Реакция Пикте–Шпенглера
Химическая реакция, включая конденсацию

реакция Пикте-Шпенглера
Назван в честьАме Пикте
Теодор Шпенглер
Тип реакцииРеакция образования кольца
Идентификаторы
Идентификатор онтологии RSCНомер заказа:0000059

Реакция Пикте-Шпенглера — это химическая реакция , в которой β-арилэтиламин подвергается конденсации с альдегидом или кетоном с последующим замыканием кольца. Реакция была впервые открыта в 1911 году Аме Пикте и Теодором Шпенглером (22 февраля 1886 г. — 18 августа 1965 г.). [1] Традиционно использовался кислотный катализатор в протонном растворителе с нагреванием; [2] однако было показано, что реакция работает в апротонных средах с превосходными выходами и иногда без кислотного катализа . [3] Реакцию Пикте-Шпенглера можно считать особым случаем реакции Манниха , которая следует аналогичному пути реакции. Движущей силой этой реакции является электрофильность иминиевого иона , образующегося при конденсации альдегида и амина в кислых условиях. Это объясняет необходимость использования кислотного катализатора в большинстве случаев, поскольку имин недостаточно электрофилен для замыкания кольца, но ион иминия способен вступать в реакцию.

Реакция Пикте–Шпенглера
Реакция Пикте–Шпенглера

Реакция Пикте-Шпенглера широко распространена как в промышленности, так и в биосинтезе. Она остается важной реакцией в области алкалоидного и органического синтеза с момента ее создания, где она использовалась при разработке многих бета-карболинов . Природная реакция Пикте-Шпенглера обычно использует фермент , такой как стриктозидинсинтаза . Продукты Пикте-Шпенглера могут быть выделены из многих продуктов, изначально полученных из природы, включая такие продукты питания, как соевый соус и кетчуп . В таких случаях обычно можно найти аминокислоту триптофан и различные альдозы, используемые в качестве биологического сырья .

Нуклеофильные ароматические кольца, такие как индол или пиррол, дают продукты с высоким выходом и в мягких условиях, в то время как менее нуклеофильные ароматические кольца, такие как фенильная группа, дают худшие выходы или требуют более высоких температур и сильной кислоты. Первоначальная реакция Пикте-Шпенглера была реакцией фенэтиламина и диметоксиметана , катализируемой соляной кислотой с образованием тетрагидроизохинолина .

Реакция Пикте-Шпенглера была с большим успехом применена в твердофазной комбинаторной химии . [4] [5]

Аналогичная реакция с арил-β-этанолом называется окса-реакцией Пикте–Шпенглера . [6]

Механизм реакции

Механизм реакции происходит путем первоначального образования иминиевого иона ( 2 ) с последующим электрофильным присоединением в 3-е положение в соответствии с ожидаемой нуклеофильностью индолов , давая спироцикл 3. После миграции лучшей мигрирующей группы депротонирование дает продукт ( 5 ).

Механизм реакции Пикте–Шпенглера
Механизм реакции Пикте–Шпенглера

Вариации

Синтез тетрагидроизохинолина Пикте–Шпенглера

Замена индола на 3,4-диметоксифенильную группу дает реакцию, называемую синтезом тетрагидроизохинолина Пикте-Шпенглера. Условия реакции, как правило, жестче, чем вариант индола, и требуют условий кипячения с сильными кислотами, такими как соляная кислота , трифторуксусная кислота или суперкислоты . [7] [8]

Синтез изохинолина Пикте–Шпенглера
Синтез изохинолина Пикте–Шпенглера

Н-ацилиминий ион реакция Пикте-Шпенглера

Вместо того, чтобы катализировать циклизацию Пикте-Шпенглера сильной кислотой, можно ацилировать ион иминия, образуя промежуточный ион N -ацилиминия. Ион N -ацилиминия является очень мощным электрофилом , и большинство ароматических кольцевых систем будут циклизоваться в мягких условиях с хорошими выходами. [9]

Реакция Пикте–Шпенглера с N-ацилиминием
Реакция Пикте–Шпенглера с N-ацилиминием

Тадалафил синтезируется посредством реакции Пикте-Шпенглера с N -ацилиминием. [10] Эта реакция также может катализироваться AuCl 3 и AgOTf . [11]

Асимметричная реакция Пикте–Шпенглера

Когда реакция Пикте-Шпенглера проводится с альдегидом, отличным от формальдегида , создается новый хиральный центр. Было разработано несколько субстрат- или вспомогательно-контролируемых диастереоселективных реакций Пикте-Шпенглера. [12] [13] Кроме того, Лист и др. опубликовали хиральную кислоту Бренстеда , которая катализирует асимметричные реакции Пикте-Шпенглера. [14]

Триптофаны: диастереоконтролируемая реакция
Реакция энантиочистого триптофана или его короткоцепочечных алкиловых эфиров приводит к 1,2,3,4-тетрагидро- β -карболинам , в которых новый хиральный центр в положении C-1 принимает либо цис- , либо транс- конфигурацию по отношению к карбоксильной группе C-3 . Цис- проводимость контролируется кинетически , т. е. она осуществляется при более низких температурах. При более высоких температурах реакция становится обратимой и обычно благоприятствует рацемизации . 1,3- транс- доминируемые продукты могут быть получены с N b -бензилированными триптофанами, которые доступны путем восстановительного аминирования . Бензильную группу можно впоследствии удалить гидрогенолитически . Как грубое правило, сигналы ЯМР 13 C для C1 и C3 смещены в сторону слабого поля в цис- продуктах относительно транс - продуктов (см. эффект стерического сжатия). [3] [15]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Пикте, А.; Шпенглер, Т. (1911). «Über die Bildung von Isochinolin-derivaten durch Einwirkung von Mmethylal auf Phenyl-этиламин, фенилаланин и тирозин». Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 44 (3): 2030–2036 . doi :10.1002/cber.19110440309.
  2. ^ Whaley, WM; Govindachari, TR (1951). "Синтез Пикте-Шпенглера тетрагидроизохинолинов и родственных соединений". Org. React . 6 : 74.
  3. ^ ab Cox, ED; Cook, JM (1995). «Конденсация Пикте-Шпенглера: новое направление для старой реакции». Chemical Reviews . 95 (6): 1797– 1842. doi :10.1021/cr00038a004.
  4. ^ Нильсен, TE; Динесс, Ф.; Мелдал, М. (2003). «Твердофазный синтез пирролоизохинолинов с помощью внутримолекулярной реакции Пикте-Шпенглера с N-ацилиминием». Curr. Opin. Drug Discov. Dev . 6 (6): 801– 814. PMID  14758752.
  5. ^ Нильсен, TE; Мелдал, М. (2005). «Твердофазный синтез пирролоизохинолинов с помощью внутримолекулярной реакции Пикте-Шпенглера N-ацилиминия». J. Comb. Chem. 7 (4): 599– 610. doi :10.1021/cc050008a. PMID  16004504.
  6. ^ Larghi, EL; Kaufman, TS (2006). «Циклизаци Окса-Пикте-Шпенглера. Синтез изохроманов и родственных гетероциклов типа пирана». Синтез (2): 187– 210. doi :10.1055/s-2005-918502.
  7. ^ Ёкояма, Акихиро; Овада, Томохико; Шудо, Коичи (1999). «Прототип реакции Пикте-Шпенглера, катализируемой суперкислотами. Участие дикатионных суперэлектрофилов». J. Org. Chem. 64 (2): 611– 617. doi :10.1021/jo982019e.
  8. ^ Кеведо, Р.; Бакеро, Э.; Родригес, М. (2010). «Региоселективность в синтезе изохинолиновых алкалоидов». Буквы тетраэдра . 51 (13): 1774–1778 . doi :10.1016/j.tetlet.2010.01.115.
  9. ^ Марьянофф, BE; Чжан, H.-C.; Коэн, JH; Турчи, IJ; Марьянофф, CA (2004). «Циклизации ионов N-ацилиминия». Chem. Rev. 104 (3): 1431– 1628. doi :10.1021/cr0306182. PMID  15008627.
  10. ^ Боннет, Д.; Ганесан, А. (2002). «Твердофазный синтез тетрагидро-β-карболингидантоинов с помощью реакции Пикте-Шпенглера с N-ацилиминием и циклического расщепления». J. Comb. Chem. 4 (6): 546– 548. doi :10.1021/cc020026h. PMID  12425597.
  11. ^ Youn, SW (2006). «Развитие реакции Пикте-Шпенглера, катализируемой AuCl 3 /AgOTf». J. Org. Chem. 71 (6): 2521– 2523. doi :10.1021/jo0524775. PMID  16526809.
  12. ^ Греммен, К.; Виллемс, Б.; Ваннер, MJ; Кумен, Г.-Ж. (2000). «Энантиочистые тетрагидро-β-карболины посредством реакций Пикте-Шпенглера с N-сульфинилтриптаминами». Орг. Летт. 2 (13): 1955–1958 . doi :10.1021/ol006034t. ПМИД  10891200.
  13. ^ a) Межмолекулярная конденсация Пикте-Шпенглера с хиральными карбонильными производными в стереоселективных синтезах оптически активных изохинолиновых и индольных алкалоидов Энрике Л. Ларги, Марсела Средиеро, Андреа Б. Дж. Бракка и Теодоро С. Кауфман Arkivoc (RL-1554K) стр. 98–153 2005 (онлайн-обзор [ постоянная неработающая ссылка ‍ ] ); б) Теодоро С. Кауфман "Синтез оптически активных изохинолиновых и индольных алкалоидов с использованием конденсации Пикте-Шпенглера с удаляемыми хиральными вспомогательными соединениями, связанными с азотом". в "Новых методах асимметричного синтеза азотсодержащих гетероциклов"; Ред.: JL Vicario. ISBN 81-7736-278-X . Research SignPost, Тривандрум, Индия. 2005. Глава 4, стр. 99–147. 
  14. ^ Seayad, J.; Seayad, AM; List, B. (2006). «Каталитическая асимметричная реакция Пикте-Шпенглера». J. Am. Chem. Soc. 128 (4): 1086– 1087. doi :10.1021/ja057444l. PMID  16433519.
  15. ^ Ungemach, F.; Soerens, D.; Weber, R.; Dipierro, M.; Campos, O.; Mokry, P.; Cook, JM; Silverton, JV (1980). «Общий метод определения стереохимии 1,3-дизамещенных 1,2,3,4-тетрагидро-β-карболинов с помощью спектроскопии углерода-13». J. Am. Chem. Soc. 102 (23): 6976– 6984. doi :10.1021/ja00543a012.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pictet–Spengler_reaction&oldid=1260089171"