Механизм и стереохимия промотируемого Fe(Co)5 и кислотами Льюиса гомолитического присоединения алкилгалогенидов к кратным связям тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Кузнецов, Николай Юрьевич

• Кузнецов, Николай Юрьевич
• кандидат химических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат химических наук Кузнецов, Николай Юрьевич

I. Введение

II. Литературный обзор

II. 1 Общепринятая схема металло-редокс катализа

И. 2 Хиральные лиганды и субстраты в редокс катализе

II. 3 Окислительное присоединение в механизме редокс катализа

II.4 Асимметрическая индукция в радикальных реакциях и причины ее возникновения

II. 5 Влияние кислот Льюиса на стереоселективность радикальных реакций

II. 6 Влияние кислот Льюиса на стереоселективность присоединения к сопряженным С=С связям и на стереоселективность переноса атома

III. Постановка задачи исследования

IV. Обсуждение результатов

IV. 1 Выбор исходных соединений и методов их синтеза

IV.2 Реакция бромирования

- N- циннамоил - 4 - фенил оксазол идин-2 - она (1а)

IV. 3 Изучение стерического влияния заместителей в оксазолидин-2-оне на стереоселективность реакции присоединения ВгСС1з к С=С связи 16 и 1в

IV.4 Реакции присоединения нуклеофильного изопропильного радикала к С=С связи 1а и 1б

IV. 4.1 Факторы, контролирующие региоселективность присоединения изопропильного радикала к С=С связи коричных амидов (1а и 16)

IV. 5 Сдваивание хиральных a-радикалов, генерированных

Fe(CO)5 из 7У-а-бромацилоил-4-фенилоксазолидин-2-онов -асимметрический синтез замещенных янтарных кислот.

IV.6 Реакция типа Реформатского промотируемая Fe(CO)s

IV.6.1 Роль активатора в промотировании реакции

IV.6.2 Реакция эфиров а-бромпропионовой кислоты с альдегидами и кетонами в присутствии Fe(COb

IV.6.3 Реакция эфиров а-полигалогензамещенных карбоновых кислот с альдегидами и кетонами в присутствии Fe(CO)s

IV. 6.4 Анализ возможных механизмов реакции типа Ю

Реформатского промотируемой Fe(COb

IV.6.5 Единая природа процессов промотируемых Fe(COb

V. Экспериментальная часть

VI. Выводы

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Кузнецов, Николай Юрьевич

VI. выводы

1. Установлено, что в реакциях присоединения по сопряженным С=С связям в присутствии кислот Льюиса поведение электрофильных и нуклеофилъных радикалов аналогично поведению их заряженных аналогов: анионов и катионов.

2. Установлено, что для региоселективности радикального присоединения к С=С связи циннамоиламидов стабилизация промежуточного аддукт-радикала фенильной группой имеет важное значение.

3. Найдены условия управления региоселективностью радикального присоединения к С=С связи в циннамоиламидах.

4. Найдено, что Ре(СО)$ промотирует реакцию асимметрического сдваивания а-галогенацилоиламидов. Окисленные формы железа выступают в роли КЛ, удерживая а-хиральный радикал связанным с ионом железа.

5. Разработан новый вариант гомогенной реакции типа Реформатского, промотируемый Fe(CO)5; Fe^CO)?; Fe3(C0)i2. Показана возможность использования доступных карбонилов железа в качестве полиэлектронных доноров в реакциях органического синтеза. Установлено, что процесс протекает по гетеролитическому механизму, аналогично принятому для реакции Реформатского.

6. Разработан метод синтеза важной небелковой а-аминокислоты (S)- и (R)-f3,p-дифенилаланина из глицина с использованием вспомогательного хирального реагента (S)- или (R)-2-[(N-бензилпролил)амино]беюофенона. Это позволяет получать данную а-аминокислоту в препаративных количествах и в оптически чистых формах.

7. В процессе работы синтезировано четырнадцать новых хиральных соединений. Для семи из них установлены абсолютные конфигурации хиральных центров методом РСА.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Кузнецов, Николай Юрьевич, 1999 год

1. Morrison J. D. // ed. Asymmetric Synthesis, Vol. 5, Academic Press, New York, 1990.

2. Noyori R. // Asymmetric catalysis in organic synthesis. John Wiley & Sons, Inc., 1994.

3. Ojima I. // ed., Catalytic Asymmetric Synthesis. VCH, Weinheim, 1993.

4. Collman J. P., Hegedus L. S., Norton J. R., Finke R. G. // Principles and applications of organotransition metal chemistry, University Science Books, California, 1987.

5. Wender I., Pino P. // eds., Organic Synthesis via metal carbonyls, Vols. 1 and 2, Interscience, New York, 1968.

6. Alper H. // ed., Transition metal organometallics in organic synthesis, Vol. 1, Academic Press, New York, 1976.

7. Green M. L. H., Davies S. G. // The influence of organometallic chemistry on organic synthesis: Present and Future, The Royal Society, London, 1988.

8. Trost, B. M., van Vranken D. L. // /. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 444.

9. Cram D. J., Sogah G. D. Y. // J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1981, 625.

10. Aratani T. // Pure Appl. Chem., 1985, 57, 1839.

11. Evans D. A., Woerpel K. A., Scott M. J. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1992, 31, 430.

12. Ito Y., Sawamura M., Hayashi T. // /. Am. Chem. Soc., 1986, 108, 6405.

13. Parmee E. R., Tempkin O., Masamune S., Abiko A. // J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 9365.

14. Curran D. P., Porter N. A., Giese B. // Acc. Chem. Res., 1991, 24, 296.

15. Molander G. A., Harris C. R. // Chem. Rev., 1996, 96, 307.

16. Furstner A. // Synthesis, 1989, 571.

17. Wessjohann L., Wild H. // SYNLETT, 1997, 6, 731.

18. Orsini F. // /. Org. Chem., 1997, 62, 1159.

19. Garst J. F., Ungvary F., Baxter J. T. // J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 253.

20. Murai S.; Sonoda N., Tsutsumi S. // J. Org. Chem., 1964, 29, 2104.

21. Mori Y., Tsuji J. // Tetrahedron, 1912, 28, 29.2,2. Matsumoto H., Nikaido T., Nagai Y. // J. Org. Chem., 1976, 41, 396.

22. Kuil L. A., Grove D. M., Gossage R. A., Zwikker J. W., Jenneskens L. W., Drenth W., Van Koten G. // Organometallics, 1997, 16, 4985.

23. Gossage R. A., Kuil L. A., Van Koten G. //Acc. Chem. Res., 1998, 31, 423.

24. Dalko P. // Tetrahedron, 1996, 52, 8.

25. Iqbal J., Bhatia В., Nayyar N. // Chem. Rev., 1994, 94, 519.

26. Фрейдлина P. X., Величко Ф. К., Злотский Д. JL, Рахманкулов Д. JL, Терентьев А. Б. // Радикальная теломеризация, М.: Химия, 1988, 78.

27. Kharasch M. S., Jensen E. V., Urry W. H. // ¿b/ence, 1945,102,128.

28. Kochi J. K. // Organometallic Mechanisms and Catalysis, Academic Press, New York, San Francisco, London, 1978.

29. Kharasch, M.S.; Reinmuth, O.; Urry, W.H., J. Am. Chem. Soc., 1947, 69, 1105.

30. Kharasch, M.S.; Urry, W.H.; Kuderna, B.M., J. Org. Chem., 1949, 248.

31. Curran D. P. // Synthesis 1988, 489.

32. Nagashima H., Ozaki N., Ishii M., Seki K., Wakamatsu H., Itoh K. // /. Org. Chem.,, 1993, 58, 464.

33. Matyjaszewski K., Patten T. E., Xia J. // /. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 674.

34. Minisci F. // Acc. Chem. Res., 1975, 8, 165.

35. Asscher M., Vofsi D. // J. Chem. Soc., 1963, 1887.37. там же 1963, 3921.

36. Burton D. J., Kehoe L. J. // J. Org. Chem., 1971, 36, 2596.

37. Mori Y., Tsuji J. // Synth. Commun., 1972, 2, 51.

38. Murai S., Tsutsumi S. // J. Org. Chem., 1966, 31, 3000.

39. Matsumoto H., Nikaido T., Nagai Y. // /. Org. Chem., 1976, 41, 396.

40. Elzinga J., Hogeveen H. // Chem. Commun., 1977, 705.

41. Lee G. M., Weinreb S. M. // J. Org. Chem., 1990, 55, 1281.

42. Halpern J., Harrod J. F., James B. R. // J. Am. Chem. Soc., 1966, 88, 5150.

43. Фёршт Э. j/ Структура и механизм действия ферментов, M.: «Мир», 1980.

44. Звездин В. Л., Домрачев Г. А. // ЖОХ, 1972, 8, 2452.

45. Звездин В. Л., Домрачев Г. А., Сангалов Ю. А., Семчиков Ю. Д. // ДАН СССР, 1971, 198, 102.

46. Boutevin В., Dongala Е. В. // Tetrahedron Lett., 1977, 49, 4315.

47. Murai S., Sugise R., Sonoda N. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl, 1981, 20, 475.

48. Kamejama M., Kamigata N., Kobajashi M. // Chem. Lett, 1986, 527.

49. Kamejama M., Kamigata N. // Bull. Chem. Soc. Jpn., 1987, 60, 3687.

50. Schroder M., Stephenson T. A. // Comprehensive Coordination Chemistry. Ed., G. Wilkinson; Pergamon Press, 1987, Vol. 4, 277.

51. Jardine F. H., Sheridan P. S. // Comprehensive Coordination Chemistry. Ed., G. Wilkinson; Pergamon Press, 1987, Vol. 4, 901.

52. Cable, C. J.; Adams, H.; Bailey, N. A.; Crosby, J.; White, C., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1991, 165.

53. Веденеев В. И., Гурвич Л. В., Кондратьев В. Н., Медведев В. А., Франкевич Е. Л. // Справочник: Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. Москва 1962.

54. Traynham J. G., Couvillon Т. M., Bhacca N. S. // J. Org. Chem., 1967, 32, 529.

55. Smadja W. // SYNLETT 1994, 1.

56. Giese B. // Radical in Organic Synthesis. Formation of Carbon-Carbon Bonds. Pergamon Press, Oxford, 1986.

57. Curran D. P., Porter N. A., Giese B. // Stereochemistry of Radical Reactions. Concept, Guidelines and Synthetic Applications. Wiley-VCH, 1996.

58. Cram D. J., Abd Elhafez F. A. // /. Am. Chem. Soc., 1952, 74, 5828.

59. Cherest M., Felkin H., Prudent N. // Tetrahedron Lett., 1969, 2199.

60. Ahn N. Т., Eisenstein O. // Nouv. J. Chem., 1977, 1, 61.

61. Anh N. T. // Top. Curr. Chem., 1980, 88, 145.

62. Roth M., Damm W., Giese B. // Tetrahedron Lett., 1996, 37, 351.

63. Corey E. J., Ensley H. E. // J. Am. Chem. Soc., 1975, 97, 6908.

64. Whitsell J. K. // Chem. Rev., 1989, 89, 1581.

65. Oppolzer W., Kurth M., Reichlin D. // Helv. Chim. Acta, 1981, 64, 2802.

66. Stack J. G., Curran P. D., Rebek J. Jr., Ballester P. J. // J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 5918.

67. Evans D. A. // Asymmetric Synthesis; Morisson J. D.; Ed.; Academic Press, Orlando, 1984, 2.

68. Evans D. A., Chapman К. Т., Bisaha J. // J. Am. Chem. Soc., 1988, 110, 1238.

69. Porter N. A., Rosenstein I. J., Breyer R. A. // J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 7788.

70. Charton M. // J. Org. Chem., 1964, 29, 1222.

71. Guindon Y., Lavallee J.-F., Llinas-Brunet M., Horner G., Rancourt J. // /. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 9701.

72. Renaud P., Ribezzo M. // J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 7803.

73. Curran D. P., Kuo L. H. // J. Org. Chem., 1994, 59, 3259.

74. Hanessian S., Yang H., Schaum R. // J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 2507.

75. Yamamoto Y., Onuki S., Yumoto M., Asao N. // J. Am. Chem. Soc., 1994, 1166 421.

76. Urabe H., Yamashita K., Suzuki K., Kobayashi K., Sato F. // J. Org. Chem., 1995, 60, 3576.

77. Yamamoto Y. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1986, 25, 947.

78. Wu J. H., Radinov R., Porter N. A. // J. Am. Chem. Soc., 1995, 117, 11029.

79. Guindon Y., Guerin В., Chabot C., Ogilvie W. // /. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 12528.

80. Тараров В. И., Савельева Т. Ф., Стручков Ю. Т., Писаревский А. П., Раевский Н. И., Белоконь Ю. Н. // Изв. АН, Сер. Хим., 1996, 3, 640.

81. Nicolas Е., Russel К. С., Hruby V. J. // /. Org. Chem., 1993, 58, 766.

82. Urabe H., Yamashita К., Suzuki К., Kobayashi К., Sato F. // /. Org. Chem., 1995, 60, 3576.

83. Reichenbach G., Cardaci G., Bellachioma G. // /. Chem. Soc. Dalton Trans., 1982, 847.

84. Те же авторы // J. Organometallic Chem., 1981, 221, 291.

85. Jablonski C. R. // Inorg. Chem., 1981, 20, 3940.

86. Lewis N., McKillop A., Taylor R. J. K., Watson R. J. // Synth. Commun., 1995, 25(4), 561.

87. Tararov V. I., Savel'eva T. F., Kuznetsov N. Yu., Ikonnikov N. S., Orlova S. A., Belokon Yu. N. // Tetrahedron: Asymmetry, 1997, 8, 79.

88. Fahey R. C., Schneider H. // /. Am. Chem. Soc., 1968, 90, 4429.

89. Evans D. A., Chapman К. Т., Bisaha J. // J. Am. Chem. Soc., 1988, 110, 1238.

90. Evans D. A., Nelson J. V. // Topics Stereochem., 1982, 13, 1.

91. Lee P.-C., Wu C.-C., Cheng M.-C., Yu-Wang, Wu M.-J. // J. Chinese Chem. Soc., 1992, 39, 87.

92. Li G., Rüssel C., Jarosinski M., Hruby V. J. // Tetrahedron Lett., 1993, 2565.

93. Shaw J. P., Tan E. W. // /. Org. Chem., 1996, 61, 5635.

94. Torn Т., Watanabe Y., Tsusaka M., Ueno Y. // /. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 10464.

95. Castellino S., Dwight W. J. // J. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 2986.

96. Castellino S. // /. Org. Chem., 1990, 55, 5197.

97. Gothelf К. V., Hazell R. G., Jorgensen К. A. // /. Am. Chem. Soc., 1995, 117, 4435.

98. Sibi M., Jasperse C. P., Ji J. // /. Am. Chem. Soc., 1995, 117, 10779.

99. Subo Liao, Hruby V. J. // Tetrahedron Lett., 1996, 37, 1536.

100. Giese B. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1983, 22, 753.

101. Beaulieu F., Arora J., Veith U., Taylor N. J., Chapel! B. J., Snieckus V. // /. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 8727.

102. Sibi M. P., Ji J. // J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 3063.

103. Barton D. H. R., Bridon D., Fernandez-Picot I., Zang S. Z. // Tetrahedron, 1987, 43(12), 2733.

104. Shaw E., Bernstein J., Losee K., Lott W. A. // /. Am. Chem. Soc., 1950, 72, 4362.

105. Russell G. A., Shi B. Z., Jiang W., Hu S., Kim В. H., Baik W. // /. Am. Chem. Soc., 1995, 117, 3952.

106. Hammond G. S. // /. Am. Chem. Soc., 1955, 77, 334.

107. Grillor D., Kanabus-Kaminska J. M., Maccol A. // Teochem., 1988, 40, 125.

108. Bordwell F. G., Satish A. V. // /. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 8885.

109. Wong M. W., Pross A., Radom L. // J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 6284.

110. Sibi M. P., Ji J. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36, 274.

111. Fujimoto H., Yamabe S., Minato Т., Fukui K. // /. Am. Chem. Soc., 1972, 94, 9205.

112. Терентьев А. Б., Васильева Т. Т., Кузьмина Н. А., Орлова С. А., Иконников Н. С., Мысов Е. И., Колехмайнен Е., Лайхиа К., Белоконь Ю. Н. // ifee. АН, Сер. хим., 1996, 3, 715.

113. Сыркин В. Г. // «Карбонилы металлов.» М: Химия, 1983, 30.

114. Bond А. М., Dawson P. А., Реаке В. М., Robinson В. Н., Simpson J. // Inorg. С/гет., 1977, 16, 2199.

115. Siegl W. О., Collman J. P. // J. Am. Chem. Soc., 1972, 94, 2516.

116. Shriner R. L. // Org. React., 1942, 1.

117. Furstner A. // Synthesis, 1989, 571.

118. Kagoshima H., Hashimoto Y., Oguro D., Saigo K. // J. Org. Chem., 1998, 63, 691.

119. Wessjohann L., Wild H. // SYNLETT, 1997, 6, 731.

120. Orsini F. // /. Org. Chem., 1997, 62, 1159.

121. Molander G. A., Harris C. R. // Chem. Rev., 1996, 96, 307.

122. Sibi M. P., Deshpande P. K., La Loggia A. J., Christensen J. W. // Tetrahedron Lett., 1995, 36, 8961.

123. Scheffer J. R., Gudmundsdoffir A. D. // /. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 6167.

124. Porter N. A., Wu J. H., Zang G., Reed A. D. // /. Org. Chem., 1997, 62, 6702.

125. Parczewsky A. // Tetrahedron, 1970, 26, 3539.

126. Conan A., Sibille S., Perichon J. // /. Org. Chem., 1991, 56, 2018.

127. Tedder J. M. // Angew. Chem. Int. Ed., 1982, 21, 401.

128. Нонхимбел Д., Уолтон Дж. «Химия свободных радикалов. Структура и механизм реакций.» // М.: Мир, 1977, 260.

129. Abiko A., Masamune S. // Tetrahedron Lett., 1992, 33, 5517.

130. Meyers A. I., Slade J. // J. Org. Chem., 1980, 45, 2785.

131. Pirkle W. H., Simmons К. A.// J. Org. Chem., 1983, 48, 2520.

132. Evans D. E., Weber A. E. // /. Am. Chem. Soc., 1986, 108, 6757.

133. Nicolas E., Rüssel К. С., Hruby V. J. // /. Org. Chem., 1993, 58, 766.

134. Sibi M. P., Deshpand P. K., La Loggia A. J., Christensen J. W. // Tetrahedron Lett., 1995, 36, 8961.

135. Kuhn A., Grundmann В. // Ber., 1936, 69, 98.

136. Plattner PI. A., Fürst A., Wyss J., Sandrin R. // Heb. Chim. Acta, 1947, 30, 689.

137. Adams R., Marvel C. S. // J. Am. Chem. Soc., 1920, 42, 310.

138. Rakus K., Verevkin S. P., Keller M., Beckhams H.-D., Ruchard C. // Liebigs Ann. Chem., 1995, 7, 1483.

139. Ito I., Sasaki A., Tamoto K, Sunagava M., Terashima S. // Tetrahedron, 1991, 47, 2801.

140. Renaud P., Gerster M. // Angew. Chem. Int. Ed., 1998, 37, 2562.

141. Rakus К., Verevkin S. P., Keller M., Beckhams H.-D., Ruchard C. // Liebigs Ann. Chem., 1995, 7, 1483.

142. Ito I., Sasaki A., Tamoto K., Sunagava M., Terashima S. // Tetrahedron, 1991, 47, 2801.

143. Renaud P., Gerster M. // Angew. Chem. Int. Ed., 1998, 37, 2562.

144. Воловик C.B., Дядюша Г.Г., Станинец В.И. // «Региоселективность и реакционная способность свободных радикалов в процессах присоединения и ароматического замещения» Киев: Наукова думка, 1988, 22-50.

145. Belokon' Yu.N., Bakhmutov V.l., Chernoglazova N.I., Kochetkov K.A., Vitt S.V., Garbalinskaya N.S., Belikov V.M. // /. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1988, 305.

146. Гордон А., Форд P. // «Спутник химика» М.: Мир, 1976, 437.

147. Кочешков К.А., Землянский H.H., Шевердина Н.И., Панов Е.М. // «Методы элементоорганической химии. Германий, олово, свинец. М.: Наука, 1968, 209 и 253.

148. Canceill J., Basselier J.-J., Jacques J. // Bull. Soc. Chim. Er., 1967, 3, 1024.

149. Conan A., Sibille S., Perichon J. // /. Org. Chem., 1991, 56, 2018.

150. Takai K, Hotta Y., Oshima K, Nozaki H. // Bull. Chem. Soc. Jpn., 1980, 53(6), 1698.

151. Выражаю искреннюю благодарность:

152. Хрусталеву В.Н. сотруднику Лабораториярентгеноструктурных исследований ИНЭОС РАН завыполнение рснтгсноструктурного анализа хиральных соединений, синтезированных в ходе выполнения диссертационной работы.

153. К.х.н. Раевскому Н.И. старшему научному сотруднику Лаборатории компьютерной химии ИНЭОС РАН за выполнение квантово-химических расчетов конформаций молекул.

154. К.х.н. Иконникову Н.С. старшему научному сотруднику Лаборатории гемолитических реакцийэлементоорганических соединений ИНЭОС РАН за выполнение энантиомерного ГЖХ анализа.