Новости химической науки > Органический дайджест 94

В сегодняшнем выпуске дайджеста: арилгалогенид превращается в арилуксусную кислоту в режиме one pot; активация связей C–F; диастереоселективное получение β-лактамов с помощью реакции Кинугаса (Kinugasa reaction) и прямое алкилирование аллильного С–Н.

При разработке прототипа процесса для получения аналога препарата против вируса ВИЧ, невирапина (nevirapine), Бусакка (C.A. Busacca) из компании Boehringer-Ingelheim изучили превращение трициклического бромида 1 в кислоту 2 [1].

Рисунок из Org. Process Res. Dev. 2008, 12, 424

Было обнаружено, что катализируемая комплексами палладия реакция 1 с производными малоната протекает успешно лишь с ограниченным набором лигандов, такие аналоги малонатов как цианацетаты отличаются куда меньшей «разборчивостью» в отношении лигандов.

Авторы [1] превратили 1 в 2 в ходе процесса one-pot, в результате сочетания арилгалогенида с цианоацетатом; избыток основания (NaH) нейтрализовали спиртом, после чего к реакционной смеси добавляли 1M раствор NaOH. Свободная кислота была выделена с выходом 90–96% в результате разделения водной и органической фаз с последующим доведением водной фазу до pH 3 для кристаллизации продукта.

Связи углерод-фтор отличаются крайне низкой реакционной способностью. Селективная активация и реакции превращения этих связей в мягких условиях представляют собой интересную задачу для специалистов по каталитической химии. Для активации связей C–F обычно требуются электроноизбыточные металлосодержащие катализаторы. Самая простая реакции модификации углерод-фтор – их гидродефторирование [hydrodefluorination (HDF)].

Рисунок из Science 2008, 321, 1188

Дуври (C. Douvris) и Озеров (O. V. Ozerov) из Университета Брандейс использовали другой подход к активации связей C–F – разрыв связи C–F за счет отрыва фторид-иона кислотой Льюиса. Кремнийорганическая кислота Льюиса отрывает фторид-ион от связи C–F, а образующийся карбокатион отрывает гидрид от связи Si–H. [2]

Новый процесс представляет собой термодинамически благоприятную реакция метатезиса связей Si–H/C–F; верхнее уравнение на рисунке отражает ее стехиометрию. R и X – органические заместители, не обязательно идентичные в рамках каждой молекулы. Карбокатионы и силильные катионы должны обладать льюисовской кислотностью, а также могут сильными кислотами Бренстеда.

Главной проблемой для реализации нового процесса был подбор соответствующего противоиона. Карбораны совместимы с сильными кислотами Льюиса и Бренстеда, в качестве катализатора для ряда реакций HDF, три из которых отображены на рисунке, авторы выбрали частично хлорированное производное карборана Ph₃C[HCB₁₁H₅Cl₆].

Реакция каталитического HDF C₆F₅CF₃ в o-дихлорбензоле, выбранном в качестве растворителя, приводит к образованию сопродукта по схеме реакции Фриделя-Крафтсаt. Та же реакция в отсутствии растворитля приводит лишь к образованию продукта HDF с выходом в 86%. Реакция PhCH₂CH₂CF₃ в присутствии или отсутствии растворителя дает лишь 5% выход продукта реакции HDF и продукты олигомеризации, часть из которых изображена на схеме. Реакция HDF нонафторгексана приводит лишь к 28% выходу гексана и ряда других сопродуктов углеводородного строения.

Для развития нового метода активации связей C–F необходимо обнаружить соединение – более дешевый источник связей Si–H и доработать метод удаления из субстрата оснований Льюиса.

Одним из наиболее значимых семейств соединений, структура которых базируется на структуре β-лактамового цикла являются подобные пенициллину антибиотики. Таким образом, интерес вызывают методы синтеза подобных соединений.

Хмелевский (M. Chmielewski) с соавторами из Польской Академии Наук сообщают об интересной версии асимметрической реакции Кинугаса (Kinugasa), в которой нерацемический циклический нитрон 1 вступает в реакцию циклоприсоединения с простыми ацетиленами, приводящую к образованию цис- и транс-карбапенамовых структур [3].

Рисунок из J. Org. Chem. 2008, 73, 7402

Авторы [3] осуществили реакцию в очень мягких условиях, использовав в качестве катализатора CuI и Et₃N в качестве основания, получив смесь бициклических продуктов. Нитроны 1 и 3 достаточно легко получить. Если в реакции в качестве исходного вещества используется 1, обычно образуются соединения цис-2 и-транс-2 с соотношением цис/транс от 85:15 до >95:5.

Авторы [3] подчеркивают, что трет-бутоксильная группа в положении 3 нитрона ответственна за контроль диастереоселективности процесса. Исследователи добавляют, что наличие защищенной гидроксильной группы и наличие различных заместителей в положении C-6 пенамовой циклической системы открывает возможность для других синтетических превращений.

Прямое алкилирование аллильной C–H связи стало возможным благодаря предфункционализации субстрата с помощью каталитической системы Pd(II)/бис(сульфоксид)/бензохинон.

Рисунок из J. Org. Chem. 2008, 73, 7402

Жанг-Джи Ши (Zhang-Jie Shi) из Университета Пекина осуществили межмолекулярное алкилирование аллилареновых субстратов нуклеофилами на основе дикарбонильных соединений [4]. Они также продемонстрировали, что в результате внутримолекулярной реакции аллильные соединения могут образовывать циклические продукты.

Независимо от китайских коллег, Эндрю Янг (Andrew J. Young) и Кристина Вайт (M. Christina White) из Университета Иллинойса осуществили реакцию межмолекулярного аллильного алкилирования, использовав ароматические и гетероароматические аллильные субстраты и карбонил- и сульфонилсолдержащие нуклеофилы [5].

Источники: [1] Org. Process Res. Dev. 2008, 12, 424; [2] Science 2008, 321, 1188; [3] J. Org. Chem. 2008, 73, 7402; [4] J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12901; [5] J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja806867p

метки статьи: #кинетика и катализ, #органическая химия, #органический синтез