и для восстановительнсго расщепления амидов кис !от 1171.
СнзСН=О СН СООСНз ь (изовзьмн С,Н„ (Ск. !(4!! С~ни НСОР Препаративиое применение нашло также пзрцнальпое восстановление пнтрнлов динзобутилалюмогндридом до нмнпов, которые затем гидролпзуют (18, !91: 1 <изо Вина!и сн,сн~н~сн,й~~, Сн,Сн=сн(сн,!,сна ~с .
рар к н'. и,о !б~Ы Цианоборогидрнд натрия (201 по свойствам близок к борогидрнду натрия, ио значительно менее реакцноиноспособен по отношению к кар. бонильной группе прн нейтральных значениях рН. Его используют для восстановления до аминов систем со связью С= М. Реакция быстро цротекает прн тех значениях рН, когда фрагмент С=гч протоннрован. При Восстановление пптрилов трнэтоксналюмогндридом исследовалось в качестве метода синтеза альдегндоа; они обычно получаются с хорошнмн выходами (12!. В другой методике в качестве исходных вещестс используют !),М-диметилаыиды, а в качестве восстановителя — триэтоксиалюмогндрнд (нлн диэтоксналюмогндрид) !13!.
Успех обеих методик аазисит от стабильности гпггермедната, образующегося на перво', стадии, к дальнейшему восстановлению. При последующем г!!дролизЪ выделяют альдегид: рН 6 — 7 ХаВНзСХ практически не реагирует с карбоннльными соедц. пениями, но легко восстанавливает протопировавные нмяны. Это позволяет синтезировать амины из карбонильных соединений без выделения промежуточных имипов. В системе устанавливается равновесие между карбоиильным соединением и аммиаком или алкиламином с одной стороны, и имином — с другой. Так как имин селективно восстанавливается по мере его образования, эта реакция приводит к получению замешен. ных аминов с хорошими выходами ~2Ц; к1с=О+ к'я4 ~м К~с 1чц' й с мц'+ н+ я=я-" ц с=йнй' + ц с=яв'+ вн см — й сняв' ц ц ц ~м~~гслкэ н п ~~~к.н-ц Н ц он к г'~' '""- . тн Рскьмк я прькэлао у"'м!'рвай пр О ' акт! Сам дяборан также находит некоторое применение как восстаповитель.
Пожалуй, наиболее полезной оказалась его способность селективио восстанавливать карбоновые кислоты до первичных спиртов в мягких условиях ~22). Днборан гораздо менее реакцнонноспособев по отпошейию к некоторым другим функциональным группам, которые атакуются ионными гидридными восстановнтелями нли гидрнруются каталитическн в условиях, необходимых для восстановления кзрбоксплы1ой группы. Например, сложноэфирная, нитро- и цианогруппы восстанавливаются лнбораном гораздо медленнее, гем кзрбокснльная группа.
Диборан способен также восстанавливать амиды. Третичные и вторичные амиды восстанавливаются с с~о помотцью доволыю легко, первичные амиды реагируют медленно ~23]. Исчерпывающее восстановление амндов алюмогидрндом лития требует жестких условий. Поэтому селектяапое восстановление амндной группы в присугствяп таких функцвонзлю1ых групп, как сложпоэфнрпая и ннтрогруппы, лучше проводить с помощью дибо ана. ругим важным аспектом реакционной способности гядридных вос.
сганавлпвающих агентов является их стереоселективность. Стереохнмия восстановления гидридамн наиболее детально исследовалась на пропзводных циклогексанана. Одни реагепты данного типа прн восстановлении циклогексаионов дают в основном акспальные спирты, тогда как другие приводят преимущественно к экваториальным спиртам. Было показано, что образование акснальных спиртов наиболее вероятно, если используют пространственно затрудненные переносчики гидряд-ионов, В общем случае считают, что это происходят за счет большей доступиосги экваториального направления для атаки гидркд-полом, которое и оказывается предпочтительным для объемистых реагентов.
Для описания такого поведения был предложен термин сгерический контроль подхода ~241 Прн использовании менее пространственно затрудненных гндридных доноров, в частности борогндрида натрия н алюмогидрпда лития, цнклогексаионы превращаются преимущественно н экваториальные спирты; факторы, приводящие к ~экому результату, гораздо менее ясны. Конечно, более стабильными нз двух возможных изомеров являются экваториальные спирты. Стереохимия гндридного восстановления определяется кинетическим контролем; предполагали, что относительно большая стабильность экваториальных спиртов может найти отражение в энергии переходного состояния и стать доминирующим фактором при отсутствии серьезных пространственных препятствий.
Для такого объяснения стереохимин реакции был введен термин контроль образутоп(пасся ироддкго.н, Зто вызвало ряд возражений, преимущественно основанных па принципе Хэммонда. Обычно реакции восстановления гидрндамя эк. зотермичны и характеризуются низкими энергиями активации. Переходное состояние должно быть похоже на исходный кетов н только в незначительной мере может отражать структурные особенности продукта реакшш; учитывая это, трудно понять, кзк стабильность продуктов реак.
ции может определять нх соотношение. Более современное объяснение предпочтительности образования эк. ваториальных спиртов в случаях, не осложненных пространственными затруднениями, основано ва анализе торсионного напряжения, возникающего в двух переходных состояниях (25"(. Иная точка зрения на за. трудпяюзг~не электронные факторы высказана в работе (26(. Предпо. чтнтельное образование экваториального спирта объясняется торсионным напряженнем, которое развивается в переходном состоянии, веду щем к аксналыюму спирту.
езн уг,,оЯ уч( — м -.,:нн — э ~бн Н угй Н В уэ('"~,,о Г черетожюм состоянии П) ~орсионное напряжение возникает прн прокажяении кист,«., я~роз заслоненную конформаптпо, и переходном состоянии (2у кислород удалск от лзоа ~и нальнык атомов нодорода, торси нное напряжение отсутствует, Б снбл 42 проводится сравнение стернческого хода восстановления нескольких кетонов гидридами по мсрс увеличения объема последних. Таблица иллюстрирует тенденцию к увеличению роли стерического контроля подхода по мере увеличения степени замещения как в гндрндном резгепте, так н в молекуле кегона. Поэтому для синтеза аксяальвых циклогексано,юн рекомендуется применять пространственно затруднен. ные гндрпдпые восстановителя.
Если кегоны пространственно затруднены, как, например, в системе бнцикло(2 2 1~ гептанона-2, пространственные факторы определяют стереохнмню носстановления даже при использовании таких небольших по Ф У Ф ! ' ! ! Ф Ф О .3 О й и с Ф Э Ф й~ и Р. И Ф Ф '.б б О 2 Ф О о а Ы в Ф » а 1 И о Х к и а З ю Г 3 а о 6 йФ о М ю Ю М р 'Ф Ь й уо ЙР Ъ М 7 '~> а Ю ~~ О Д Р Ф $ Ф о х И -" С. ~и Ф "Г 3 Р ~ М Ф О 9 И Ф Ф з ~ Е юа .й ас й Х Ф фЪ д Ф з $ -э Ф Ю Ц Я ° й Ю„, ~а О Ф о Ю,»„' ~ 3 .4 м з й у ~.Р ь ЯЪ„ ь, с~ ь х ~а о "3 ~ х ) йЦ--' Ж объему гидридиых реагентов, как борогидркд натрия и алюмогидрн; лития.
ичм) н,с сна + ~он н язс снз нгс стгт о он М%г гав%) Наибольшей селективностью обладают те гндридные восстанавли. вщощие агенты, которые содержат иесгголько объемистых алкнльиых заместителей. Эти реагенты могут быть получены нз органоборанов нлн алюминийалкилов. Например (27), цнклггческий борин (3) реагирует с гндридом лития с образованием трггалкилборогидрпда(4); + ын — э. 3 а Этот реагент-переносчнк гндрид-ионов характеризуется очень вы- сокой стереоселектнвностьв. Кори с сотрудниками (28) обнаружили превосходную стереоселектнвность и прн восстановлении кетонов с по- мощью сильно пространственно затрудненного трналкнлборогидрида (5), с,н~ Н,С, „,'-. ~ ).
'1-,,„ 3 ° ."' ' в-, снк нр, сн сн„. з Для предсказания стерического хода реакции иа основе пространственных аффектов предполагают, что наиболее предпочтительна та Максимальной известной до настоящего времени стереоселективностью обладает, по-видимому, трггс(втор-бутггл)борогидрид лития (29) (торговое название — селектрид). Этот реагент настолько обьемист, что цзже 4-злкилциклогексаггоггы восстзиазлнвзются за счет зквзториального подхода гидрид-нона с образованием акснальиых спиртов.
Стсреохиыня восстановления ациклическнх кетонов может быть предсказана на основании анализа пространственных факторов. Аснмыегргггссгскк атом углерода, соседний с карбонильпым це~гтром„подвергзющггмся восстановлению, может контролировать направление подхгзгг,г восстановителя (3()) (цпфрой 1 обозначено основное направление ггодхода., цифрой 2 — менее зпачимое).
з он Н сгнз ) гь с н ) .гь 5 О=~-,+-снз — А .„+ ,~т' н 1 снз но т сн, н гг Й г ~тяги газ%) о з ]СН,1,ССН ~он„,], в=н Сн, 6' .'й АГСО Снэ СНССрив АГСО СН=СНГ Г И он но м 7 (4,з] ао> Восстановление гидрндами а.р-ненасыщенных карбоннльпых соединений может происходить по одному яз двух направлений. Вслн первоначально восстанавливается карбокилышя 1руппа, то образуются аллильные спирты и дальнейшее восстановление обычно не идет, так как кесопряженнзя двойнзя углерод-углеродная связь инертна по отношению к нуклеофильным частицам.
г.сля же первоначально агакуется двойная связь. то получаегся енолят.Прн использовании протонных растворителей это ириводиг к карбоиильному соединению, которое в свою очередь может восстапавлпвагься, образуя в конечном счете насыщенный спирт: о о- он 1 ] и' ц с=снсц'+ ]н ] — ц с=снснд' — ц с — —.Снснц' ад-иклавав.".св "м о О о 1] и+ Кзс СНСЦ + ]Н ] э' РРСН СН вЂ” Сп э Цаснснгс]Г~ 0 о он н' ц снсн сц'+]н 1 ц снсн снд' ц,снсн снп' цл-ржахвирир рръ ррраолн 4рр и васити-рани ррир1аю конформации, в которой карбонильная группа ориентирована между наименьшей и средней по размеру группами, связанными с сг-углеродным атомом.
В этой конформации присоединение гидрида происходит с нанмейее пространственно затрудненной стороны, что позволяет правильно предсказать конфигурацию продукта восстановления. Причиной предпочтительности такой конформации является то, что карбонильный кислород в ней находится в наименее пространственно затрудненном окружении. Хотя это яе обязательно наиболее стабильная конформации кетова в основном состоянии, в переходном состоянии реакций гидрпдното восстановлеввя к карбоннлъному кислороду присоедипя1отся довольно болыпие алюминий- или борсодержащие группы, чго сильно увеличивает его пространственные требования. Пространственное влияние па стереохимическия ход восстановления могут оказывать также и группы„более удаленные от центра, подвергающегося восстановлепщо Зги пространственные эффекты увеличиваются при использовании объемистых восстановителей, Например„ при восстановлении боковой цепи промежуточного продукта в синтезе простагландинов с яомощыо очень объемистого триалкилборогидрнда 15) удалось достичь существенного (4,5: 1) преобладания изомера 12) по сравнению с изомером (8) 128]; схЕМА 4.!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
