Новости химической науки > Органический дайджест 95

В сегодняшнем выпуске дайджеста: получение энантиочистых динитроалканов с помощью лантансодержащего катализатора; рН управляет поведением мономолекулярного ротаксана; водородное связывание понижает нуклеофильность сольватированных нуклеофилов; получение 2-арилпиперидинов из N-Boc-пиперидинов и арилбромидов и катализируемое никелем восстановительное карбоксилирование стирола CO₂.

Исследование прямой реакции присоединения нитроалканов к нитроолефинам по Михаэлю,приводящее к образованию оптически активных 1,3-динитроалканов весьма полезно, так как динитроалканы являются предшественниками энантиообогащенных 1,3-диаминов – строительных блоков для получения фармацевтических соединений.

Фенг (X. Feng) с соавторами из Университета Сычуани сообщает об эффективной и мягкой методике реакции присоединения, ускоряющейся La(CF₃SO₃)₃ в комбинации с N,N’-диоксидным лигандом 1 [1].

Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 7079

В продукте реакции содержится два стереоцентра. Некоторые из продуктов характеризуются уникальной оптической чистотой с соотношением диастереомеров 93:7 и ее не менее 97%. Оптическая чистота полученных продуктов обычно не зависит от стерических и электронных свойств заместителей. Получаемые в результате реакции присоединения 1,3-динитросоединения содержат два сопряженных стереоцентра и могут быть легко восстановлены до соответствующих 1,3-диаминов.

Ротаксаны представляют собой типичные модели для молекулярного распознавания. Обычно они состоят из двух несвязанных компонентов: неподвижного и подвижного, который двигается по неподвижному фрагменту в результате внешнего воздействия.

Кутро (F. Coutrot), Ромуальд (C. Romuald) и Буссерон (E. Busseron) из Университета Монпелье (Франция) разработали молекулу, разработали одну молекулу, ведущую себя как ротаксан при изменении pH среды [2].

Рисунок из Org. Lett. 2008, 10, 3741

Новый «мономолекулярный" ротаксан состоит из аммонийного и триазолиевого неподвижных фрагментов и двух эфирных колец дибензо-24-крауна-8, которые отвечают за конформационную подвижность всей молекулы. В кислотной среде эфирные кольца перемещаются к аммонийному центру, заставляя всю молекулу растягиваться. В щелочной среде кольца удаляются друг от друга, заставляя молекулу сжиматься. Маннозильные циклические «стопоры» на обоих кольцах молекулярной цепи не дают ротаксановой структуре сколлапсировать.

Соотношение между нуклеофильностью и структурой нуклеофила и средой, в которой протекает нуклеофильный процесс обладает фундаментальной важностью для органической химии. Син Чен (Xin Chen)и Джон Брауман (John I. Brauman) из Стенфорда измерили нуклеофильность серии замещенных алкоголятов в газовой фазе [3].

Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2008, DOI: 10.1021/ja802814a

Заместители влияют на нуклеофил за счет взаимодействий ион-диполь и ион-наведенный диполь, а также (там, где это возможно) за счет водородных связей. Серия алкоголят-анионов является идеальной моделью для изучения нуклеофилов в условиях микросольватации. Для анализа результатов была использована теория Маркуса, которая позволила разделить нуклеофильность на два независимых компонента: внутреннюю нуклеофильность и термодинамическую нуклеофильность, определяемую экзотермическим эффектом всей реакции.

Обнаружено, что наблюдаемая нуклеофильность замещенных алкоголятов всегда значительно ниже нуклеофильности незамещенных алкоголятов. Однако взаимодействия ион-диполь и ион-наведенный диполь практически не влияют на собственную нуклеофильность; понижение наблюдаемой нуклеофильности определяется менее благоприятной термодинамикой процесса.

С другой стороны, водородное связываниене только стабилизирует нуклеофил, но и понижает барьер активации на 3-4 ккал/моль. Результаты исследования позволяют объяснить влияние сольватации на нуклеофильность, например объясняет меньшую скорость нуклеофильных реакций в протонодонорных растворителях в сравнении с апротонными полярными растворителями.

Арилзамещенные насыщенные гетероциклические структуры могут входить в состав ряда биологически активных молекул, таких как антагонисты NK1, новый класс терапевстических агентов, обладающих антидепрессивным, седативным и противорвотным действием.

Для синтеза этих соединений существует небольшое количество синтетических методов. Колдхэм (I. Coldham) и Леонори (D. Leonori) из Университета Шеффилда отмечают, что примеры прямого арилдеметаллирования – сочетания насыщенных гетероциклов редки. Британские исследователи обнаружили, что для получения целевых 2-арилпиперидинов в режиме one-pot может использоваться реакция сочетания Негиши (Negishi-type coupling) [4].

Рисунок из Org. Lett. 2008, 10, 3923

Типовая методика выглядела следующим образом: первоначально проводили литиирование N-Boc-пиперидина (1) в положение 2. Переметаллирование литийсодержащего интермедиата ZnCl₂ приводит к образованию цинкорганических соединений. Введение в реакционную смесь соли палладия, фосфинового лиганда и арилгалогенида приводит к образованию 2-арилпиперидина (2) с выходом 75%.

В группе Томислава Ровиса (Tomislav Rovis) из Университета Колорадо разработана катализируемое никелем карбоксилирование стиролов действием CO₂ [5].

Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2008, DOI: 10.1021/ja8062925

Реакция протекает в мягких условиях, восстановителем в процессе является диэтилцинк. Предварительные результаты показывают, что механизм реакции включает в себя два реализующихся по раздельности каталитических цикла, ускоряющихся никелем: первый представляет собой гидроцинкирование алкена, второй, более медленный процесс – катализируемое никелем карбоксилирование in situ образующегося цинкорганического реагента.

Источники: [1] Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 7079; [2] Org. Lett. 2008, 10, 3741; [3] J. Am. Chem. Soc., 2008, DOI: 10.1021/ja802814a; [4] Org. Lett. 2008, 10, 3923; [5] J. Am. Chem. Soc., 2008, DOI: 10.1021/ja8062925

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