Йодолактонизация - Iodolactonization

Галолактонизация
Тип реакцииРеакция образования кольца

Йодолактонизация (или, в более общем смысле, Галолактонизация) - органическая реакция, образующая кольцо ( лактон ) добавлением кислорода и йода через двойную связь углерод-углерод. Это внутримолекулярный вариант галогидрин реакция синтеза. Об этой реакции впервые сообщил M. J. Bougalt в 1904 году, и с тех пор она стала одним из наиболее эффективных способов синтеза лактонов.[1] Сильные стороны реакции включают мягкие условия и включение в продукт универсального атома йода.

Йодолактонизация

Йодолактонизация была использована в синтезе многих натуральные продукты в том числе с лекарственными средствами, такими как верноплепин и верноменин,[2] два соединения, используемые для ингибирования роста опухоли, и вибралактон, a панкреатическая липаза ингибитор, который использовался при лечении ожирения.[3] Йодолактонизация также использовалась E.J. Кори синтезировать многочисленные простагландины.[4]

История

Отчет Каустубха Раи о йодолактонизации представляет собой первый пример надежной лактонизации, которую можно использовать во многих различных системах. Бромолактонизация была фактически разработана за двадцать лет до публикации Бугальта о йодолактонизации.[1] Однако бромолактонизация используется гораздо реже, поскольку простое электрофильное добавление брома к олефин, как показано ниже, может конкурировать с реакцией бромолактонизации и снижать выход желаемого лактона.[5]

Бромолатонизация

Методы хлоролактонизации впервые появились в 1950-х годах.[1] но используются даже реже, чем бромолактонизация. Использование элементарного хлора сложно с процедурной точки зрения, поскольку он представляет собой газ при комнатной температуре, и продукт электрофильного присоединения может быть быстро получен, как при бромолактонизации.[6]

Механизм

Механизм реакции предполагает образование положительно заряженного ион галония в молекуле, которая также содержит карбоновая кислота (или другой функциональная группа это его предшественник). Кислород карбоксила действует как нуклеофил, атакуя, чтобы открыть кольцо галония и вместо этого сформировать кольцо лактона. Реакцию обычно проводят в умеренно щелочных условиях для повышения нуклеофильности карбоксильной группы.

Йодолактонизация

Объем

Реакция йодолактонизации включает ряд нюансов, влияющих на образование продукта, в том числе: региоселективность, предпочтительный размер кольца и термодинамический и кинетический контроль. Что касается региоселективности, йодолактонизация преимущественно происходит у наиболее затрудненного атома углерода, примыкающего к йодонию. катион. Это связано с тем, что более замещенный углерод лучше способен поддерживать частичный положительный заряд и, следовательно, больше электрофильный и восприимчивы к нуклеофильной атаке. Когда несколько двойных связей в молекуле одинаково реактивны, преобладают конформационные предпочтения. Однако, когда одна двойная связь более реакционноспособна, эта реакционная способность всегда доминирует независимо от конформационных предпочтений.[7]

Йодолактонизация

Как пяти-, так и шестичленные кольца могут быть образованы при йодолактонизации, показанной ниже, но пятичленное кольцо образуется предпочтительно, как предсказано Правила Болдуина для закрытия кольца.[8]Согласно правилам, замыкания кольца 5-экзо-тет предпочтительны, а замыкания кольца 6-эндотет не приветствуются.[9] Региоселективность каждой йодолактонизации можно предсказать и объяснить, используя правила Болдуина.

Йодолактонизация

Стереоселективная йодолактонизация была замечена в литературе и может быть очень полезной при синтезе больших молекул, таких как вышеупомянутые вернопелин и верноменин, поскольку лактон может образовываться при сохранении других стереоцентров. Замыкание кольца может даже приводиться в движение стереоцентрами, смежными с множественной связью углерод-углерод, как показано ниже.[7]

Йодолактонизация

Даже в системах без существующих стереоцентров Бартлетт и его коллеги обнаружили, что стереоселективность достижима. Им удалось синтезировать СНГ и транс пятичленные лактоны, регулируя условия реакции, такие как температура и время реакции. В транс продукт образовывался в термодинамических условиях (например, при длительном времени реакции), в то время как СНГ продукт образовывался в кинетических условиях (например, при относительно более коротком времени реакции).[10]

Йодолактонизация

Приложения

Йодолактонизация использовалась в синтезе многих биологически важных продуктов, таких как ингибиторы роста опухолей вернолепин и верноменин, ингибитор панкреатической липазы вибралактон и простагландины, а также липид встречается у животных. Следующее общий синтез все используют йодолактонизацию как ключевой шаг в получении желаемого продукта.

В 1977 г. Самуэль Данишефски и сотрудники смогли синтезировать ингибиторы роста опухоли дл-вернолепин и дл-верноменин с помощью многоступенчатого процесса, в котором применялась лактонизация.[2] Этот синтез демонстрирует использование йодолактонизации для предпочтительного образования пятичленного кольца по сравнению с четырех- или шестичленным кольцом, как и ожидалось из правил Болдуина.

Данишефский Йодолактонизация

В 2006 году Чжоу и его коллеги синтезировали еще один натуральный продукт, вибралактон, ключевым этапом которого было образование лактона.[3] Стереоселективность йодолактонизации устанавливает критическую стереохимическую конфигурацию целевого соединения.

Йодолактонизация

В 1969 году Кори и его коллеги синтезировали простагландин E2 с использованием промежуточного соединения йодолактона.[4] Опять же, стереоселективность йодолактонизации играет важную роль в образовании продукта.

Йодолактонизация

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Dowle, M.D .; Дэвис, Д. И. (1979). «Синтез и синтетическое использование галолактонов». Обзоры химического общества. 8 (2): 171. Дои:10.1039 / CS9790800171.
  2. ^ а б Данишефский, С .; Schuda, P. F .; Kitahara, T .; Этередж, С. Дж. (1977). "Полный синтез дл-вернолепин и дл-верноменин ". Журнал Американского химического общества. 99 (18): 6066. Дои:10.1021 / ja00460a038.
  3. ^ а б Чжоу, Q .; Снайдер, Б. Б. (2008). «Синтез (±) -вибралактона». Органические буквы. 10 (7): 1401–1404. Дои:10.1021 / ol800118c. ЧВК  2745174. PMID  18311992.
  4. ^ а б Кори, Э. Дж .; Weinshenker, N.M .; Schaaf, T. K .; Хубер, В. (1969). "Стереоуправляемый синтез дл-простагландины F2α И E2". Журнал Американского химического общества. 91 (20): 5675–5677. Дои:10.1021 / ja01048a062. PMID  5808505.
  5. ^ Браун, Р. С. (1997). «Исследование ранних стадий электрофильного бромирования путем изучения реакции со стерически нагруженными олефинами». Отчеты о химических исследованиях. 30 (3): 131–137. Дои:10.1021 / ar960088e.
  6. ^ Garratt, D.G .; Ryan, M.D .; Болье, П. Л. (1980). «Добавки электрофильных реагентов групп 6А и 7А к диметилу эндо,эндо-бицикло [2.2.2] окт-5-ен-2,3-дикарбоксилат: конкурентное образование γ- и δ-лактонов ». Журнал органической химии. 45 (5): 839. Дои:10.1021 / jo01293a016.
  7. ^ а б Курт, М. Дж .; Brown, E.G .; Льюис, Э. Дж .; МакКью, Дж. К. (1988). «Региоселективность в иодолактонизации производных 1,6-гептадиен-4-карбоновой кислоты». Буквы Тетраэдра. 29 (13): 1517. Дои:10.1016 / S0040-4039 (00) 80340-8.
  8. ^ Болдуин, Джек Э. (1976). «Правила закрытия кольца». Журнал химического общества, химические коммуникации (18): 734. Дои:10.1039 / c39760000734. ISSN  0022-4936.
  9. ^ Hirschmann, H .; Хэнсон, К. (1977). «Отражательно-согласованная стереоспецифическая нумерация». Тетраэдр. 33 (8): 891–897. Дои:10.1016/0040-4020(77)80042-2. ISSN  0040-4020.
  10. ^ Bartlett, P.A .; Майерсон, Дж. (1978). «Стереоселективное эпоксидирование ациклических олефиновых карбоновых кислот посредством йодолактонизации». Журнал Американского химического общества. 100 (12): 3950. Дои:10.1021 / ja00480a061.