트리메틸에네메탄 사이클로어데이션

Trimethylenemethane cycloaddition

Trimethylenemethane cycloaddition은 2원자 파이 시스템에 대한 TMM(Trimethylenemethane) 파생 모델의 공식 [3+2] 결합이다.TMM 자체는 반응성이 너무 강하고 저장하기에 불안정하지만, 현장에서 TMM 또는 TMM 싱톤을 발생시킬 수 있는 시약을 사용하여 적절한 전자 수용체와 함께 사이클로 추가 반응을 일으킬 수 있다.일반적으로 전자가 풍부한 파이 본드보다 TMM과 함께 사이클화를 더 쉽게 겪는다.[1]

소개

트리메틸에메탄은 4개의 파이 본드로 구성된 중성 4탄소 분자로, 비 케쿨레 분자나 zwitterion으로 표현해야 한다.TMM의 궤도 에너지 수준은 싱글릿과 트리플릿 상태를 가지고 있다는 것을 보여준다. 일반적으로, 이러한 상태는 다른 반응도와 선택성 프로파일을 보여준다.[2]싱글렛 [3+2] 사이클로어 추가는, 그것이 결합되었을 때, 프런티어 궤도 제어 하에 진행되는 것으로 생각된다.전자가 풍부한 TMM이 관여할 때, A 궤도(TM이 주기적인 경우 융합된 제품으로 유도)는 HOMO의 역할을 한다.전자 불량(또는 미신원) TMM이 관련될 때, S 궤도(TMM이 주기적인 경우 브리징된 제품으로 유도)는 HOMO의 역할을 한다.트리플트 주와 관련된 사이클로어드는 단계적이며, 보통 2원자 구성 요소에서 구성적 난동을 부린다.[3]

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MCP(Methylenecylonopropenes)에 대한 TMM의 급속한 폐쇄는 이 종류의 반응 매개체를 포함하는 [3+2] 사이클로 추가 반응의 속도와 수율에 영향을 미치는 일반적인 문제다.[4]이 문제는 해당 MCP의 링 스트레인으로 인해 일반적으로 5-membed의 주기적 TMM의 경우 덜 심각하다.링 클로저와 TMM 조광화를 제어할 수 있는 경우, [3+2] 사이클로어데이션은 메틸렌사이클로펜타인의 이산화 혼합물을 제공한다.합성적으로 유용한 TMM 매개체를 생성하기 위해 세 가지 등급의 화합물이 사용되었다: 디아젠, 실릴 대체 아군 아세테이트, 메틸렌사이클로프로펜이다.극성 MCP는 빛이나 열에서 개방될 수 있지만(아래 참조) 전환 금속 카탈루션을 후자의 두 등급과 함께 사용할 수 있다.

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메커니즘과 입체화학

지배적 메커니즘

디아젠은 분리된 TMM 매개체를 제공하기 위해 질소를 돌출시킬 수 있다.일반적으로 MCP에 대한 경쟁적 폐쇄와 조광 반응을 피하기 위해 브리지 다이아젠을 사용한다.[5]알케닉 수용기와 결합하여 퓨전 또는 브리징 제품에 대한 사이클화가 이루어진다.디아진 전구체가 메틸렌 탄소 원자의 전자 기부 집단으로 대체되지 않는 한, 일반적으로 퓨전 제품이 선호된다.알켄의 구성은 반응이 싱글릿 TMM을 통해 진행되는 한 유지된다.[6]

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안정화 그룹이 있을 때 MCP는 해당 zwitterionic TMM에 개방될 수 있다.[7] 아세트 1은 이러한 맥락에서 사용되었으며, 선택성이 높은 새로 형성된 링에 아세트 기능 exo를 가진 사이클로펜테인을 제공한다.이 반응은 알켄 기하학에 관해서도 입체적이며, 대부분의 경우 엔도 제품에 대해 높은 선택성을 보인다.

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안정화 그룹이 없는 MCP는 팔라듐(0) 또는 니켈(0) 촉매의 존재에서 TMM 싱톤을 생성할 수 있다.[8]화학적으로 구별되는 두 개의 사이클로프로판 본드 중 하나에 촉매를 공식 삽입하면(이중 본드와의 거리를 반영하기 위해 "distal"과 "proximal"이라 함) 이소성 제품을 생성할 가능성이 있다.일반적으로 팔라듐 촉매는 공식 원위 결합 갈라짐을 유발한다.이러한 과정은 조정된 알켄에 대한 원위 결합의 직접 공격을 통해 발생하는 것으로 생각된다.그 반응은 단계적이며 팔라듐과 니켈 촉매 모두에서는 입체성이 결여되어 있다.

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실릴 처리된 아군 아세테이트, 탄산수소 및 기타 대체 아군 화합물은 팔라듐 촉매에 의해 TMM 신톤을 형성할 수 있다.[9]이 반응은 높은 역행성으로 출발 아군 아세테이트에서 R' 그룹의 위치와 관계없이 아래에 표시된 대체 패턴만 제공한다.그러나 자전거화는 단계적 방식으로 이루어지며 입체감을 나타내지 않는다.치랄 피알랄 팔라듐 단지의 급속한 경마화가 일어나며, 치랄 동맹인 아세테이트의 반응에서 중간 정도의 이질제거만 관찰된다.그러나 치랄 비경화성 연골은 보통에서 높은 이뇨제거율을 보일 수 있다.

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입체 변형

알켄 파트너의 치랄 보조장치는 입체적 변환에 사용되어 왔다.캠프호르술탐에서 유래한 불포화 아미드 반응에서 높은 선택도를 달성하기 위해서는 낮은 온도가 필요했다.[10]

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실릴 대체 아군 아세테이트의 반응으로, 치랄 황산화물을 사용하여 고이소성 물질 선택성을 강제할 수 있다.[11]

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범위 및 제한

디아젠을 채용하는 TMM 사이클로어드먼트의 주요 한계는 경쟁적인 MCP와 조광기 형성이다.이러한 문제를 피하려면 매우 고농도의 알켄을 사용하거나 사이클로어드레이션을 분자 내여야 한다.입체 선택성과 부지 선택성은 디아젠에서 시작하는 분자 내 사이클로어딕트 변형에서 더 높을 수 있다.[12]

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일반적으로 주기율 pi 시스템이 관여하지 않는 한 TMM 사이클로어드는 2°의 순환성을 보이며 더 큰 pi 시스템과 반응하지 않는다.예를 들어, 극성 MCP는 다불포화 에스테르의 2,3 이중 결합에만 반응한다.[13]

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전이 촉매 반응들은 흥미로운 기능성을 빠르게 만들어낼 수 있는 잠재력을 가지고 있다.추진체는 팔라듐 촉매에 따른 분자 내 사이클화로 생성되었다.[14]

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분자간 또는 분자간 용도에 밀봉된 아군 아세테이트를 사용할 수 있다.카보닐 화합물은 적절한 조건에서 2 2 성분으로 사용할 수 있다.예를 들어, 인듐 공동 촉매의 경우, 아래의 사이클로어데이션의 반응성 2㎛ 구성품이 C-C에서 C-O 이중결합으로 전환된다.[15]

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극성 MCP에서 생성되는 편광 트리메틸에네메탄도 극성 이중 결합을 2π 성분으로 하는 [3+2] 반응에 유용한 기질이다.일반적으로 정형외과 제품은 케틴 아세탈보다 선호된다.[16]

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합성 응용 프로그램

예를 들어 TMM 사이클로어드 추가 반응에 내재된 높은 입체감과 입체감은 상당한 장점이다. 예를 들어, TMM 사이클로어드 추가 유도 2의 트랜스 링 접합부는 (+-breeldin A)의 합성으로 수행되었다.[17]

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다른 방법과의 비교

1,3극 사이클로어데이션은 5-membed 헤테로사이클릭 화합물 생성을 위한 유용한 방법이지만, 5-membed Carbocyclic ring을 한 번에 연산을 통해 합성하는 방법은 거의 없다.이 중 대부분은 TMM 사이클로어데이션과 마찬가지로 알켄이나 알킨과 같은 안정적인 2원자 파트너와의 결합에 적합한 3원자 성분의 생성에 의존한다.열을 가하면 시클로프로펜 아세탈이 비닐카르베네로 재배열되는데, 비닐카르베네는 전자결핍도가 높은 알케인으로 시클로아데이션에서 3원자 성분 역할을 할 수 있다.[18]아연 호모에놀레이트는 간접적인 3원자 성분으로도 작용할 수 있으며, 불포화 에스테르가 있는 상태에서 사이클로펜테논까지 사이클링을 거친다.[19]호모프로파갈기 활성산소의 탠덤 분자간-근육내 사이클링은 메틸렌사이클로프로판(methylencyclopropanes)으로 이어진다.[20]

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실험 조건 및 절차

대표적인 조건

TMM 사이클로어드의 최적 조건은 TMM 선원과 2-원자 구성 요소 모두에 따라 달라진다.그러나 각 TMM 선원에 대한 몇 가지 일반적인 원칙이 나타났다.

디아젠의 반응은 산소와의 과격한 반응을 피하기 위해 탈가스를 사용해야 한다.환류시의 테트라하이드로푸란(THF)은 가장 일반적으로 사용되는 용매계통이지만 저온에서의 광분해 조건도 사용할 수 있다.

극성 MCP를 사용하는 반응은 보통 TMM 중간 형성을 용이하게 하기 위해 극성 용매에서 수행된다.공기와 물의 엄격한 배제가 요구되지는 않지만, 일반적으로 선호된다.

전이-금속 촉매 MCP 반응의 경우 촉매와 리간드 시스템의 선택이 핵심이다.일반적으로 인산염 또는 인산염 리간드는 팔라듐(0) 또는 니켈(0) 선원과 함께 필요하다. 가장 흔한 것은2 Pd(dba)3와 Ni(cod)이다.2트라이(이소프로필)인산염은 팔라듐과 함께 사용되는 가장 흔한 리간드로, 보통 니켈 촉매 반응에 트라이알인산염이 첨가된다.

실릴레이트 아일릭 아세테이트의 전이-금속 촉매 반응의 경우, 가장 일반적으로 사용되는 촉매 시스템은 팔라듐(Palladium)이다.II) 아세테이트 및 트리(이소프로필)인산염.반응은 보통 60 - 110 °C의 온도에서 THF에서 수행된다.용제 또는 이탈 그룹의 선택은 반응 과정에 영향을 미칠 수 있다.

참조

  1. ^ 야마고, 나카무라, E. Org. 반응. 2003, 61, 1. doi:10.1002/0471264180.or061.01
  2. ^ 루저, R. J.; 프랫, D. W.; 차우, M.; 다우드, P. J. Am. 1976년, 98년, 5726년.
  3. ^ 플래츠, 엠에스, 벤슨, 제이 에이제이 암. 화학, 1980년 102, 2358년
  4. ^ 야마고, 나카무라, E. J. Am. 화학. Soc. 1989, 111, 7285.
  5. ^ Berson, J. A. Acc. 1978, 11, 446번지 화학.
  6. ^ Berson, J. A.; D. D. D. D. D., Corwin, L. R. J. Am. 화학. 1974년, 96년, 6175년
  7. ^ 나카무라 E.; 야마고 S.; 에지리 S.; 도리고 A. E.; 모로쿠마 K. J. Am. 화학. 1991년, 113년, 3183년
  8. ^ Binger, P.; Büch, H. M. Top. 1987년 화학 135년 77년
  9. ^ 트로스트, B. M. 안젤로 화학. 인트. Ed. Engl. 1986, 25, 1
  10. ^ Binger, P.; Shafer, B.테트라헤드론 레트 1988, 29, 529
  11. ^ 체이네, F.; 고트랜드, J.P.; 말라크리아, M.테트라헤드론 레트 1989, 30, 1803
  12. ^ Little, R. D.; Muller, G. W. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 2744.
  13. ^ 나카무라, E.; 야마고, S. Acc. 화학, 2002년 35년 867년
  14. ^ 야마고, 나카무라, E.사면체 1989, 45, 3081
  15. ^ 트로스트, B. M.; 샤르마, S.; 슈미트, T. J. Am. 화학 1992년, 114년, 7903년
  16. ^ 야마고, 나카무라, E. J. Org. 1990, 55, 5553 화학.
  17. ^ 트로스트, B. M.; 린치, J.; 레나우트, P.; 스타인만, D. H. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 284.
  18. ^ Boger, D. L.; Brotherton, C. E. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 6695.
  19. ^ 크림스, M. T., 난터멧, P. G. J. Org. 1990년, 55년, 4235년
  20. ^ Curran, D. P.; Chen, M.-H. J. Am. 화학 1987년 109년 6558년