Новости химической науки > Органический дайджест 111

В сегодняшнем выпуске дайджеста: ПАВ для реакции метатезиса в воде; механохимическая активация реакции Сузуки-Мияуры; макроциклы для получения би- и трициклических лактамов; простая реакция арил-алкильного кросс-сочетания и региоселективный синтез син-дизамещенных дибензо-30-краун-10-эфиров.

Новая молекула, которая может играть роль катализатора и растворителя одновременно, оказывается удачной платформой для проведения реакций метатезиса с замыканием цикла. Новое амфифильное соединение получено Брюсом Липшуцем (Bruce H. Lipshutz) и Субир Горай (Subir Ghorai) из Университета Калифорнии [1].

Рисунок из Org. Lett. 2009, 11, 705

Полиоксиэтанилубихинилсебациат [polyoxyethanyl ubiquinyl sebacate (PQS)] представляет собой гидрохиноновый цикл, модифицированный следующими боковыми фрагментами: липофильной полипреноидной и гидрофильной полиэтиленгликолевой. Хиноновый цикл также содержит гидроксильная группа, способствующая связыванию PQS с катализатором на основе переходного металла. Гидрофильно-липофильный баланс PQS позволяет этому амфифильному соединению образовывать наноразмерные мицеллы в воде; эти мицеллы являются идеальными нанореакторами для реакций метатезиса с замыканием цикла.

Липшуц и Горай связали рутений-карбеновый катализатор с PQS после чего проверили мицеллярную систему, использовав в качестве субстратов метатезиса водонерастворимые диены. Продукты метатезиса образовывались с выходом, не меньшим, чем 92% уже при комнатной температуре.

Реакция Сузуки-Мияуры – одна из наиболее хорошо изученных реакций кросс-сочетания, применяемых в промыленности. Субстратами реакции являются галогенид, органилборная кислота, неорганическое основание и источник палладия. Весьма часто для реакции требуется наличие растворителя и повышенная температура.

Ондрушка (B. Ondruschka) с соавторами из Университета Фридриха Шиллера (Йена, Германия) и Технического Университета Брауншвейга (Германия) сообщают о механохимической активации этой реакции с помощью шаровых мельниц [2].

Рисунок из Org. Process Res. Dev. 2009, 13, 44

В качестве модели авторы выбрали реакцию 4-бромацетофенона в присутствии KF–Al₂O₃ и Pd(OAc)₂. Они изучили влияние перемешивающих материалов (тип, размер и количество шаров для перемешивания), материал чаши для перемешивания, число оборотов в минуту и время перемешивания.

Было обнаружено, что все эти факоры важны для определения выхода целевых продуктов, при этом материал для перемешивания оказывает большее влияние при медленной скорости перемешивания, чем при высокой; влияние времени перемешивания особенно значимо при низкой скорости перемешивания – большое время реакции приводит к разложению продуктов реакции. Большие выходы наблюдаются и в том случае, если шары мельницы и чаша, в которой идет реакция, созданы из одного и того же материала. Увеличение количества шаров в мельнице (увеличение площади активной поверхности) также приводит к увеличению выхода продуктов реакции.

Авторы отмечают, что, в соответствии с новой методикой, механохимическая активация реакции Сузуки-Мияуры позволяет осуществить ее в отсутствии растворителя, новый метод требует меньших затрат энергии, чем термическое или микроволновое инициирование.

Порко-младший (J. A. Porco, Jr) с соавторами из Университетов Бостона и Нью-Хэмпшира сообщают о новом упрощенном методе синтеза макроциклических бислактамов (1) за счет циклодимеризации сложных гомоаллильных аминовых эфиров. Соединение 1 было использовано как исходный реагент для синтеза би- (2) и трициклических (3) бислактамов [3].

Синтез 1 ускоряется циркониевым комплексом (HYP – 2-гидроксипиридин) и протекает с 80% выходом целевого продукта (такой выход можно считать весьма хорошим для получения 14-членного макроцикла.

Рисунок из Org. Lett. 2009, 11, 413

Соединение 1 обрабатывают основанием для получения продуктов 2 и 3 в различном соотношении; соотношение зависит от типа арильных заместителей и растворителя. Если Ar – 3-MeOC₆H₄, а растворитель – N,N-диметилацетамид, образуется смесь 2 и 3 в соотношении 1:1, с этим же растворителе если Ar – 2-нафтил, наблюдается соотношение продуктов 1:4. Использование ДМФА в качестве растворителя приводит к образованию лишь продукта 2, независимо от типа ароматического заместителя.

Дальнейшая функционализация трех трициклических структур, продемонстрированная на примере 3, включает диастереоселективное алкилирование 3 гексаметилдисилилазидом лития (LiHMDS). К удивлению авторов, бисалкилированные продукты (например, 4) представлены только одним диастереомером.

Реакции кросс-сочетания представляют собой весьма ценный синтетический метод. Эти реакции ускоряются палладиевыми или никелевыми комплексами. Чаплик (W. M. Czaplik), Майер (M. Mayer) и фон Вангелин (A. J. von Vangelin) из Университета Кельна решили разработать более экономичный и простой способ кросс-сочетания, позволяющий избегать использования дорогих или токсичных материалов [4].

Исследователи разработали простой метод, позволяющий проводить алкиларильное кросс-сочетание, в основе которого лежит «домино»-катализ комплексами железа, прекатализаторами для которого является FeCl₃. Разработанные условия позволяют получать продукты сочетания арил–алкил (1) и 2-алкенил–алкил (2) в режиме one-pot.

Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 607

TMEDA – тетраметилэтилэтилиденамин; его присутствие необходимо для реакции, возможно из-за стабилизации комплексов железа или марганца. В отсутствии TMEDA реакции не идет.

В разработанном процессе в качестве исходных соединений можно использовать замещенные (алкил, алкокоси, фтор- и амино) арилбромиды или гетероарилбромиды и первичные или вторичные алкилбромиды. При одновременном использовании алкил- и алкенилбромидов продуктами реакции являются непредельные соединения. Винилбромид позволяет получить лишь сложную смесь продуктов, в то время как диметилвинилбромид дает соответствующий продукт кросс-сочетания с умеренным выходом.

Авторы [4] отмечают, что, несмотря на термодинамическую благоприятность образования продуктов гомосочетания, приводящего к образованию бис-арила, разработанный процесс отличается высокой селективностью, позволяя получать желаемые продукты с выходом побочных продуктов гомосочетания не более 9% в самом неблагоприятном случае.

Пётр Пятек (Piotr Piątek) из Университета Варшавы сообщает о, удобном региоселективном способе синтеза син-замещенных дибензо-30-краун-10-эфиров [5].

Рисунок из Tetrahedron, 2009, 65, 11, 2285

Новая методология была проиллюстрирована синтезом дибензо-краунэфиров, содержащих нитро-, формил- и карбоксиметильные группы.

Синтез прекурсоров для макроциклизации проводился в три стадии и был основан на использовании пара-метоксибензильной защитной группы для защиты фенольного гидроксила, находящегося в орто-положении к NO₂, CHO and COOMe groups. Для эффективного синтеза макроциклических замещенных краун-эфиров были использованы обычные условия макроциклизации (не требующие значительного разбавления реакционной смеси).

Источники: [1] Org. Lett. 2009, 11, 705; [2] Org. Process Res. Dev. 2009, 13, 44; [3] Org. Lett. 2009, 11, 413; [4] Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 607; [5] Tetrahedron, 2009, 65, 11, 2285, doi:10.1016/j.tet.2009.01.039

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