Пьянкателли перестройка - Piancatelli rearrangement

В 1976 году итальянский химик Джованни Пьянкателли и его коллеги разработали новый метод синтеза производных 4-гидроксициклопентенона из 2-фурилкарбинолов с помощью кислотно-катализированный перестановка.[1] Это открытие произошло, когда Пианкателли изучал гетероциклические стероиды и их реакционные способности в кислой среде. Поскольку эта перегруппировка продолжала изучаться, она стала широко используемой перегруппировкой в натуральный продукт синтез из-за способности создавать 4-гидрокси-5-замещенные циклопент-2-еноны.[1] Мотив Пьянкателли для изучения этой новой перегруппировки проистекает из всегда присутствующей молекулы 3-оксициклопентена, в частности, его 5-гидроксипроизводного, обнаруженного в биологически активных природных продуктах.[2]

Схема реакции Пианкателли, используемая для синтеза 2-фурилкарбинолов из фурфурола биомассы.

Механизм реакции

Предполагается, что механизм этой реакции представляет собой 4-π-электроциклизацию, очень похожую на Назарова реакция циклизации.[3] Для получения 2-фурилкарбинолов Пьянкателли подвергал фурфурол, несъедобная биомасса, Реакция Гриньяра.[2] Затем его отправляют на кислотно-катализируемый гидролиз чтобы вызвать молекулярную перегруппировку и получить конечные 2-фурилкарбинолы.

Пьянкателли предположил, что реакция является термической. электроциклическая реакция из соперничающий 4π-электронная система при изучении специфики механических условий синтеза производных 4-гидроксициклопентенона. Этот механизм был предложен при изучении 1H ЯМР спектров, поскольку стало очевидно, что конечные продукты поставляли исключительно транс-изомер.[1]

Предлагаемый механизм Пьянкателли

В предложенном Пьянкателли механизме образование карбокатиона из-за последовательности протонирования-дегидратации приводит к тому, что две гидроксильные группы становятся анти учитывая транс-4-гидрокси-5-замещенный-циклопент-2-енон из замыкания 4π-цикла электроцилизации.[1][2][4]

Стрелочный механизм перегруппировки, катализируемой кислотой, для синтеза 2-фурилкарбинолов.

Альтернативные механизмы

Д'Аурия предложил возможный механизм, включающий цвиттерионный промежуточные звенья как способ формирования СНГ изомер наряду с обильным транс изомер 2-фурилкарбинола. Д'Ауриа провел перегруппировку в кипящей воде без кислотного катализатора.[1]

Предложенный Д'Ауриа механизм для перегруппировки Пьянкателли.

Другой предложенный механизм был предложен Инь и соавторами, который был изучен при завершении перегруппировки 2-фурилкарбинолов с гидроксиалкильной цепью в 5 положении. Инь рационализировал механизм, используя альдол -типа внутримолекулярного добавления.[1]

Механизм, предложенный Инь, следует за реакцией альдольного типа.

Условия реакции

Набор условий реакции, необходимых для перегруппировки, различается в зависимости от реакционной способности субстратов. Пианкателли заметил, что более реакционноспособные субстраты, такие как 5-метил-2-фурилкарбинолы, могут подвергаться перегруппировке в гораздо более мягких условиях, чтобы избежать любых возможных побочных продуктов.[1] Кислоты Льюиса было обнаружено, что они помогают довести реакцию до завершения до тех пор, пока существует эквимолярное соотношение, тогда как алкильные группы на гидроксильном углероде делают исходный материал более стабильным и вызывают более длительное время реакции и более низкие выходы с образованием побочных продуктов из-за повышенная реактивность тех карбокатионы.[1]

Применения реорганизации

Важным применением перегруппировки Пьянкателли, изученной самим Пьянкателли, является синтез простагландины и их производные. Пианкателли смог синтезировать ключевые промежуточные соединения для получения простановой кислоты, исходя из его 2-фурилкарбинолов, несущих вторую функциональную группу. Это исследование смогло продемонстрировать универсальность последовательности перегруппировки.

Некоторые продукты, синтезированные с использованием перегруппировки Пьянкателли, включают: 3E, 5Z-мизопростол, енизопрост, 4-фторенизопрост, 2-нормизопростол, простагландин E1 (PGE1), Ent-фитопростан E1, 16-эпи-фитопростан E1, биматопрост, и травопрост. (показать используемый ключ rxn)

Структуры продуктов, синтезированных перегруппировкой Пьянкателли.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час Пьютти, Клаудиа; Куартьери, Франческа (8 октября 2013 г.). "Перестройка Пьянкателли: новые приложения для интригующей реакции". Молекулы. 18 (10): 12290–12312. Дои:10.3390 / молекул 181012290. ЧВК  6270237. PMID  24108396.
  2. ^ а б c Piancatelli, G .; Scettri, A .; Барбадоро, С. (сентябрь 1976 г.). «Полезный препарат 4-замещенного 5-гидрокси-3-оксоциклопентена». Буквы Тетраэдра. 17 (39): 3555–3558. Дои:10.1016 / S0040-4039 (00) 71357-8.
  3. ^ Veits, Gesine K .; Венц, Дональд Р .; Рид де Аланис, Хавьер (03.12.2010). "Универсальный метод синтеза 4-аминоциклопентенонов: аза-пианкателли перегруппировка, катализируемая трифлатом диспрозия (III)". Angewandte Chemie International Edition. 49 (49): 9484–9487. Дои:10.1002 / anie.201005131. ISSN  1521-3773. PMID  21053231.
  4. ^ Ньето Фаза, Олалла; Сильва Лопес, Карлос; Альварес, Розана; де Лера, Анхель Р. (06.09.2004). «Теоретическое исследование электроциклического замыкания гидроксипентадиенильных катионов». Химия - Европейский журнал. 10 (17): 4324–4333. Дои:10.1002 / chem.200400037. ISSN  1521-3765. PMID  15352115.