фрагментация Гроба

Фрагментация Гроба — это реакция элиминирования , которая разрывает нейтральную алифатическую цепь на три фрагмента: положительный ион, охватывающий атомы 1 и 2 (« электрофуг »), ненасыщенный нейтральный фрагмент, охватывающий позиции 3 и 4, и отрицательный ион (« нуклеофуг »), включающий остальную часть цепи. ^{[1] [2] [3]}

Например, положительный ион может быть ионом карбения , карбония или ацилия ; нейтральный фрагмент может быть алкеном , алкином или имином ; а отрицательный фрагмент может быть ионом тозила или гидроксила :

Реакция названа в честь швейцарского химика Сирила А. Гроба  [de] .

С другой стороны, атом 1 может изначально быть анионом, и в этом случае он становится нейтральным, а не переходит из нейтрального состояния в катионное.

Ранним примером фрагментации является дегидратация ди(трет-бутил)метанола, приводящая к образованию 2-метил-2-бутена и изобутена , реакция, описанная в 1933 году Фрэнком К. Уитмором . ^[4] Эта реакция протекает путем образования вторичного карбокатиона с последующей реакцией перегруппировки в более стабильный третичный карбокатион и элиминированием трет -бутильного катиона:

Альберт Эшенмозер в 1952 году исследовал катализируемую основанием фрагментацию некоторых бета-гидроксикетонов : ^[5]

Оригинальная работа Гроба (1955) касается образования 1,5-гексадиена из цис- или транс -1,4-дибромциклогексана металлическим натрием : ^[1]

По мнению рецензентов Прантца и Мульцера (2010), название «фрагментация Гроба» было выбрано «в более или менее вопиющем пренебрежении к более ранним работам» ^{[6] .}

Механизм реакции варьируется в зависимости от реагента и условий реакции, при этом фрагментация происходит в согласованной реакции или в два этапа с карбокатионным промежуточным соединением, когда нуклеофуг уходит первым, или в два этапа с анионным промежуточным соединением, когда электрофуг уходит первым. Карбанионный путь более распространен и облегчается стабильностью образованного катиона и способностью нуклеофуга отщеплять группу. В случае циклических субстратов предпочтительная геометрия элиминирования — это сигма-связь, которая вытесняет уходящую группу в анти-положение по отношению к ней, аналогично конформационной ориентации в механизме E2 реакций элиминирования .

Примером фрагментации по Гробу в органическом синтезе является расширение кетона Виланда-Мишера до тапсигаргина : ^[7]

В этой реакции диастереоселективное восстановление кетона 1 боргидридом натрия дает спирт 2 , который функционализируется до мезилата 3 мезилхлоридом в пиридине . Селективность начального восстановления кетона 1 является результатом приближения боргидрида с нижней стороны, чтобы избежать стерического столкновения с аксиальной метильной группой. Затем восстановление енона до аллилового спирта 4 три -трет - бутоксиалюминийгидридом в тетрагидрофуране с последующим гидроборированием бораном в ТГФ дает боран 5 (только один заместитель показан для ясности). Диастереоселективность гидроборирования является результатом двух факторов: избегания аксиальной метильной группы, а также присоединения аксиального гидрида, чтобы избежать конформации твист-лодочки в переходном состоянии . Фрагментация Гроба до 6 происходит с метоксидом натрия в метаноле при кипячении . Метоксидная группа атакует атом бора, давая комплекс бората , который фрагментируется. Поскольку каждый атом бора может удерживать три молекулы субстрата (R), конечным побочным продуктом бора является триметилборат . Как видно на рисунке 6 , мезилат, находящийся в экваториальном положении, позволяет своей сигма-звездной орбитали идеально выровняться с нарисованной сигма-связью, что позволяет получить правильную геометрию олефина, показанную на рисунке 7 .

Другим примером является реакция фрагментации эпоксиспирта как часть полного синтеза таксола Холтона .

Фрагментация 3-аза-Гроба представляет собой вариацию, которая происходит, когда электрофуг и нуклеофуг располагаются в положениях 1 и 5 на вторичной или третичной аминоцепи с азотом в положении 3. ^{[8] [9]} Продуктами реакции являются электрофугальный фрагмент, имин и нуклеофугальный фрагмент (такой как спирт).

Фрагментация 3-аза-Grob может протекать с несколькими различными нуклеофугами. Сообщалось, что механизм реакции начинается с восстановления защищенного эфиром амида с образованием вторичного спирта. Затем фрагментация происходит на согласованном этапе с образованием продуктов реакции.

Было обнаружено, что область действия реакции охватывает защитные группы ТГФ и тетрагидротиофена с использованием различных гидридных агентов. ^[10]

• фрагментация Эшенмозера
• реакция Уортона