Новости химической науки > Органический дайджест 194

Сегодня в дайджесте: даже большой дендример можно синтезировать за один день; металлический магний как катализатор для синтеза бороновых кислот и боронатов; последовательное расширение оксиранового цикла позволяет проводить стереоспецифическое получение оксетанов и оксиранов; микрореактор для самооптимизации реакции Хека и загрязнения увеличивают селективность новой реакции тиолирования.

Разветвленное строение дендримеров и их глобулярная форма обуславливают их частое применение в технике и технологии. Для получения дендримеров применяются расходящиеся и сходящиеся методы синтеза, однако большинство существующих методов отличаются низкой эффективностью и сложными методами очистки.

Рисунок из Macromolecules 2010, 43, 6625

Для того, чтобы изменить устоявшееся мнение о том, что синтез дендримера обычно утомителен, дорогой и длительный по времени Малкоч (M. Malkoch) и Хокер (C. J. Hawker) из Королевского Института Технологии (Стокгольм) разработали эффективный метод синтеза дендримерных макромолекул, основанный на чередующихся реакциях азид-инового циклоприсоединения и тиол-енового сочетания. [1].

Легкость протекания использованных реакций, выходы которых близки к количественным, приводит к тому, что процедура очистки конечного продукта не представляет особой сложности; синтез каждого поколения дендримера протекает за 3 часа. Результатом организации и синтеза является дендример шестого поколения с молекулярной массой около 60 кДа, который можно получить за один день исходя из разветвленных мономеров AB₂ и CD₂.

Рисунок из J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11825

Бороновой кислоты и их эфиры являются важными интермедиатами органических реакций, при которых образуется связь С–С (например, реакция Сузуки). Эти борорганические соединения можно получить с помощью обработки реактивов Гриньяра и литийорганических соединений триалкоксиборанами или с помощью реакции между органилгалогенидами и пинаколборанами (HBpin), последняя реакция катализируется комплексами переходных металлов.

Дюнах (E. Duñach) с соавторами разработал синтетический метод, позволяющий использовать для ускорения реакции с пинаколборанами лишь каталитическое количество металлического магния. Исследователи провели скрининг растворителей и оснований, и определили, что оптимальные условия реакции следующие – ТГФ в качестве растворителя, основание – NEt₃ и 10 мольных процентов магния [2].

В этих условиях бензилбромиды переходят в эфиры бороновых кислот с хорошими выходами. Стерически затрудненные орто-замещенные галогениды и бензилхлориды реагируют менее активно. Расчеты методом DFT позволяют предположить, что в новой реакции HBpin выступает как электрофил и восстановитель, регенерируя нульвалентный магний для каталитического цикла. Исследователи предполагают, что новый метод может пригодиться для крупномасштабного синтеза боронатов.

Рисунок из J. Org. Chem. 2010, 75, 6229

Шрайнер (P. R. Schreiner), Фокин (A. A. Fokin) и соавторы из Киевского политехнического института и Университета Юстаса Либиха продемонстрировали полное сохранение энантиомерной чистоты ы ходе реакций расширения цикла замещенных эпоксидов (например, 1) и оксетанов (например, 2), приводящих к образованию оксолана 3. Ключевым реагентом в новом методе синтеза является диметилсульфоксониумметилилид (4), – донор метиленовой группы для нуклеофильного расширения цикла [3].

Исходный реагент, йодид триметилсульфоксония, обрабатывали t-BuOK или NaH, в результате чего in situ образуется 4. Во всех случаях параллельно расширению цикла происходит элиминирование DMSO, выходя целевых продуктов достигают 91%. Конверсия оксирана в оксетан протекает в мягких условиях, в то время как соответствующая конверсия оксетан-оксолан действием реагента 4 требует более жестких условий реакции. Исследователи предполагают, что разработанный ими метод представляет удобный способ синтеза оптически активных четырех- и пятичленных циклических эфиров из оксиранов.

Реакции, которые осуществляются в микрореакторах в режиме непрерывного потока, отличаются целым рядом преимуществ – простота масштабирования, безопасность и отличные параметры переноса массы и тепла. Однако, специальное оборудование, необходимое для систем прямого потока, затрудняет скрининг оптимальных условий процесса.

Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 707

Бухвальд (S. L. Buchwald) и Йенсен (K. F. Jensen) из Массачусетского технологического института разработали самооптимизирующуюся микрореакторную систему, которая использует для новых экспериментов данные, полученные при анализе уже проведенных экспериментов. Their process uses the Nelder–Mead simplex method to optimize the reaction conditions [4].

Разработанное устройство состоит из трех шприцов с системой накачки, микросмесителя, микрореактора, встроенной системы ВЭЖХ и контролирующего работу системы компьютера.

В качестве модели была выбрана реакция хлорбензотрифторида (1) с 2,3-дигидрофураном (2) в присутствии Pd(OAc)₂, фосфина 3 и дициклогексилметиламина в нормальном бутаноле при 90°C. Через первый шприц – систему ввода в реакционную смесь подавали смесь 1, основания, фосфинового лиганда и ацетата палладия, через второй и третий шприцы – соединение 2 и н-бутанол, соответственно, что позволяло изменять количество эквивалентов 2, варьируя скорость потока.

При изменении таких параметров, как время пребывания реакционной смеси в камере устройства и соотношении алкенов было обнаружено, что оптимальные условия процесса – время пребывания 4.5–6.5 минут и 4.5–5.5 эквивалентов 2. Средний выход целевого продукта составил 80%, для всего процесса оптимизации потребовалось только 6 грамм арилгалогенида. Реакция при пятидесятикратном масштабировании реакционной смеси также протекала с выходом 80%. Исследование представляет собой разработку новой стратегии для многопараметровой оптимизации условий лабораторных и масштабированных синтезов.

Рисунок из Org. Process Res. Dev. 2010, 14, 787

Тадж (M. Tudge) с соавторами из Merck обнаружил, чтотиолирование азаиндола образующимся in situ 3,4-дихлорфенилсульфенилхлоридом приводит к значительному увеличению количеств продуктов побочной реакции – хлорирования цикла [5].

Исследователи получили модифицированный тиофталимидный реагент [2-(3,4-дихлорфенилсульфанил)изоиндол-1,3-дион], который хорошо реагировал при проведении реакции в малых масштабах, однако пи масштабировании образовалась смесь состава 1:1 целевого тиолированного азаиндола и побочного продукта бензильного тиолирования.

Результаты детального исследования показали, что образцы тиофталимида, использовавшиеся для маломасштабных экспериментов, содержали около 1000 м.д. загрязняющего бромида, в образцы, применявшиеся для крупномасштабного синтеза – только 40 м.д. бромида. Авторы уверены, что реакция протекает через стадию образования активного сульфонилбромидного интермедиата, и примеси в реагенте увеличивают селективность реакции.

Анонсы недели – в журнале Chemical Reviews опубликованы обзор, в котором описаны реакции олигомеризации олефинов, протекающих через стадию образования металлоциклов [6], в журнале Chemical Society Reviews – обзор, обобщающий информацию о супрамолекулярных амфифилах [7], а в журнале Chemical Science – обзор, описывающий многостадийные органические синтезы, протекающие в непрерывном потоке.

Источники: [1J Macromolecules 2010, 43, 6625; [2] J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11825; [3] J. Org. Chem. 2010, 75, 6229; [4] Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 707; [5] Org. Process Res. Dev. 2010, 14, 787; [6] Chem. Rev., 2010, DOI: 10.1021/cr100217q; [7] Chem. Soc. Rev., 2011, DOI: 10.1039/B919678C; [8] Chem. Sci., 2010, DOI: 10.1039/C0SC00381F

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