В.П. Дядченко, И.В. Трушков, Г.П. Брусова - Синтетические методы органической химии (1125897), страница 16
Текст из файла (страница 16)
С ее помощью можно избирательно эпоксидировать двойную связь, имеющую донорныезаместители в присутствии менее электрон-обогащенной двойной связи, как в приведенном нижесинтезе 2,7-диметилоксепина:ClMeMeNa, NH3MeEtOH, Et2OMeCO3HOCHCl3, ∆Me92%Br2CHCl3, CH2Cl2BrBr83%MeMeOMeMet-BuOKEt2O, 0-5oCMeOOMe67%126MeПри эпоксидировании непредельных альдегидов и кетонов в аналогичных условиях в первуюочередь происходит реакция Байера-Виллигера, приводящая к сложным эфирам (в случае кетонов)или к карбоновым кислотам (в случае альдегидов; при этом мигрирующей «группой» являетсяводород). Поэтому для эпоксидирования непредельных карбонильных соединений предварительноследует защитить C=O группу.MeOHOOHTsOHHPhMeOCH3CO3HOPhOOPhOHMePhOCHO90%В то же время известны случаи, когда под действием надкислоты ацетали ненасыщенныхальдегидов окисляются без функционализации С=С связи:CH3CO3HH3CCH(OC4H9)2H3COC4H9∆73%OЭпоксидирование α,β−непредельных кетонов лучше проводить действием щелочной перекисиводорода.
Реакция начинается с присоединения гидропероксид-иона по Михаэлю:HO OH + OHRHOO+ H2OOOR'ROHOHOOOR'OR- OHOR'OТак, например, эпоксидируется изофорон.OOMeMeH2O2, NaOHMeMeOH, 15-20o127MeMeOMe75%Использование перекиси водорода в щелочной среде неэффективно для эпоксидированияэфиров α,β-непредельных кислот, поскольку последние в данных условиях подвергаются гидролизу,а карбоксилат-ион не активирует присоединение по Михаэлю. α,β-Ненасыщенные нитрилы в этихусловиях дают эпоксиамиды:CNH2O2, NaOHONHNH2OOHOДля эпоксидирования этих производных кислот с переменным успехом используютнадкислоты, например, м-хлорнадбензойную кислоту, или алкилгидропероксиды, из которыхнаиболее часто применяется трет-бутилгидропероксид.
Так, он эффективно эпоксидируеталкилиденмалоновые эфиры. Этот реагент используется и для эпоксидирования α,β−непредельныхальдегидов.PhCHOt-BuOOH, NaOH, pH 8,5MeOH, 35-40oPhCHOO73%В последнее время в качестве окислителя все чаще используют диоксираны, которые получаютпри действии на кетоны так называемого «оксона». Действующим началом оксона является входящийв его состав моноперсульфат калия.2 KHSO5 KHSO4 K2SO4оксонДиоксиран готовят in situ, чаще всего исходя из ацетона.SOOOHO+CH3H3CO-O18-краун-6H3Cили Bu4N HSO4H3CH3COCH3CO-OSO3H- HSO4O OдиметилдиоксиранЗатем к полученному реагенту прибавляют алкен.H3CCH3RR213+O ORRR1R2 3RRO+ацетонO128H3CCH3Если исходить из оксона и вести реакцию в присутствии катализатора межфазного переноса,то эпоксидирование будет проходить как каталитический процесс:H3CR1R3 2RHSO5ROH3COHSO4H3COH3CORR2R1R3Так можно эпоксидировать алкены, алкины, аллены, окислять амины, сульфиды и даже алканы; впоследнем случае происходит внедрение кислорода по связи C-H. Использование хиральных кетонов(например,камфорыилифруктозы)позволяетпроводитьэпоксидированиесвысокойэнантиоселективностью.Алкины при действии органических надкислот обычно дают сложные смеси продуктов.
Составэтих смесей зависит от природы как алкина, так и надкислоты, а также от условий проведенияреакции. Сложность образующихся при этом смесей продуктов определяется тем, что образующийсявначале оксирен (5) очень нестабилен. Поэтому оксирен (5) быстро претерпевает различныепревращения, как показано на схеме:R1CH C CR3R2RCO3HR1OR2O[O]R3R1R2HC~HR3OR2(5)OR1R3~ R3R1OH2OR2OH3RR1R3C OR1R2HC129[O]- CO2R32ROПри окислении алкинов диоксиранами результаты получаются более ознозначными.n-C6H13CH2CMeC-C7H15-n Me+OOOn-C6H13CH C-C-C7H15-n +77%OC7H15-nn-C7H15O19%OOF3CMeOO+86%13%Эпоксидирование алкенов относится к реакциям,стереоселективно.
Здесь уместно пояснить понятие «селективность».Химическая реакцияотношениюкпродукту.которыемогутпротекатьможет протекать селективно по отношению к субстрату или поВсвязисэтимразличаютреакциисубстратоселективныеипродуктоселективные. Допустим, один и тот же реагент R превращает соединения (субстраты) А и Вв продукты Х и У с различными скоростями.ARkAXXBRkBYYСубстратоселективным является реагент R, который превращает различные субстраты (А иВ) в одних и тех же условиях в продукты Х и Y с различными скоростями (kАХ и kВY). Нижеприведены примеры субстратоселективных реакций.H2Ni, k1MeMeMeMeH2Ni, k2k1 >> k2130MeMeMeMeHOHOHt-BuHt-BuHk3HCrO3k4 CrO3Ot-BuHk4/k3 = 3,2Другой случай − образование нескольких продуктов из одного субстрата.AреагентX + Y + ZПри этом реакция является продуктоселективной, если в ней образуется более одногопродукта в соотношении, которое отличается от статистически ожидаемого.Примером продуктоселективной реакции является хлорирование толуола.CH3CH3CH3CH3CH2ClClCl2>FeCl3>>>ClClПри учете только числа атомов водорода, находящихся в разных положениях молекулытолуола, статистически ожидаемым соотношением продуктов должно быть:пара- : орто- : мета- : бензил = 1 : 2 : 2 : 3В том случае, когда субстрат (или субстраты) может реагировать, давая стереоизомерныепродукты, можно говорить о стереспецифичности или стереоселективности реакции.Стереоспецифичной называется реакция, в которой стереоизомерные исходные вещества водних и тех же условиях реакции дают стереоизомерные продукты.Примерами стереоспецифичной реакции служат присоединение брома к Е- и Z-алкенам инуклеофильное замещение в тозилатах вторичных спиртов.131MeстереоизомерныесубстратыMeMeMeBr2, CCl4Br2, CCl4BrHMeBrHиMeBrHMeHBrBrHMeMeHBrMeэритро-изомер(мезо-форма)трео-изомерыстереоизомерныепродуктыC6H11 HOTsMe (S)стереоизомерныесубстратыHC H6 11TsO(R) MeAcO (-TsO )AcO (-TsO )HC H6 11AcO(R) MeстереоизомерныепродуктыC6H11 HOAcMe (S)Важно помнить о том, что «стереоспецифичность» - это понятие, относящееся к одноймолекуле, т.е.
к механизму реакции. В реальной ситуации химик имеет дело с совокупностьюмолекул, и поэтому термина «стереоспецифичность» лучше избегать. В практической химии мыимеем дело со стереоселективностью.Стереоселективной называется реакция, в которой один реагент обладает способностьюобразовывать в определенной реакции два и более стереоизомерных продукта, но один из продуктовобразуется преимущественно.132Примером стереоселективной реакции является восстановление 4-трет-бутилциклогексанона.В этом примере мы имеем дело с продуктоселективностью.OOHOHLi[sec-Bu3BH]+(L-селектрид)CMe3CMe3CMe397%3%Высочайшая стереоселективность наблюдается в реакциях, катализируемых ферментами.
Так,например, при ферментативном окислении этилового спирта от CH2-группы удаляется только один,вполне определенный, из двух атомов водорода (а именно, HR).HSMeHROHЭто было показано при изучении ферментативного окисления дейтерированных этанолов:D HDOHMeMe(S)-изомерOдегидрогеназаH DMeдрожжей, NADHMeOHO(R)-изомерАтом углерода в молекуле этанола, связанный с атомами водорода HR и HS, называетсяпрохиральным.*Эпоксидирование аллиловых спиртов – одна из наиболее изученных стереоселективныхреакций. Надкислота фиксируется преимущественно с той стороны молекулы, на которойрасположена гидроксильная группа. Эта фиксация происходит благодаря образованию водороднойсвязи.133RC OOHO HOHВ результате атом кислорода в эпоксиде оказывается преимущественно в цис-положении поотношению к гидроксильной группе, например:________________________*Греческая приставка «pro» означает «подготавливать, предварять» (например, проректор -заместитель ректора).OHOHMCPBAOHOэфир, 10 дней+60%O25%С еще большей стереоселективностью происходит эпоксидирование гидроперекисью трет-бутила,которое катализируется комплексами ванадия.OHOHt-BuOOHOHOVO(acac)298%+O2%В этом случае процесс идет как темплатная реакция (от англ.
template – шаблон). Механизм реакцииможно представить следующей схемой, на которой в целях упрощения комплекс ванадия изображенкак ортованадат.134ORO V OROR+ t-BuOOH(-ROH)ORROOVOOOO V O O-t-BuOHOORO V OROOBut(-ROH)t-BuмедленнаястадияHH(6)RO O-t-BuO V OOOORV O-t-BuOOOHROH-OV(OCMe3)(OR)2OHHВ темплате (6), который образует ванадий, двойная связь атакуется электрофильным атомомкислорода с той же стороны, с которой расположен атом ванадия. Атака с противоположной стороны(в данном случае снизу) требует искажения угла O-C-C=C до величины ≈50o.С помощью комплекса ванадия можно избирательно эпоксидировать двойную связь, валлильном положении к которой находится гидроксильная группа.HH OHC9H19ВрассмотренныхвышеHVO(acac)2, t-BuOOH2,6-лутидинPhMe, PhHреакцияхH OHH19C9стереоселективногоOэпоксидированиясоздаетсяопределенная относительная конфигурация в продукте реакции.
Такую селективность называютдиастереоселективностью, т.е. преимущественно образуется один диастереомер. Причем образуетсяон в виде смеси двух энантиомеров в соотношении 1:1, поэтому образующиеся эпоксиды являютсярацематами. В реакциях подобного типа нельзя получить определенный энантиомер: для этого нуженхиральный реагент*.
Такой реагент для энантиоселективного эпоксидирования был предложен в 1980году Барри Шарплессом. Шарплесс использовал эпоксидирование трет-бутилгидропероксидом,катализируемое тетра(изопропилатом) титана в присутствии L-(+) или D-(-)-диэтилтартрата (эфирывинных кислот):135COOEtCOOEtOHHHHOHOHHOHCOOEtCOOEt(2R,3R)(2S,3S)L-(+)D-(-)диэтилтартратыВ качестве примера можно привести окисление гераниола.MeMeOt-BuOOH, Ti(OPr i)4OHHL-(+)-диэтилтартратCH Cl , -20o2OH2ераниол77% (95% ee)___________________* Хиральность можно размножить, но нельзя создать.L-(+)-Диэтилтартрат является эфиром природной L-винной кислоты и поэтому легко доступен идешев.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
