Новости химической науки > Органический дайджест 343

В этом номере дайджеста: инверсия у хирального атома третичных спиртов; одностадийное получение O-(α-бромацил)циангидринов за счет рециклизации минорного энантиомера; топологические изомеры хиральных катенанов-наручников; электрофильное α-оксигенирование β-кетоэфиров с помощью N-гидроксикарбаматов и получение неприродных аминокислот за счет активации связей С–Н комплексами палладия (II).

Одним из первых механизмов органических реакций, о котором говорится в учебном курсе органической химии – нуклеофильное замещение. Со студенческой скамьи химики (хотя может кто и ранее) помнят, что реакция S_N2, в которой образование новой связи происходит одновременно с разрывом старой, приводящее к оптической инверсии, не может быть реализовано для субстратов, в которых уходящая группа связана с третичным атомом углерода – стерический объем заместителей не позволяет реагенту подойти к атому углерода с тыла.

Тем не менее, химикам удалось разработать S_N2-подобную реакцию, способную превратить третичные спирты в третичные алкилизонитрилы с полным обращением оптической конфигурации субстрата [1].

Рисунок из Nature 2013, DOI: 10.1038/nature12472

Райан Шенви (Ryan A. Shenvi), Сергей Пронин (Sergey V. Pronin) и Кристофер Райхер (Christopher A. Reiher) из Исследовательского Института Скриппса разработали реакцию, в которой используется сильное основание Льюиса – трифторметилсульфонат скандия(III). В ходе реакции спиртовый субстрат конвертируется в трифторацетат, который в свою очередь подвергается атаке нуклеофильного триметилсилилцианида. Как поясняет Шевни, конечный продукт этой реакции – изонитрил может быть конвертирован в различные соединения с азотсодержащими функциональными группами.

В настоящее время исследователи из группы Шевни используют разработанный протокол реакции для синтеза противомалярийных соединений, а также планируют расширить разработанную методику для протекающего с обращением оптической конфигурации замещения гидроксильной группы третичных спиртов другими функциональными группами, не обязательно азотсодержащими – в стратегических планах исследователей использовать S_N2-подобные реакции для генерации связей C–S, C–O и даже С–С.

Рисунок из J. Org. Chem., 2013, DOI: 10.1021/jo401401c

Кристина Моберг (Christina Moberg) получила O-(α-бромацил)циангидрины в одну стадию с помощью реакции различных альдегидов с α-бромацилцианидами [2].

Одностадийным метод удалось сделать за счет циклической операции, в которой два минорных диастереомера, образовавшихся в реакции, катализируемой хиральной кислотой Льюиса, подвергались гидролизу липазой Candida antarctica lipase B (CALB), гидролиз сопровождался дегидроцианированием и регенерацией исходного вещества. Выход целевого оптически активного изомера колеблется от хорошего до высокого, в большинстве случаев реакция отличалась высокой диастереоселективностью.

O-(α-бромацил)циангидрины важны для синтеза тем, например, что исходя из них можно получить 4-амино-2(5H)-фураноны, соединения, которые как проявляют биологическую активность, так и полезны в качестве интермедиатов для химического синтеза.

Рисунок из Chem. Sci., 2013, DOI: 10.1039/C3SC52106K

Химики из США успешно использовали темплатно-управляемый протокол для синтеза двух топологических изомеров катенанов-наручниковhandcuff catenane [3].

Катенаны-наручники представляют собой механически переплетенные молекулы, в состав которых входит два цикла, связанных ковалентной связью (эта структура называется дитопический хозяин), через оба цикла, входящих в состав дитопического хозяина, продет третий цикл. К настоящему времени сообщалось о синтезе всего лишь трех соединений с такой топологией механического связывания – катенаны-наручники очень сложно синтезировать.

Описанные ранее катенаны были ахиральны и отличались только одним способом внедрения третьего цикла через циклы дитопического хозяина. Катенан-наручники, синтезированный в группе Фрейзера Стоддарта (Fraser Stoddart) с коллегами из Северо-западного университета существует в форме систем с двумя различными топологиями связывания – одну из этих супрамолекулярных систем нельзя превратить в другую, не разрушая старые ковалентные связи и не формируя новые. Стереохимия, которую демонстрируют катенаны-наручники, полученные в группе Стоддарта также интересна, поскольку помимо топологический хиральности эти изомеры также демонстрируют эвклидову хиральность.

В темплатном синтезе, благодаря которому удалось получить эти топологически сложные молекулы, в котором участвуют богатый π-электронами бис-1,5-диоксинафто [50]краун-14 и прекурсоры π-электрон-недостаточного циклобис(паракват-пара-фенилен)циклофана. Катенаны-наручники могут найти применение в качестве молекулярных переключателей.

Рисунок из Chem. Sci., 2013,4, 3857

Хавьер Реад де-Аланиз (Javier Read de Alaniz) сообщает о катализируемом медью аминооксилировании β-кетоэфиров нитрозоформиатами [4].

Обнаруженное превращение отличается высокой практичностью и эффективностью и представляет собой редкий пример альдольной реакции, в которой участвует нитрозокарбонил. В реакции может участвовать широкий круг субстратов, условия реакции позволяют контролировать региохимию реакции.

Рисунок из Chem. Sci., 2013, 4, 3906

Бин-Фен Ши (Bing-Feng Shi) описывает катализируемое палладием алкилирование первичных и вторичных связей C(sp³)–H алкилйодидами и/или бромидами для синтеза оптически активных неприродных α-аминокислот [5].

Процесс может быть масштабирован и допускает наличие в субстрате функциональных групп различного типа, в процессе алкилирования сохраняется стереоконфигурация субстрата.

Источники: [1] Nature 2013, DOI: 10.1038/nature12472; [2] J. Org. Chem., 2013, DOI: 10.1021/jo401401c; [3] Chem. Sci., 2013, DOI: 10.1039/C3SC52106K; [4] Chem. Sci., 2013,4, 3857; DOI: 10.1039/C3SC51658J; [5] Chem. Sci., 2013,4, 3906; DOI: 10.1039/C3SC51747K

метки статьи: #органическая химия, #органический синтез