Реакция связывания пинакола

Реакция связывания пинакола — это органическая реакция , в которой углерод-углеродная связь образуется между карбонильными группами альдегида или кетона в присутствии донора электронов в свободнорадикальном процессе. ^[1] Продукт реакции — вицинальный диол . Реакция названа в честь пинакола (также известного как 2,3-диметил-2,3-бутандиол или тетраметилэтиленгликоль), который является продуктом этой реакции, когда она проводится с ацетоном в качестве реагента. Реакция обычно является гомосочетанием, но возможны также реакции внутримолекулярного перекрестного сочетания. Пинакол был открыт Вильгельмом Рудольфом Фиттигом в 1859 году.

Первым шагом в механизме реакции является одноэлектронное восстановление карбонильной группы восстановителем , таким как магний , до кетильного радикального аниона. Две кетильные группы реагируют в реакции сочетания, давая вицинальный диол с обеими депротонированными гидроксильными группами. Добавление воды или другого донора протонов дает диол. При использовании магния в качестве донора электронов исходным продуктом реакции является 5-членное циклическое соединение с двумя атомами кислорода, координированными с окисленным ионом Mg2 ⁺ . Этот комплекс разрушается добавлением воды с образованием гидроксида магния . За пинакольной связью может следовать пинакольная перегруппировка . Родственная реакция — реакция Мак-Мерри , в которой используется хлорид титана (III) или хлорид титана (IV) в сочетании с восстановителем для образования комплекса металл-диол, и которая происходит с дополнительным этапом реакции дезоксигенации для получения алкенового продукта.

Реакция пинакола чрезвычайно хорошо изучена и допускает множество различных восстановителей , включая электрохимические синтезы. Известны варианты для гомо- и кросс-сочетания, внутри- и межмолекулярных реакций с соответствующей диастерео- или энантиоселективностью; ^[2] по состоянию на 2006 год единственной неурегулированной границей была энантиоселективная кросс-сочетание алифатических альдегидов. ^[3] В целом, арилкарбонилы дают более высокие выходы, чем алифатические карбонилы, а диарилы могут спонтанно реагировать с донором гидрида в присутствии света . ^[2]

Хотя это активное восстановление металла , современные реакции пинакола допускают протонные субстраты и растворители ; иногда их проводят в воде . Эфирные группы не реагируют, но некоторые нитрилы реагируют. В целом, аза -варианты изучены меньше, но аналогичная реакция с иминами дает диамины . ^[2]

Традиционно восстановителем пинакола является щелочной или щелочноземельный металл , но это приводит к низким выходам и селективности. Каталитические соли большинства ранних переходных металлов и неметаллический восстановитель (например, иодиды ) дают значительно улучшенную производительность, но стехиометрические восстановления обычно дезоксигенируют до алкена ( реакция Мак-Мерри ). ^[3]

Применения реакции включают замыкание больших колец . Два известных примера пинакольной связи, используемой в полном синтезе, — это полный синтез таксола Мукаямы и полный синтез таксола Николау . ^[3]

Бензофенон может подвергаться фотохимическому связыванию с пинаколом. ^[4] Бензальдегид также может быть использован в качестве субстрата с использованием каталитического хлорида ванадия (III) и металлического алюминия в качестве стехиометрического восстановителя. ^[5] Эта гетерогенная реакция в воде при комнатной температуре дает 72% через 3 дня с составом 56:44 дл : мезо .

В другой системе с бензальдегидом, монтмориллонитом К-10]] и хлоридом цинка в водном ТГФ под действием ультразвука время реакции сокращается до 3 часов (состав 55:45). ^[6] С другой стороны, некоторые производные винной кислоты могут быть получены с высокой диастереоселективностью в системе иодида самария (II) и ГМФК . ^[7]

Также был разработан катализируемый титаном фотокаталитический подход: использование каталитического дихлорида титаноцена в присутствии поглощающего красный цвет органического красителя в качестве фотосенсибилизатора и эфира Ганча в качестве конечного восстановителя позволило проводить реакции гомосочетания широкого спектра ароматических альдегидов в трифтортолуоле при облучении оранжевым светом с высокими выходами и диастереоселективностью (более 20:1 dl:meso). Также была разработана энантиоселективная версия (до 92% ee ) с использованием каталитических количеств хирального титанового салена . ^[8]

п - Гидроксипропиофенон используется в качестве субстрата в синтезе диэтилстильбестрола .

Несимметричная реакция сочетания пинакола между пара-хлорацетофеноном и ацетоном была использована для получения фенагликодола с выходом 40%.