Иодолактонизация
| Галолактонизация | |
|---|---|
| Тип реакции | Реакция образования кольца |
Иодолактонизация (или, в более общем смысле, галолактонизация ) — это органическая реакция, которая образует кольцо ( лактон ) путем присоединения кислорода и йода через двойную связь углерод-углерод. Это внутримолекулярный вариант реакции синтеза галогидрина . Реакция была впервые описана MJ Bougalt в 1904 году и с тех пор стала одним из самых эффективных способов синтеза лактонов. [1] Сильные стороны реакции включают мягкие условия и включение универсального атома йода в продукт.
Йодолактонизация использовалась в синтезе многих натуральных продуктов , включая те, которые имеют медицинское применение, такие как вернолепин и верноменин, [2] два соединения, используемые для ингибирования роста опухолей, и вибралактон , ингибитор панкреатической липазы . [3] Йодолактонизация также использовалась Элиасом Джеймсом Кори для синтеза многочисленных простагландинов . [4]
История
Отчет Бугалта о йодолактонизации представляет собой первый пример надежной лактонизации, которая может быть использована во многих различных системах. Бромолактонизация была фактически разработана за двадцать лет до публикации Бугалта о йодолактонизации. [1] Однако бромолактонизация используется гораздо реже, поскольку простое электрофильное присоединение брома к алкену , показанное ниже, может конкурировать с реакцией бромолактонизации и снижать выход желаемого лактона. [5]
Методы хлорлактонизации впервые появились в 1950-х годах [1], но используются еще реже, чем бромлактонизация. Использование элементарного хлора процедурно сложно, поскольку он является газом при комнатной температуре, а электрофильный продукт присоединения может быть быстро получен, как при бромлактонизации. [6]
Механизм
Механизм реакции включает образование положительно заряженного иона галония в молекуле, которая также содержит карбоновую кислоту (или другую функциональную группу , которая является ее предшественником). Кислород карбоксила действует как нуклеофил , атакуя, чтобы раскрыть кольцо галония и вместо этого образовать лактонное кольцо. Реакция обычно проводится в слабощелочных условиях, чтобы увеличить нуклеофильность карбоксильной группы.
Объем
Реакция йодолактонизации включает ряд нюансов, которые влияют на образование продукта, включая региоселективность , предпочтение размера кольца и термодинамический и кинетический контроль . С точки зрения региоселективности йодолактонизация преимущественно происходит на наиболее затрудненном атоме углерода, соседствующем с катионом йодония . Это связано с тем, что более замещенный углерод лучше способен поддерживать частичный положительный заряд и, таким образом, более электрофилен и восприимчив к нуклеофильной атаке. Когда несколько двойных связей в молекуле одинаково реакционноспособны, доминируют конформационные предпочтения. Однако, когда одна двойная связь более реакционноспособна, эта реакционная способность всегда доминирует независимо от конформационного предпочтения. [7]
В йодолактонизации, показанной ниже, могут быть образованы как пяти-, так и шестичленные кольца, но пятичленное кольцо образуется предпочтительно, как и предсказывается правилами Болдуина для замыкания кольца. [8] Согласно правилам, замыкания кольца 5-экзо-тет являются предпочтительными, а замыкания кольца 6-эндо-тет являются нежелательными. [9] Региоселективность каждой йодолактонизации можно предсказать и объяснить с помощью правил Болдуина.
Стереоселективные иодолактонизации были описаны в литературе и могут быть очень полезны при синтезе больших молекул, таких как вышеупомянутые вернопелин и верноменин, поскольку лактон может быть образован при сохранении других стереоцентров. Закрытие кольца может даже управляться стереоцентрами, соседствующими с углерод-углеродной множественной связью, как показано ниже. [7]
Даже в системах без существующих стереоцентров Бартлетт и его коллеги обнаружили, что стереоселективность достижима. Они смогли синтезировать цис- и транс -пятичленные лактоны, регулируя условия реакции, такие как температура и время реакции. Транс- продукт образовывался в термодинамических условиях (например, длительное время реакции), тогда как цис- продукт образовывался в кинетических условиях (например, относительно более короткое время реакции). [10]
Приложения
Йодолактонизация использовалась в синтезе многих биологически важных продуктов, таких как ингибиторы роста опухолей вернолепин и верноменин, ингибитор панкреатической липазы вибралактон и простагландины, липиды , обнаруженные у животных. Все следующие полные синтезы используют йодолактонизацию как ключевой шаг в получении желаемого продукта.
В 1977 году Сэмюэл Данишефски и его коллеги смогли синтезировать ингибиторы роста опухолей dl -вернолепин и dl -верноменин с помощью многоэтапного процесса, в котором использовалась лактонизация. [2] Этот синтез демонстрирует использование йодолактонизации для предпочтительного образования пятичленного кольца по сравнению с четырех- или шестичленным кольцом, как и ожидалось из правил Болдуина.
В 2006 году Чжоу и его коллеги синтезировали еще один природный продукт, вибролактон, в котором ключевым этапом было образование лактона. [3] Стереоселективность иодолактонизации устанавливает критическую стереохимическую конфигурацию для целевого соединения.
В 1969 году Кори и его коллеги синтезировали простагландин E2 , используя промежуточный продукт йодолактон. [4] Опять же, стереоселективность йодолактонизации играет важную роль в образовании продукта.
Смотрите также
Ссылки
- ^ abc Dowle, MD; Davies, DI (1979). "Синтез и синтетическая полезность галолактонов". Chemical Society Reviews . 8 (2): 171. doi :10.1039/CS9790800171.
- ^ ab Danishefsky, S.; Schuda, PF; Kitahara, T.; Etheredge, SJ (1977). "Полный синтез dl -вернолепина и dl -верноменина". Журнал Американского химического общества . 99 (18): 6066. doi :10.1021/ja00460a038.
- ^ ab Zhou, Q.; Snider, BB (2008). "Синтез (±)-Vibralactone". Organic Letters . 10 (7): 1401– 1404. doi :10.1021/ol800118c. PMC 2745174 . PMID 18311992.
- ^ ab Corey, EJ; Weinshenker, NM; Schaaf, TK; Huber, W. (1969). "Стереоконтролируемый синтез dl -простагландинов F 2α и E 2 ". Журнал Американского химического общества . 91 (20): 5675– 5677. doi :10.1021/ja01048a062. PMID 5808505.
- ^ Браун, RS (1997). «Исследование ранних этапов электрофильного бромирования посредством изучения реакции со стерически обремененными олефинами». Отчеты о химических исследованиях . 30 (3): 131– 137. doi :10.1021/ar960088e.
- ^ Гарратт, Д.Г.; Райан, М.Д.; Болье, П.Л. (1980). «Добавление электрофильных реагентов групп 6A и 7A к диметилэндо , эндо - бицикло[2.2.2]окт-5-ен-2,3-дикарбоксилату: конкурентное образование γ- и δ-лактонов». Журнал органической химии . 45 (5): 839. doi :10.1021/jo01293a016.
- ^ ab Курт, М. Дж.; Браун, Э. Г.; Льюис, Э. Дж.; МакКью, Дж. К. (1988). «Региоселективность при иодолактонизации производных 1,6-гептадиен-4-карбоновой кислоты». Tetrahedron Letters . 29 (13): 1517. doi :10.1016/S0040-4039(00)80340-8.
- ^ Болдуин, Джек Э. (1976). «Правила замыкания кольца». Журнал химического общества, Chemical Communications (18): 734. doi :10.1039/c39760000734. ISSN 0022-4936.
- ^ Хиршманн, Х.; Хансон, К. Р. (1977). «Конкордантная по отражению стереоспецифическая нумерация». Тетраэдр . 33 (8): 891– 897. doi :10.1016/0040-4020(77)80042-2. ISSN 0040-4020.
- ^ Bartlett, PA; Myerson, J. (1978). "Стереоселективное эпоксидирование ациклических олефиновых карбоновых кислот посредством иодолактонизации". Журнал Американского химического общества . 100 (12): 3950. doi :10.1021/ja00480a061.
