Новости химической науки > Органический дайджест 82

В этот понедельник: металлирование толуола; менее токсичная альтернатива донорам радикального водорода; новый способ получения производных енолов из терминальных алкинов; трихлорид железа – катализатор реакции Соногаширы и One-pot синтез функционализированных инденолов из 2-бромоалкенилтрифторметилкетонов.

Исследователи под руководством Роберта Малви (Robert E. Mulvey) из Университета Стратклайда сообщают, что смешанные металлосодержащие реагенты могут быть настроены для селективной генерации связей металл-углерод в толуоле в положениях 2,5 или 3,5 – в зависимости от строения алкильного компонента [1].

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.200801158

Далее бис-металлированные продукты могут быть обработаны для получения других ароматических соединений. Обычно металлирование ароматических соединений производилось литийорганическими реагентами, в результате чего формируются связи C–Li, после чего литийорганика реагирует с солями металлов. Разработанный Малвеем и коллегами подход основан на использовании натрий-марганцевого или натрий-магниевого металлоорганических производных для непосредственного создания связей C–Mn или C–Mg.

Было обнаружено, что взаимодействие [Na(н-бутил)(tmp)Mg(tmp)] (tmp = 2,2,6,6-тетраметилпипередин) с толуолом приводит к протеканию замещения в положениях 2 и 5 ароматического ядра. Замена н-бутильного заместителя в составе реагента на CH₂Si(CH₃)₃ приводит к замещению в положениях 3 и 5. По словам авторов, скрининг близких по структуре соединений, содержащих лиганды различной природы, пожжет привести к созданию новых реагентов с другой селективностью замещения.

Новый класс реагентов – доноров водорода является менее токсичным и, таким образом, может заменить производные триалкилолова, обычно используемые для радикальных процессов.

Гидриды триалкилолова R₃SnH стабильны, однако их атом водорода легко диссоциирует по гомолитическому механизму, что приводит к частому использованию оловоорганических соединений в качестве доноров водорода в процессах радикального деоксигенирования и других радикальных процессах. Однако оловоорганические производные являются нейротоксинами, и их сложно отделить от продуктов реакции, что не позволяет их использовать для синтеза лекарств.

Рисунок из J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja804150k

Луи Фенстербанк (Louis Fensterbank), Эммануэль Лакот (Emmanuel Lacôte) и Макс Малакриа (Max Malacria) из Университета Пьера и Мари Кюри в Париже, а также Денис Курран (Dennis P. Curran) из Университета Питтсбурга обнаружили, что атомы водорода N-гетероциклических карбенов (NHC) с боранами (пример одной структуры приведен на рисунке) легко диссоциируют, карбены достаточно стабильны для использования в качестве эффективных доноров радикалов водорода [2].

Карбены NHC не содержат металлов и тяжелых элементов, поэтому их токсичность ниже, чем у триалкилолова. В настоящее время исследователи изучают способы модификации NHC-борановых реагентов, наряду с выяснением синтетического потенциала новых доноров радикального водорода.

ДеБерг (J. R. DeBergh), Спиви (K. M. Spivey) и Реди (J. M. Ready) из Университета Техаса (Даллас) разработали общий метод получения метод получения метилзамещенных простых и сложных енольных эфиров. Они обнаружили, что каталитическое метилалюминирование терминальных алкинов приводит к образованию алкенилалюминиевого интермедиата (1), который может быть электрофильно уловлен такими реагентами, как Bz₂O с образованием требуемых производных енолов (2) [3].

Рисунок из J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7828

Реакция может быть расширена для получения енолацетатов и триметилсилиловых еноловых эфиров с высокими выходами. Во всех изученных случаях производные енолов были выделены со значительным избытком E-изомер (E/Z > 20:1). Доступность тризамещенных и стереоселективных производных енолов нового типа позволяет получать хиральные &alphal;-гидроксиальдегиды и 1,2-диолы с высокой энантиомерной чистотой. Использование α-гидроксиальдегидов в качестве шаблона позволило авторам получить несколько функционализированных продуктов, включая производные пропаргилового спирта, аминоспиртов, метиловых эфиров и α,β-ненасыщенных эфиров.

В качестве возможного применения нового метода авторы превратили производное енола 3 в феромон насекомых (+)-frontalin (4) с помощью четырех синтетических этапов. Также было обнаружено, что производное 1 может быть аминировано с помощью азодикарбоксилатов, последующее гидрирование и удаление защитной группы позволяет получить амин с выходом >90%.

Сочетание арилгалогенида с терминальным алкиом известно как реакция Соногашира является одним из главных синтетических инструментов для генерации связи C(sp²)–C(sp). Практически для всех синтетических методов, основанных на использовании этой реакции сочетания, в качестве катализатора используется дорогие производные палладия. Это обстоятельство стимулировало Больма (C. Bolm) из Университета Аахен (Германия) изучить возможность использования простых и недорогих производных железа(III) в качестве альтернативных катализаторов.

Было обнаружено, что FeCl₃ совместно с лигандом N,N’-диметилэтилендиамином (dmeda) способствуют образованию желаемых продуктов сочетания [4].

Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 4862

По мнению авторов, наиболее оптимальным основанием для реакции является CsCO₃. Контрольный эксперимент, проведенный в отсутствие либо хлорида железа, либо лиганда приводили к выделению лишь исходных материалов, что подчеркивает необходимость сочетания этих компонентов для успешного функционирования каталитической системы.

Авторы продемонстрировали возможности нового метода на примере 19 реакций сочетания, в которых использовались реагенты с различными по природе заместителями. Комбинация 6-метоксинафтилацетилена и 3,5-диметилйодбензола приводит к количественному выходу продукта сочетания, однако это скорее исключение из правил – типичны выходы 50–90%. В новом методе могут использоваться соединения с различными функциональными группами – амино-, нитро-, метокси- и триметилсилильными. Авторы отмечают, что, несмотря на окислительные свойства трихлорида железа, в реакции не образуются продукты гомосочетания алкинов.

Александр Рулев (Alexander Yu. Rulev) и Игорь Ушаков (Igor A. Ushakov) из Института Химии Фаворского СОА РАН, а также Валентин Ненайденко (Valentin G. Nenajdenko) из МГУ им. Ломоносова сообщают об элегантном one-pot синтеза инденолов, который был осуществлен за счет использования 3-арил-2-бромфенилтрифторметилкетонов и вторичных аминов в качестве исходных веществ [5].

Рисунок из Tetrahedron, 2008, 64, 35, 8073

Синтез протекает через каскад домино-реакций, включающих каптодативные аминоеноны в качестве ключевого интермедиата. При наличии у броменонов донорного заместителя в мета-положении ароматического кольца образуется смесь двух изомерных инденолов.

Источники: [1] Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.200801158; [2] J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja804150k; [3] J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7828; [4] Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 4862; [5] Tetrahedron, 2008, 64, 35, 8073, doi:10.1016/j.tet.2008.06.069

метки статьи: #органическая химия, #органический синтез, #элементоорганическая химия