Dioksiranlar ile epoksidasyon - Epoxidation with dioxiranes

Dioksiranlar ile epoksidasyon sentezini ifade eder epoksitler itibaren alkenler üç üyeli siklik peroksitler kullanarak, aynı zamanda dioksiranlar.[1]

Dioksiranlar, zayıf bir oksijen-oksijen bağı içeren üç üyeli siklik peroksitlerdir. Heteroatom işlevselliğinin oksidasyonlarını ve hatta karbon-hidrojen bağlarını etkileyebilmelerine rağmen,[2] en yaygın olarak alkenlerin epoksitleme maddeleri olarak kullanılırlar. Dioksiranlar, elektron açısından zengin olan elektron açısından fakir çift bağlara göre daha hızlı reaksiyona giren elektrofilik oksidanlardır; bununla birlikte, her iki substrat sınıfı da makul bir zaman çerçevesi içinde epoksitlenebilir. Dioksiranlar hazırlanabilir ve izole edilebilir veya üretilebilir yerinde ketonlardan ve potasyum peroksimonosülfattan (Oxone ). Yerinde preparatlar keton içinde katalitik olabilir ve keton kiral ise enantiyoselektif epoksidasyon gerçekleşir. Aminlerin ve sülfitlerin yan oksidasyonları hızlı olduğundan, dioksiranların fonksiyonel grup uyumluluğu bir şekilde sınırlıdır. Bununla birlikte, dioksiran oksidasyonları için protokoller tamamen metal içermez. Sentez için kullanılan en yaygın dioksiranlar, dimetil dioksiran (DMD) ve metil (triflorometil) dioksirandır (TFD).

DOEpoxGen.png

Mekanizma ve stereokimya

Dioksiranlar ile epoksidasyon mekanizması, büyük olasılıkla, bir Spiro geçiş durumu.[3] Oksijen transferi gerçekleştiğinde, oksiran düzlemi alken pi sisteminin düzlemine diktir ve onu ikiye böler. Alken konfigürasyonu, uzun ömürlü radikal ara maddeleri dışlayarak üründe muhafaza edilir. Ek olarak, spiro geçiş durumu, kiral ketonlarla enantiyoselektif epoksidasyonlarda seçicilik hissini açıklamak için kullanılmıştır.[4]

DOEpoxMech.png

Stereoselektif varyantlar

Diyasteroselektif epoksidasyon, diastereotopik yüzlere sahip alken başlangıç ​​malzemelerinin kullanılmasıyla gerçekleştirilebilir. Rasemik 3-izopropilsikloheksen, DMD oksidasyonuna tabi tutulduğunda, trans Çift bağın daha az engellenen yüzüne yapılan saldırı sonucu ortaya çıkan epoksit ana üründü.[5]

DOEpoxStereo1.png

Dioksiranların kullanıldığı enantiyoselektif epoksidasyon, iki stratejiden birini kullanır: (1) bir kiral metal katalizörün DMD'si ile oksidasyon ve ardından epoksidasyon veya (2) oluşturulan kiral dioksiranlarla epoksidasyon yerinde katalitik miktarda keton ve stokiyometrik miktarda bir terminal oksidan).[4] Mn-Salen kompleksleri ilk stratejiyi gerçekleştirmek için başarıyla kullanılmıştır.[6]

DOEpoxStereo2.png

İkinci strateji için en iyi ketonların çoğu karbonhidratlardan elde edilir. Örneğin, Shi'nin katalizörü 1 fruktozdan türetilir ve hem iki hem de üç ikameli alkenleri yüksek enantioseçicilikle epoksitleştirir.[4]

DioxEpoxStereoEx.png
DOEpoxStereo4.png

Kapsam ve sınırlamalar

Dioksiranlar önceden hazırlanabilir veya üretilebilir yerinde epoksidasyon reaksiyonları için. Çoğu durumda, iki fazlı bir sistemin kurulması gerekir. yerinde epoksidasyonlar, KHSO olarak5 organik çözücülerde çözünmez. Böylece hidrolize duyarlı substratlar veya ürünler hayatta kalmayacaktır. yerinde epoksidasyonlar.[7] Bu bölüm, her ikisi de stoikiometrik veya katalitik modda dioksiranlarla epoksitlenebilen elektron veren veya geri çeken ikame edicilere sahip alkenler için epoksidasyon koşullarını açıklamaktadır.

Dioksiranlar oldukça elektrofilik olmalarına rağmen, hem elektron bakımından zengin hem de elektron açısından fakir alkenleri iyi bir verimle epoksitize ederler (ikincisi çok daha yavaş reaksiyona girmesine rağmen). Elektron bakımından fakir epoksit ürünler ayrıca gelişmiş hidrolitik stabilite sergiler, yani çoğu zaman hayatta kalabilirler. yerinde koşullar. Elektronca zengin çift bağların epoksidasyonları, Rubottom oksidasyon. Hidroliz üzerine, bu siloksiepoksitler a-hidroksiketonlar verir.[8]

DOEpoxScope1.png

Elektron açısından fakir çift bağların epoksitlenmesi çok daha uzun sürer. Dioksiranın ayrışmasını önlemek için reaksiyon sıcaklığı asla 50 ° C'yi geçmemesine rağmen oksidasyonu teşvik etmek için ısıtma kullanılabilir.[9]

DOEpoxScope2.png

Hem elektron çeken hem de bağışlayan gruplara bağlanan alkenler, uzun oksidasyon süreleri ve bazen de biraz ısıtma gerektiren, eskisi gibi davranma eğilimindedir. Elektron açısından fakir epoksitler gibi, bu substrat sınıfından elde edilen epoksit ürünleri de hidroliz açısından genellikle stabildir.[10]

DOEpoxScope3.png

Çoklu çift bağ içeren substratlarda, elektron açısından en zengin çift bağ genellikle seçici olarak epoksitlenebilir.[11]

DOEpoxScope4.png

Sulu Okson ve katalitik miktarda keton kullanan epoksidasyonlar, özel bir dioksiran kullanılması gerekiyorsa (asimetrik uygulamalarda olduğu gibi) veya dioksiranın izolasyonu uygun değilse uygundur. Epoksidasyon ürününün hidrolitik ayrışması, iyi bir avantaj için kullanılabilir.[12]

DOEpoxScope5.png

Sentetik uygulamalar

Verrucosan-2p-ol sentezine şiral doymamış ketonun diastereoselektif DMD epoksidasyonu uygulanmıştır.[13]

DOEpoxSynth.png

Enantiyoselektif dioksiran epoksidasyonu, bir glabrescol analoğuna yol açan sentetik bir dizide kritiktir. Sıra, glabrescol analogunu yalnızca iki adımda% 31 genel verimle üretti.[14]

DOEpoxStereoSeq.png

Diğer yöntemlerle karşılaştırma

Dioksiran epoksidasyonu oldukça çok yönlüdür ve birçok açıdan ilgili perasit oksidasyonlarıyla olumlu şekilde karşılaştırılır. Perasitler asidik yan ürünler oluşturur, yani aside dayanıksız substratlar ve ürünlerden kaçınılmalıdır.[15] İzole oksidan kullanan dioksiran epoksidasyonları, sulu tamponlamaya gerek olmadan nötr koşullar altında gerçekleştirilebilir. Bununla birlikte, katalitik dioksiran oksidasyonları su gerektirir ve hidrolitik olarak kararsız substratlar için uygun değildir.

Bazı yöntemler elektron açısından zengin veya elektron açısından fakir çift bağların oksidasyonu için çok uygundur, ancak çok azı, her iki substrat sınıfı için dioksiranlar kadar etkilidir. Weitz-Scheffer koşulları (NaOCl, H2Ö2/ KOH, tBuO2H / KOH) elektron açısından fakir çift bağların oksidasyonları için iyi çalışır,[16] ve sülfonil ikameli oksaziridinler elektronca zengin çift bağlar için etkilidir.[17]

Metal bazlı oksidanlar, katalitik modda genellikle dioksiran oksidasyonlarından daha etkilidir; ancak, genellikle çevreye zarar vermeyen yan ürünler üretilir. Asimetrik yöntemler alanında, hem Keskin olmayan epoksidasyon[18] ve Jacobsen epoksidasyonu[19] enantioseçicilikte asimetrik dioksiran oksidasyonlarını aştı. Ek olarak, enzimatik epoksidasyonlar, dioksiran bazlı yöntemlerden daha fazla enantiyoselektiftir; ancak, operasyonel zorluklar ve düşük verimler bazen enzimatik oksidasyonlarla ilişkilendirilir[20]

Deneysel durumlar

Dioksiranlar, keton öncüsünün tamponlu sulu KHSO çözeltisi ile birleştirilmesiyle üretilir.5. Uçucu dioksiranlar DMD ve TFD, ham reaksiyon karışımının damıtılmasıyla izole edilir. Baeyer-Villiger oksidasyonu dioksiran oluşumu ile rekabet edebilir. İzole edildikten sonra dioksiranlar, ilgili ketonların çözeltilerinde tutulur ve moleküler eleklerle kurutulur. Havasız teknik substrat veya ürün havaya duyarlı veya hidrolitik olarak kararsız olmadıkça gereksizdir ve oksidasyonların çoğu açık havada Erlenmeyer şişelerinde gerçekleştirilir.

İle oksidasyonlar yerinde oluşturulan dioksiranlar, substratın hidrolize karşı stabil olması koşuluyla izolasyon yöntemlerinden daha uygundur. Reaksiyonlar, mekanik karıştırmayla gerçekten iki fazlı ortamda veya sudan ve karışabilir bir organik çözücüden türetilen homojen bir ortamda gerçekleştirilebilir. asetonitril. Asimetrik epoksidasyonlar genellikle ikinci koşullar altında gerçekleştirilir. Bazı keton katalizörleri, hafif bazik homojen koşullar altında daha kalıcıdır.

Referanslar

  1. ^ Adam, W .; Saha-Moller, C .; Zhao, C.-G. Org. Tepki. 2003, 61, 219. doi:10.1002 / 0471264180.or061.02
  2. ^ Adam, W .; Zhao, C.-G .; Jakka, K. Org. Tepki. 2007, 69, 1.
  3. ^ Houk, K. N .; Liu, J .; DeMello, N. C .; Condroski, K. R. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 10147.
  4. ^ a b c Wang, Z.-X .; Tu, Y .; Frohn, M .; Zhang, J.-R .; Shi, Y. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11224.
  5. ^ Adam, W .; Mitchell, C. M .; Saha-Möller, C.R. Avro. J. Org. Chem. 1999, 785.
  6. ^ Lévai, A .; Adam, W .; Fell, R. T .; Gessner, R .; Patonay, T .; Simon, A .; Tóth, G. Tetrahedron 1998, 54, 13105.
  7. ^ Danimarka, S. E .; Wu, Z. J. Org. Chem. 1998, 63, 2810.
  8. ^ Adam, W .; Hadjiarapoglou, L .; Wang, X. Tetrahedron Lett. 1989, 30, 6497.
  9. ^ Adam, W .; Hadjiarapoglou, L .; Nestler, B. Tetrahedron Lett. 1990, 31, 331.
  10. ^ Yang, D .; Wong, M.-K .; Yip, Y.-C. J. Org. Chem. 1995, 60, 3887.
  11. ^ Messeguer, A .; Fusco, C .; Curci, R. Tetrahedron 1993, 49, 6299.
  12. ^ Danimarka, S. E .; Forbes, D. C .; Hays, D. S .; DePue, J. S .; Wilde, R. G. J. Org. Chem. 1995, 60, 1391.
  13. ^ Piers, E .; Boulet, S.L. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 8815.
  14. ^ Xiong, Z .; Corey, E.J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4831.
  15. ^ Dryuk, V. G. Russ. Chem. Rev. 1985, 54, 986.
  16. ^ Patai, S .; Rappoport, Z. In Alkenlerin Kimyası; Patai, S., Ed .; Wiley: New York, 1964, Cilt. 1, sayfa 512–517.
  17. ^ Davis, F.A .; Sheppard, A. C .; Chen, B.-C .; Haque, M. S. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 6679.
  18. ^ Katsuki, T .; Martin, V. S. Org. Tepki. 1996, 48, 1.
  19. ^ Jacobsen, E.N. In Kapsamlı Organometalik Kimya II; Abel, E. W .; Stone, F. G. A .; Wilkinson, G .; Hegedus, L. S., Eds .; Pergamon: New York, 1995, Cilt. 12, Bölüm 11.1, s. 1097–1135.
  20. ^ Adam, W .; Lazarus, M .; Saha-Möller, C. R .; Weichold, O .; Hoch, U .; Häring, D .; Schreier P. In Biyokimya Mühendisliği / Biyoteknolojideki Gelişmeler; Faber, K., Ed .; Springer Verlag: Heidelberg, 1999, Cilt. 63, s. 73–108.