Кори – Хаус синтез - Corey–House synthesis

Не путать с подростковым сериалом 2007 года. Кори в доме.

В Кори – Хаус синтез (также называемый Реакция Кори – Познера – Уайтсайдса – Хауса и другие перестановки) является органическая реакция что включает в себя реакцию литий диорганилкупрат (Р2CuLi) с органил (псевдо) галогенид (R'X), чтобы сформировать новый алкан, а также неопределенное органо-медь частицы и галогенид лития в качестве побочных продуктов.[1][2][3]

Ли+[R – Cu – R]– + R'– X → R – R '+ «RCu» + Li+Икс–

В принципе, аналог карбаниона, такой как литийорганический или же Реактив Гриньяра может реагировать напрямую (без меди) с алкилгалогенидом в реакции нуклеофильного замещения с образованием новой углерод-углеродной связи. Однако, помимо использования ацетилидов металлов в качестве нуклеофилов, такой процесс на практике редко работает хорошо из-за металл-галогенный обмен и / или образование больших количеств побочных продуктов восстановления или элиминации.[4] В качестве решения этой проблемы реакция Кори-Хауса представляет собой общий и высокопроизводительный метод соединения двух алкильных групп или алкильной группы и арильной группы.

Объем

Сфера применения синтеза Кори-Хауса исключительно широка, и диапазон диорганилкупратов лития (R2CuLi, R = 1 °, 2 ° или 3 ° алкил, арил, или же алкенил ) и органил (псевдо) галогениды (RX, R = метил, бензиловый, аллильный, 1 ° или циклический 2 ° алкил, арил или алкенил и X = Br, I, OTs, или же OTf; X = Cl является маргинальным) будет подвергаться связыванию как нуклеофильный и электрофильный партнеры связывания соответственно.[5][6] Реакция обычно протекает при комнатной температуре или ниже в эфирном растворителе. Благодаря широкому диапазону применимых партнеров для связывания, толерантности к функциональным группам и простоте работы синтез Кори-Хауса является мощным и практичным инструментом для синтеза сложных органических молекул. Однако, в качестве ограничений, затрудненные (2 ° или 3 °) алкилгалогениды обычно являются неудачными или низкопродуктивными субстратами для синтеза Кори-Хауса. Кроме того, алкинилкупраты обычно инертны в обычных условиях сочетания. Ковка ариларильных связей также неэффективна и намного эффективнее достигается с помощью палладиевый катализ.

Процесс и механизм реакции

Синтезу Кори-Хауса предшествуют два предварительных этапа по приготовлению необходимого реагента Гилмана из алкилгалогенида. На первом этапе алкилгалогенид обрабатывают металлическим литием в сухом эфире, чтобы получить алкиллитий реагент, RLi. Исходный алкилгалогенид для стадии литирования может быть первичным, вторичным или третичным алкилхлоридом, бромидом или иодидом:

R – X + 2Li ° → RLi + Li+Икс–

На втором этапе диалкилкупрат лития, также известный как реагент Гилмана (названный в честь Генри Гилман из Государственный университет Айовы ) готовится из алкиллитий путем лечения с йодид меди (CuI) в реакции трансметаллирования:

2RLi + CuI → Li+[R – Cu – R]– + LiI

Если использование алкиллитиевых реагентов препятствует несовместимости функциональных групп, трансметаллирование из других металлов (например, Mg, Zn, Al, B) может рассматриваться как альтернатива для приготовления медноорганического реагента.

Процесс синтеза Кори-Хауса представляет собой реакцию между медьорганическим реагентом, обычно диалкилкупратом лития, как описано выше, и вторым алкил (псевдо) галогенидом или арилиодидом. Это приводит к образованию связи C – C между двумя органическими фрагментами:

Ли+[R – Cu – R]– + R'– X → R – R '+ «RCu» + LiX

Из стехиометрии очевидно, что один эквивалент группы R тратится впустую как плохо охарактеризованный вид алкилмеди (вероятно, полимерный; обычно превращается в RH при водной обработке) в наиболее распространенной форме синтеза Кори-Хауса. Чтобы избежать этого в случаях, когда R представляет собой драгоценный или сложный фрагмент, реагент (R) (RU) CuM, где RU представляет собой непереносимый фиктивный лиганд (например, RU = циано, алкинил, 2-тиенил и т. д.) можно получить и использовать вместо этого.

Важно отметить, что когда R и R 'различны, получается только перекрестное произведение R – R'; R – R или R'– R 'не образуются в значительных количествах. Таким образом, реакция Кори-Хауса является примером реакции кросс-сочетания. Фактически, синтез Кори-Хауса является одной из первых открытых реакций кросс-сочетания, опосредованных переходными металлами (или катализируемых, см. Ниже).

В случае алкилбромидов и тозилатов инверсия конфигурации наблюдается, когда используется конфигурационно чистый алкилэлектрофил. Считается, что реакция протекает через SN2-подобный механизм с образованием частиц меди (III), которые подвергаются восстановительному отщеплению с образованием продукта сочетания. Когда используются алкилйодиды, наблюдается перемешивание конфигурации и наблюдается образование продуктов циклизации для алкилйодидов с олефиновой связкой, оба из которых указывают на участие радикалов.

Важно отметить, что для того, чтобы эта реакция прошла успешно, партнером связывания алкил (псевдо) галогенида должен быть метил, бензил, аллил, 1 ° алкил или 2 ° циклоалкил. В большинстве случаев электрофилы 3 ° и ациклические 2 ° дают неудовлетворительные результаты. (Однако см. Ниже последние модификации, которые позволяют успешно использовать 2 ° -электрофилы.) С другой стороны, обычно допускаются стерически затрудненные медьорганические реагенты, включая 3 ° и другие разветвленные алкильные реагенты.[7] Однако арилбромиды, йодиды и сульфонаты, которые обычно не подвергаются нуклеофильному замещению в отсутствие переходного металла, могут успешно использоваться в качестве партнеров связывания.[6]

Каталитическая версия

В 1971 г. Кочи сообщили, что Реактивы Гриньяра и алкилбромиды могут быть связаны с использованием каталитического количества тетрахлоркупрата лития (II),[8][9] процесс, который Шлоссер и Фуке расширили до алкилтозилатов.[10] В каталитическом процессе реактив Гриньяра претерпевает трансметаллирование солью или комплексом меди с образованием органо-купрата в качестве каталитического промежуточного продукта, который затем вступает в реакцию с (псевдо) галогенидным электрофилом с образованием продукта сочетания и высвобождением меди и завершением реакции каталитический цикл.

Kochi-Schlosser couple.png

В недавно обнаруженных условиях использование TMEDA в качестве лиганда для меди и метоксида лития в качестве базовой добавки, теперь можно сочетать 1 °, 2 ° и 3 ° реактивы Гриньяра с 1 ° и 2 ° алкилбромидами и тозилатами с высокими выходами с почти исключительной стереоинверсией. Даже β-разветвленные 2 ° алкилтозилаты реагируют с образованием продукта сочетания с умеренным выходом, что значительно расширяет возможности каталитического синтеза Кори – Хауса (сочетание Кочи – Шлоссера).[11]

Фон

Хотя о соединении медноорганических соединений и аллилбромида сообщал еще в 1936 году Генри Гилман (Университет штата Айова),[12] Эта реакция была полностью разработана четырьмя химиками-органиками (двумя в Гарварде и двумя в Массачусетском технологическом институте):

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Познер, Г. Х. (1975). «Реакции замещения с использованием медноорганических реагентов». Органические реакции. 22. С. 253–400. Дои:10.1002 / 0471264180.or022.02. ISBN  978-0471264187.
  2. ^ Кори, Элиас Дж .; Познер, Гэри Х. (19 июля 1967). «Селективное образование углерод-углеродных связей между разнородными группами с использованием медьорганических реагентов». Журнал Американского химического общества. 89 (15): 3911–3912. Дои:10.1021 / ja00991a049.
  3. ^ House, Herbert O .; Респесс, Уильям Л .; Уайтсайдс, Джордж М. (1 октября 1966 г.). "Химия карбанионов. XII. Роль меди в сопряженном добавлении металлоорганических реагентов". Журнал органической химии. 31 (10): 3128–3141. Дои:10.1021 / jo01348a012.
  4. ^ Однако см. Муфта Вюрца для случаев, когда на месте образующийся натрийорганический реагент реагирует с алкилгалогенидом.
  5. ^ Липшуц, Брюс Х. (2002). Шлоссер, Манфред (ред.). Металлоорганические соединения в синтезе: руководство. Вайли. С. 665–815. ISBN  978-0471984160.
  6. ^ а б Whitesides, Джордж М .; Фишер, Уильям Ф .; Сан-Филиппо, Джозеф; Баше, Роберт В .; Хаус, Герберт О. (1969-08-01). «Взаимодействие диалкил- и диарилкупратов лития с органическими галогенидами». Журнал Американского химического общества. 91 (17): 4871–4882. Дои:10.1021 / ja01045a049. ISSN  0002-7863.
  7. ^ В типичном примере дибутилкупрат лития реагирует с 2-бромпентаном, давая продукт сочетания с выходом только 12%. Однако купратные реагенты на основе арила могут успешно вступать в реакцию. Например, дифенилкупрат лития реагирует с (р) -2-бромбутан (73-78% ее) с получением (S) -2-фенилбутан (67-68% ее) с выходом 67-87% (стереоинверсия 84-92%).
  8. ^ ТАМУРА, М .; КОЧИ, Дж. (1971-01-01). «Сочетание реагентов Гриньяра с органическими галогенидами». Синтез. 1971 (6): 303–305. Дои:10.1055 / с-1971-35043. ISSN  0039-7881.
  9. ^ Кочи, Джей К. (1978). Металлоорганические механизмы и катализ. Нью-Йорк: Academic Press. С. 381–386. ISBN  978-0-12-418250-9.
  10. ^ Фуке, Герд; Шлоссер, Манфред (1974-01-01). «Улучшенная углерод-углеродная связь за счет контролируемого катализа меди». Angewandte Chemie International Edition на английском языке. 13 (1): 82–83. Дои:10.1002 / anie.197400821. ISSN  1521-3773.
  11. ^ Ян, Чу-Тин; Чжан, Чжэнь-Ци; Лян, Цзюнь; Лю, Цзин-Хуэй; Лу, Сяо-Ю; Чен, Хуан-Хуань; Лю, Лэй (2012-07-11). «Катализируемое медью перекрестное связывание неактивированных вторичных алкилгалогенидов и тозилатов с вторичными алкилреагентами Гриньяра». Журнал Американского химического общества. 134 (27): 11124–11127. Дои:10.1021 / ja304848n. ISSN  0002-7863. PMID  22734716.
  12. ^ Гилман, Генри; Стрейли, Джеймс М. (2010). «Относительная химическая активность металлоорганических соединений. XIII. Медь и серебро». Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas. 55 (10): 821–834. Дои:10.1002 / recl.19360551003. ISSN  0165-0513.