Новости химической науки > Органический дайджест 370

В это номере дайджеста: обучение цинка новым трюкам; природа подсказывает идею синтеза таксола; новый способ получения азотсодержащих насыщенных гетероциклов; конверсия алкенов-1 в 1,4-диолы и новый способ синтеза полизамещенных ариламинов.

Металлоциклобутаны занимают особое место в инструментарии химиков-синтетиков – они являются интермедиатами реакций метатезиса олефинов, которые революционизировали подходы химиков к низкомолекулярным соединениям и полимеров.

Дэвид Вивич (David A. Vicic) сообщает, что исследователи из его группы нашли новое применение этим интермедиатам, применив их для синтеза фторсодержащих низкомолекулярных соединений и полимеров. В качестве инструментов для получения целевых соединений они использовали цинксодержащие металлоциклы, в составе которых имеются фторсодержащие группы [1].

Рисунок из Organometallics, 2013, 32 (24), 7552

Существующие подходы к синтезу фторированных металлоциклов основаны на применении газообразного тетрафторэтилена, что хорошо работает при необходимости ввести группы C₂F₄ and C₄F₈ по механизму радикального присоединения. Однако газообразный тетрафторэтилен сложно хранить, и он может оказывать отрицательное воздействие на окружающую среду.

Вивич и его коллеги разработали альтернативный способ метатезиса, в котором применяются металлоциклические реагенты, содержащие по два атома цинка и фрагменты C₃F₆ (а также более длинные), позволяя при этом избежать непосредственного применения тетрафторэтилена.

Алкилцинк часто применяется в реакциях метатезиса, кросс-сочетания и полимеризации для переноса алкильных групп с металлоорганического соединения на молекулу субстрата. Исследователи из группы Лейга получили свои цинкорганические реагенты из диэтилцинка и I(CF₂)_nI (n = 3, 4 или 6). Фторалкильные фрагменты могут быть перенесены на арилйодиды в условиях катализируемой медью реакции. В результате этой реакции образуются бициклические фторированные металлоорганические циклы Tили циклические системы с перфторалкильными линкерами. Такие скелеты могут найти применение для изготовления лекарственных препаратов или новых материалов.

Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2014, DOI: 10.1021/ja501782r

Противораковый препарат таксол (паклитаксел) лучше всего получается в ходе биосинтеза в условиях живой природы. К настоящему времени химикам удалось получать лишь граммовые количества этого вещества, однако процесс ферментации позволяет получать его тоннами.

Тем не менее химики-синтетики дня сегодняшнего любят брать идеи у природы. Имитируя ранние стадии биосинтеза таксола, исследователи из группы Фила Барана (Phil S. Baran) приблизились к способу получения аналогов таксола, недоступных для биоинженерии, но, при этом способных выступать в качестве эффективных лекарственных препаратов [2].

На первой стадии исследователи из группы Барана синтезировали продукт природного происхождения – (–)-таксуюннамин D всего в пять стадий из таксадиена. Использованные синтетические трансформации имитируют первые три из восьми стадий биосинтетического окисления, протекающие при конверсии таксадиена в таксол. По словам Барана, (–)-таксуюннамин D может использоваться в качестве исходного вещества для синтеза таксола.

Проблема, которую решали коллеги Барана, контроль трех стадий окисления, поскольку таксадиен в значительной степени напряжен – селективное окисление диенов всегда представляет собой не самую тривиальную задачу. Компьютерное моделирование, самостоятельно разработанный в группе Барана хромсодержащий реагент и тысячи реакций позволило исследователям решить задачу.

Рисунок из Nature Chemistry (2014) doi:10.1038/nchem.1878

Такие насыщенные гетероциклы, как пиперидины и морфолины, часто встречаются в структуре сложных биологически активных молекул, поэтому специалисты по фармацевтической химии давно разрабатывают простые методы их синтеза и внедрения в молекулы. Однако существующие методы синтеза этих гетероциклов и введения в природные соединения и их аналоги в большинстве случаев требуют нескольких синтетических стадий.

Введение ароматических фрагментов в состав органических соединений, напротив протекает достаточно легко – для этого применяется большое количество реакций кросс-сочетания, катализируемых комплексами переходных металлов. Уже предпринимались попытки разработать процессы кросс-сочетания с участием насыщенных гетероциклов, однако разработанные к настоящему времени синтетические протоколы неудобны и не нашли широкого применения.

Джеффри Боде (Jeffrey W. Bode) описывает новый удачный шаг в «приручении» насыщенных гетероциклов. Хотя разработанная реакция и не является в полной мере реакцией кросс-сочетания, она позволяет получать продукты сочетания в одну стадию [3].

Исследователи из группы Боде разработали радикально-инициируемую реакцию, которая позволяет внедрят насыщенные гетероциклы в соединения, содержащие альдегидную группу. Стехиометрическая реакция позволяет получать 6-, 7-, 8- и 9-членные азотсодержащие гетероциклы, связанные с различными ароматическими и неароматическими каркасами.

Рисунок из Nature Chemistry 6, 122–125 (2014)

Природа связей C–H в органических молекулах стимулирует химиков рассматривать их как привлекательную цель для быстрого способа получения сложных органических структур, однако проблема заключается в селективности функционализации этих связей. В настоящее время привлекательным классом соединений для активации связей C–H химики-синтетики рассматривают алкены.

Владимир Геворкян (Vladimir Gevorgyan) с соавторами описывает конверсию алкенов-1 в 1,4-диолы. Новый метод заключается во введении новой хелатирующей вспомогательной группы Si,N-типа в алкен с последующим катализируемом иридием C–H силилировании неактивированных δ-C(sp³)–H связей, что приводит к образованию силоланового интермедиатов, окисление связи C–Si которых приводит к целевым 1,4-диолам. Разработанный метод может использоваться для широкого круга алкеновых субстратов, содержащих различные функциональные группы [4].

Рисунок из Nature Chemistry 6, 122–125 (2014)

Тимоти Доноху (Timothy J. Donohoe) сообщает, что кросс-метатезис олефинов, позволяет осуществлять быстрый синтез 1,5-дикарбонильных интермедиатов, которые при пследующей обработке первичным или вторичным амином дают широкий круг замещенных различными фрагментами аминов карбоновых кислот [5].

Новый синтетический протокол позволяет получать соединения, недоступные для классических синтетических подходов, он отличается высокой региоселективностью.

Обзоры недели: обзор, посвященный деароматизации ароматических соединений, индуцированной комплексообразованием – структуре и реакционной способности ða;³-бензильных комплексов [6] и новому поколению биокатализатиоров в органическом синтезе [7].

Источники: [1] Organometallics, 2013, 32 (24), 7552; DOI: 10.1021/om401016k; [2] J. Am. Chem. Soc., 2014, DOI: 10.1021/ja501782r; [3] Nature Chemistry (2014) doi:10.1038/nchem.1878; [4] Nature Chemistry 6, 122–125 (2014); doi:10.1038/nchem.1841; [5] Org. Lett., 2014, DOI: 10.1021/ol500441q; [6] Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 11, 2826; DOI: 10.1002/anie.201305972; [7] Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 12, 3070; DOI: 10.1002/anie.201302195

метки статьи: #органическая химия, #органический синтез