Реакции альдегидов в условиях катализа цианид-ионом или солями тиазолия

Интересно, что первые сведения о способности циангидринов выступать в роли переносчиков ацил-анионов были получены в самом начале XX в.29 Более 100 лет назад было обнаружено, что в присутствии цианид-иона протекает самоконоденсация ароматических альдегидов с образованием димерных продуктов — бензоинов. На схеме 13.29 представлен механизм этой конденсации, который включает в качестве ключевых стадий образование

Схема 13.29

алкоголята циангидрина, его перегруппировку в соответствующий стабилизированный карбанион и присоединение последнего по карбонильной группе второй молекулы исходного альдегида.30

В первоначальном варианте эта реакции применялась почти исключительно для синтеза бензоинов — отсюда она и получила название бензоиновой конденсации. Однако в 1970-х гг. было найдено, что в условиях цианидного катализа можно также проводить реакцию ароматических альдегидов как синтетических эквивалентов ароил-анионов с акцепторами Михаэля, как показано в уравнении 1 на схеме 13.30. Это превращение может быть проведено с участием альдегидов аренового и гетаренового ряда и допускает также вариации в природе акцептора Михаэля. Конкретные примеры, приведенные в уравнениях 2а и 2Ь, свидетельствуют о препаративной эффективности реакции.31

Схема 13.30

Рассмотренные примеры цианидного катализа довольно очевидным образом интерпретируются в терминах концепции обращения полярности карбонильной функции. Интересно, что обращение полярности альдегидной группы может быть также обеспечено с использованием совершенно иных катализаторов и в других условиях проведения реакции, а именно, при катализе солями тиазолия в присутствии третичных аминов. Указанием на возможность разработки такого метода послужили данные биохимических исследований, показавших, что витамин В|, содержащий в своем составе остаток тиазолия, является коферменгом, катализирующим синтез аци- лоинов в биосинтетических превращениях (схема 13.31).

Схема 13.31

Изучение возможности моделирования аналогичного превращения под действием производных тиазолия позволило предложить в качестве наиболее эффективного и дешевого катализатора соль р-гидроксиэтилзамещен- ного тиазолия (реагент Штеттера).32 Этот катализатор оказался особенно эффективным для промотирования присоединения альдегидов как эквивалентов ацил-анионов к акцепторам Михаэля. Механизм этой реакции показан на схеме 13.32. Ключевой стадией является генерация активной каталитической частицы — илида тиазолия (стадия 1). Взаимодействие последнего с альдегидом (стадии 2 и 3) и дает интермедиат, способный служить переносчиком ацил-аниона к двойной связи метилвинилкетона (стадия 4). На завершающей стадии цикла происходит регенерация илида и образование продукта присоединения, 1,4-дикетона (стадия 5).

Схема 13.32

Синтетические аспекты использования тиазолий-катализируемой реакции альдегидов с акцепторами Михаэля очень разнообразны. К наиболее интересным из них в препаративном отношении относятся синтезы разнообразных производных 1,4-дикетонов; некоторые из них приведены на схеме 13.33.

Схема 13.33

Как показано в уравнении 1, присоединение альдегидов по двойной связи такого типичного акцептора Михаэля, как метилвинилкетон, может эффективно проводиться как крупномасштабный синтез при минимальном расходе катализатора (во многих случаях и без использования растворителей).33 В уравнении 2 представлен вариант реакции, в которой сопряженный еналь выступает в качестве эквивалента акрилоил-аниона. Похожую схему реакции мы уже приводили выше для реакций с участием этокси- этилциангидринов (схема 13.25), но препаративные преимущества тиазоли- евого катализа представляются здесь бесспорными. В уравнениях 3 и 4 показаны некоторые возможности использования функционально замещенных альдегидов или енонов в синтезе соответствующих замещенных 1,4- дикегонов. Надо отметить, что реализация превращений показанных типов возможна лишь благодаря предельно мягким условиям проведения рассматриваемого варианта реакции Михаэля.

Успешная разработка путей синтеза 1,4-дикетонов, содержащих самый разнообразный набор заместителей (в том числе функциональных), имела особое значение в связи с тем, что производные этого типа широко применяются для получения таких важнейших синтетических блоков, как пятичленные гетероциклы или производные циклопентенонов.

Реакция Штеттера была удачно использована в полном синтезе плаген- симицина, недавно выделенного антибиотика, обладающего новым механизмом действия по отношению к ряду патогенных бактерий. В этом синтезе с помощью реакции Штеттера был получен г<«с-сочлененный би- циклический ендион А, являющийся ключевым полупродуктом в синтезе целевой структуры (схема 13.34). В данном превращении внутримолекулярное присоединение альдегидной группы по сопряженной двойной связи моноциклического предшественника проводилась в присутствии соли гриа- золия как наиболее активного катализатора.34

Приведенный выше фактический материал показывает, что формулировка концепции обращения полярности карбонильной группы позволила разработать целый набор методов, открывших принципиально новые возможСхема 13.34

ности использования карбон ил содержащих соединений для решения препаративных задач, которые ранее не могли решаться на основе рассмотрения базовых свойств карбонильной группы как электрофила. Более того, благодаря этому резко расширились возможности регросинтетического анализа целевых структур, поскольку в распоряжении синтетиков появилась возможность оперировать синтонами противоположной полярности как для решения частных задач создания того или иного фрагмента, так и при рассмотрении наиболее перспективных путей тандемных сборок полифунк- циональных структур.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >