Добавка органостаннана - Organostannane addition

Добавка органостаннана реакции включают нуклеофильное присоединение аллил-, алленил- или пропаргилстаннана к альдегиду, имину или, в редких случаях, кетону.[1]

Органостаннан добавление к карбонильным группам представляет собой один из наиболее распространенных и эффективных методов построения смежных кислородсодержащих стереоцентров в органических молекулах. Поскольку многие молекулы, содержащие этот мотив, например полипропионаты и полиацетаты, желательны для химиков, специализирующихся на натуральных продуктах, указанная в заголовке реакция приобрела важное значение с точки зрения синтеза и тщательно изучалась на протяжении многих лет.[2][3] Замещенные аллилстаннаны могут создавать один или два новых стереоцентра, часто с очень высокой степенью стереоконтроля.

(1)

Alstan.png

Преимущества: Органостаннаны известны своей стабильностью, простотой обращения и избирательной реакционной способностью. Хиральные аллилстаннаны часто реагируют с большой стереоселективностью с образованием единичных диастереомеров, и модели, объясняющие ощущение селективности, надежны.

Недостатки: Во время реакции образуются стехиометрические количества металлсодержащих побочных продуктов. Добавки к стерически обремененным пи-связям, например, кетонов, встречаются редко.

Механизм и стереохимия

Преобладающий механизм

Существует три режима добавления аллилстаннанов к карбонилам: термическое присоединение, присоединение, промотируемое кислотой Льюиса, и добавление, включающее предварительную трансметалляцию. Каждый из этих режимов использует уникальную модель стереоконтроля, но во всех случаях делается различие между контролем реагента и субстрата. Добавки, контролируемые субстратом, обычно включают хиральные альдегиды или имины и вызывают Модель Фелкина-Аня. Когда все реагенты ахиральные, только простая диастереоселективность (син против анти, см. выше) необходимо учитывать. Сложение происходит через SE'механизм, включающий согласованную диссоциацию олова и образование связи C-C в позиции γ.

С аллилстаннаном и альдегидом в условиях высоких температур присоединение протекает через шестичленное, циклическое переходное состояние, при этом центр олова служит организующим элементом. Конфигурация двойной связи в аллилстаннане контролирует смысл диастереоселективности реакции.[4]

(2)

AlstanThermal.png

Это не так в реакциях с кислотой Льюиса, в которых либо (Z)- или же (E) -станнан обеспечивает син продукт преимущественно (Тип II). Происхождение этой селективности обсуждается,[5] и зависит от относительных энергий ряда ациклических переходных состояний. (E) -Станнаны выставляют выше син селективность, чем соответствующая (Z) -станнаны.[6]

(3)

AlstanLA.png

В присутствии некоторых кислот Льюиса перед добавлением может происходить трансметаллирование. Сложные реакционные смеси могут образоваться, если трансметаллирование не завершено или если существует равновесие между аллильными изомерами. Хлорид олова (IV)[7] и хлорид индия (III)[8] были использованы для полезных реакций в этом режиме.

(4)

AlstanTM.png

Энантиоселективные варианты

Широкий спектр энантиоселективных добавок с использованием хиральный известны нерацемические кислоты Льюиса. Хиральный (ацилокси) боран или катализатор "CAB" 1, титан -БИНОЛ система 2, и серебро -БИНАП система 3 предоставлять дополнительные продукты в высоком ее через описанный выше механизм, стимулируемый кислотой Льюиса.

AlstanEnantio.png

Объем и ограничения

Добавки станнанов при нагревании ограничены (из-за требуемых высоких температур и давлений) только простыми альдегидными субстратами. Реакции промотирования кислоты Льюиса и трансметаллирования протекают гораздо мягче и имеют синтетическую ценность. Внутримолекулярное присоединение дает пяти- или шестичленные кольца в кислотных или термических условиях Льюиса.

(6)

StanAddScope5.png

Возможность включения кислородсодержащих заместителей в аллил- и алленилстаннаны существенно расширяет их область применения и возможности по сравнению с методами, основанными на более реакционноспособных металлоорганических соединениях. Эти соединения обычно получают энантиоселективным восстановлением хиральным восстанавливающим агентом, таким как BINAL-H.[9] В присутствии кислоты Льюиса происходит изомеризация α-алкоксиаллилстаннанов до соответствующих γ-алкокси изомеров.[10]

(7)

StanAddScope1.png

Использование хиральных электрофилов является обычным и может обеспечить «двойной диастереоселектив», если станнан также является хиральным.[11] Контроль хелатирования с использованием кислот Льюиса, таких как бромид магния может приводить к высокой стереоселективности реакций α-алкоксиальдегидов.[12]

(8)

StanAddScope2.png

Нуклеофильное присоединение к пропаргилмезилатам или тозилатам используется для образования алленилстаннанов.[13] Эти соединения реагируют аналогично аллилстаннанам с образованием гомопропаргиловых спиртов, и любой из трех описанных выше режимов реакции также может быть использован с этим классом реагентов.

(9)

StanAddScope3.png

Имины менее реакционноспособны, чем соответствующие альдегиды, но для облегчения присоединения к иминам можно использовать палладиевый катализ.[14] Сообщалось также об использовании ионов иминия в качестве электрофилов.[15]

(10)

StanAddScope4.png

Синтетические приложения

В интересном применении метода трансметаллирования хиральный аллильный станнан 1 добавляет к акролеин дать 1,5-син диастереомер в виде одного стереоизомера. Последующая сигматропная перестройка еще больше увеличила расстояние между стереоцентрами. Этот шаг выполняли на пути к (±) -патулолиду С.[16]

(11)

AlstanSynth.png

Повторное использование добавления аллильного станнана во внутримолекулярном смысле было использовано в синтезе гемибреветоксина B (один пример показан ниже). Псевдоэкваториальное положение обоих «придатков» в исходном материале приводит к наблюдаемому стереоизомеру.[17]

(12)

AlstanSynth2.png

Сравнение с другими методами

Способы присоединения аллильных групп к карбонильным соединениям многочисленны и включают множество металлов. Хроморганический.,[18] цинкорганический,[19] и органоиндий[20] реагенты использовались в дополнение к карбонилам. Реагенты аллилсилана более гидролитически стабильны и менее токсичны, чем соединения аллилтина, но также обладают меньшей реакционной способностью. Каталитические, энантиоселективные варианты добавления аллилсилана аналогичны обсуждаемым здесь и основаны на хиральных кислотах Льюиса.[21] Реагенты аллилового бороната и -борана также были разработаны для энантиоселективного присоединения к карбонилам - в этом классе реакций реагент аллиловый бор обеспечивает стереохимический контроль.[22]

(13)

AlstanComp.png

Условия и процедуры экспериментов

Типичные условия

Добавление в отсутствие катализатора или промотора происходит только при нагревании до 100-130 ° C. В присутствии кислоты Льюиса добавление будет происходить при -78 ° C. Реакции должны проводиться в инертной атмосфере в безводных условиях, но процесс прост в эксплуатации и не требует особого внимания. Однако реакции следует проводить в хорошо вентилируемом вытяжном шкафу, поскольку летучие оловоорганические соединения очень токсичны.

Рекомендации

  1. ^ Гунг, Б. В. Орг. Реагировать. 2004, 64, 1-112. Дои:10.1002 / 0471264180.or064.01
  2. ^ Дания, S. E .; Вебер, Э. Дж. Варенье. Chem. Soc. 1984, 106, 7970.
  3. ^ Keck, G.E .; Dougherty, S.M .; Савин, К.А. Варенье. Chem. Soc. 1995, 117, 6210.
  4. ^ Дания, S.E .; Вебер, Э.Дж. Helv. Чим. Acta 1983, 66, 1655.
  5. ^ Keck, G.E .; Савин, К. А .; Cressman, E. N. K .; Эбботт, Д. Э. J. Org. Chem. 1994, 59, 7889.
  6. ^ Keck, G.E .; Dougherty, S.M .; Савин, К.А. Варенье. Chem. Soc. 1995, 117, 6210.
  7. ^ McNeill, A.H .; Томас, Э. Дж. Синтез 1994, 322.
  8. ^ Marshall, J. A .; Хинкль, К. J. Org. Chem. 1995, 60, 1920.
  9. ^ Marshall, J. A .; Jablonowski, J. A .; Цзян, Х. J. Org. Chem. 1999, 64, 2152.
  10. ^ Marshall, J. A .; Gung, W.Y. Tetrahedron Lett. 1989, 30, 7349.
  11. ^ Marshall, J. A .; Яшунский, Д.В. J. Org. Chem. 1991, 56, 5493.
  12. ^ Hara, O .; Hamada, Y .; Шиоири, Т. Synlett 1991, 283.
  13. ^ Ruitenberg, K .; Вермеер, П. Tetrahedron Lett. 1984, 25, 3019.
  14. ^ Nakamura, H .; Iwama, H .; Ямамото, Ю. Варенье. Chem. Soc. 1996, 118, 6641.
  15. ^ Yamamoto, Y .; Шмид, М. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1989, 1310.
  16. ^ Дорлинг, E.K .; Томас, Э.Дж. Tetrahedron Lett. 1999, 40, 471.
  17. ^ Кадота, I .; Ямамото, Ю. J. Org. Chem. 1998, 63, 6597.
  18. ^ Синтас, П. Синтез 1992, 248.
  19. ^ Jones, P .; Кнохель, П. J. Org. Chem. 1999, 64, 186.
  20. ^ Marshall, J. A .; Хинкль, К. J. Org. Chem. 1996, 61, 105.
  21. ^ Ishihara, K .; Mouri, M .; Gao, Q .; Маруяма, Т .; Furuta, K .; Ямамото, Х. Варенье. Chem. Soc. 1993, 115, 11490.
  22. ^ Дания, S. E .; Алмстед, Н. Г. Ин Современная химия карбонила; Otera, J., Ed .; Wiley-VCH: Weinheim, 2000; Глава 10.