Реакция Бэмфорда – Стивенса

Реакция Бэмфорда – Стивенса - это химическая реакция, посредством которой обрабатывается тозилгидразоны с сильным основанием дают алкены. Он назван в честь британского химика и шотландского химика Томаса Стивенса Стивенса (1900–2000). Использование апротонных растворителей дает преимущественно Z- алкены, тогда как протонный растворитель дает смесь E- и Z-алкенов. В качестве превращения с образованием алкена реакция Бэмфорда-Стивенса имеет широкое применение в методологии синтеза и синтезе сложных молекул.

Обработка тозилгидразонов алкиллитиевыми реагентами называется реакцией Шапиро.

Содержание

• 1 Механизм реакции
• 2 Направленная реакция Бэмфорда-Стивенса
• 3 Синтез 3-замещенных индазолов из аринов и N-тозилгидразоны
• 4 N-тозилгидразоны в качестве реагентов для реакций кросс-сочетания
• 5 Катализируемая родием тандемная перегруппировка Бэмфорда-Стивенса / термоалифатическая перегруппировка Клайзена
• 6 Применение для полного синтеза
• 7 Ссылки
• 8 См. Также

Механизм реакции

Первой стадией реакции Бэмфорда-Стивенса является образование диазосоединения 3.

В протонных растворителях диазосоединение 3 разлагается до ион карбения 5.

В апротонных растворителях диазосоединение 3 разлагается до карбена 7.

Направленная реакция Бэмфорда-Стивенса

Реакция Бэмфорда-Стивенса не оказалась полезной для стереоселективного образования алкенов посредством термического разложения металлизированных тозилгидразонов за счет неизбирательного происходит 1,2-перегруппировка карбенового центра, дающая смесь продуктов. Путем замены алкильной группы триметилсилильной (TMS) группой на N-азиридинилиминах можно усилить миграцию конкретного атома водорода. С бета-атомом кремния в H, стереоэлектронный эффект σ C-Si → σ CH ослабляет связь CH, в результате исключительная миграция и приводящая к почти исключительному образованию аллилсиланов вместо равных количеств аллилсиланов и изомерных гомоаллилсиланов, аналогично смеси продуктов, наблюдаемых в случае диалкила, или других продуктов внедрения (например, циклопропанов). См. эффект бета-кремния.

Синтез 3-замещенных индазолов из аринов и N-тозилгидразонов

N-тозилгидразоны можно использовать во множестве синтетических процедур. Их использование с аринами было использовано для получения 3-замещенных индазолов двумя предложенными путями. Первым шагом является депротонирование гидразона диазосоединений с использованием CsF. На этом этапе конъюгатное основание может либо разложиться с образованием диазосоединения и претерпеть [3 + 2] диполярное циклоприсоединение с арином с образованием продукта, либо [3+ 2] аннулирование арином, которое также дало бы конечный продукт. В то время как сильные основания, такие как LiOtBu и Cs 2CO3, часто используются в этой химии, CsF был использован для облегчения образования аринов in situ из о- (триметилсилил) арилтрифлатов. Также считалось, что CsF является достаточно основным для депротонирования N-тозилгидразона.

N-тозилгидразоны в качестве реагентов для реакций кросс-сочетания

Барлуенга и его коллеги разработали первый пример использования N-тозилгидразонов в качестве нуклеофильные партнеры в реакциях кросс-сочетания. Обычно нуклеофильные реагенты в реакциях сочетания, как правило, относятся к металлоорганическому разнообразию, а именно, магнийорганический, -цинк, -олово, -кремний и -бор. В сочетании с электрофильными арилгалогенидами N-тозилгидразоны могут быть использованы для получения полизамещенных олефинов в условиях катализируемого палладием без использования зачастую дорогостоящих и сложных в синтетическом отношении металлоорганических реагентов..

Объем реакции широк. ; N-тозилгидразоны, полученные из альдегидов и кетонов, хорошо переносятся, что приводит к образованию как ди-, так и тризамещенных олефинов. Кроме того, различные арилгалогениды хорошо переносятся в качестве партнеров по связыванию, включая те, которые содержат как электроноакцепторные, так и электронодонорные группы, а также π-богатые и π-дефицитные ароматические гетероциклические соединения. Стереохимия - важный элемент, который следует учитывать при получении полизамещенных олефинов. Использование гидразонов, полученных из линейных альдегидов, привело к исключительно транс-олефинам, в то время как стереохимические результаты тризамещенных олефинов зависели от размера заместителей..

Считается, что механизм этого превращения протекает аналогично синтезу алкенов с помощью реакция Бэмфорда – Стивенса; разложение N-тозилгидразонов в присутствии основания с образованием диазосоединений, которые затем выделяют газообразный азот с образованием карбена, который затем можно гасить с помощью электрофила. В этом случае реакция сочетания начинается с окислительного добавления арилгалогенида к катализатору Pd с образованием арил-Pd комплекса. Реакция диазосоединения, полученного из гидразона, с комплексом Pd дает комплекс Pd-карбен. мигрирующая вставка арильной группы дает комплекс алкил-Pd, который подвергается отщеплению син бета-гидрида с образованием транс-арилолефина и регенерации катализатора Pd. Эта реакция также оказалась полезной при получении конъюгированных енинов из N-тозилгидразонов и концевых алкинов в аналогичных условиях реакции, катализируемой Pd, и по тому же механизму..

Кроме того, Барлуенга и его коллеги продемонстрировали трехкомпонентную реакцию связывания альдегидов в одном реакторе. или кетоны, тозилгидразиды и арилгалогениды, в которых N-тозилгидразон образуется in situ. Этот процесс дает стереоселективные олефины с выходами, аналогичными процессу, в котором используются предварительно полученные N-тозилгидразоны.

Барлуенга и его сотрудники также разработали методологию безметаллового восстановительного связывания N-тозилгидразонов с бороновыми кислотами. Реакция допускает наличие множества функциональных групп на обоих субстратах, включая ароматические, гетероароматические, алифатические, электронодонорные и электроноакцепторные заместители, и протекает с высокими выходами в присутствии карбоната калия. Считается, что реакция протекает через образование диазосоединения, которое образуется из соли гидразона. Затем диазосоединение может реагировать с бороновой кислотой с образованием бензилбороновой кислоты через промежуточный боронат. Альтернативный путь состоит из образования бензилбороновой кислоты через цвиттерионный промежуточный продукт с последующим протодеборированием бензилбороновой кислоты в основных условиях, что приводит к конечному продукту восстановления.

Эта методология также была распространена на гетероатомные нуклеофилы для получения простых и тиоэфиров.

Катализируемая родием тандемная перегруппировка Бэмфорда-Стивенса / термоалифатическая перегруппировка Клайзена

Новый процесс был разработан Штольцем в которой реакция Бэмфорда-Стивенса была объединена с перегруппировкой Клайзена с получением различных олефиновых продуктов. Это превращение происходит сначала путем термического разложения N-азиридинилгидразонов с образованием диазосоединения (1 ), за которым следует родий-опосредованная де-диазотизация (2 ) и син 1, 2- гидридный сдвиг (3). Этот субстрат подвергается термической алифатической перегруппировке Клайзена (4) с получением продукта.

Применение для полного синтеза

Trost et al. использовали реакцию Бэмфорда-Стивенса в своем общем синтезе (-) - изоклавукерина для введения диеновой части, обнаруженной в природном продукте. Бициклический трисилгидразон первоначально был подвергнут реакции Шапиро (алкиллитий или LDA), что привело только к не поддающимся описанию продуктам разложения. Однако когда на этот бициклический трисилгидразон воздействовали сильным основанием (KH) и нагреванием, образовывался желаемый диеновый продукт. Более того, было показано, что образование олефинов и последующее декарбоксилирование можно проводить в одном резервуаре. С этой целью добавляли избыток NaI вместе с повышением температуры для облегчения декарбоксилирования Крапчо.

Ссылки

1. ^Bamford, W. R.; Стивенс, Т. С. (1952). «924. Разложение толуол-пара-сульфонилгидразонов щелочью». Журнал химического общества: 4735. doi : 10.1039 / JR9520004735.
2. ^Шапиро, Р. Х. (март 1976). «Алкены из тозилгидразонов». Органические реакции. 23 . Нью-Йорк: Вили. С. 405–507. ISBN 0-471-19624-X.
3. ^Adlington, R.M.; Барретт, А. Г. М. (1983). «Недавние применения реакции Шапиро». Счета химических исследований. 16 (2): 55. doi : 10.1021 / ar00086a004.
4. ^Крири, X. (1986). «Пиролизы солей тозилгидразона: фенилдиазометаны». Органический синтез. 64: 207. doi : 10.15227 / orgsyn.064.0207.(также в Коллективном томе (1990) 7 : 438 (PDF))
5. ^Саркар, Т. (1992). «Кремний-направленная реакция Бэмфорда-Стивенса β-триметилсилил N-азиридинилиминов». J. Chem. Soc. Chem. Commun. (17): 1184–1185. doi : 10.1039 / C39920001184.
6. ^Ламберт, Дж. (1990). «Взаимодействие кремния с положительно заряженным углеродом». Тетраэдр. 46 (8): 2677–2689. doi : 10.1016 / s0040-4020 (01) 88362-9.
7. ^Йоргенсен, W. (1985). «Величина и происхождение эффекта β-кремния на ионы карбения». Варенье. Chem. Soc. 107 (6): 1496–1500. doi : 10.1021 / ja00292a008.
8. ^Фэн, С. (2011). «Синтез 3-замещенных индазолов из аринов и N-тозилгидразонов». Орг. Lett. 13 (13): 3340–3343. doi : 10.1021 / ol201086g. PMID 21630698.
9. ^Пеллиссье, Х. (2002). «Использование аринов в органическом синтезе». Тетраэдр. 59 (6): 701–730. doi : 10.1016 / s0040-4020 (02) 01563-6.
10. ^Баруенга, Дж. (2007). «N-тозилгидразоны как реагенты для реакций перекрестного связывания: путь к полизамещенным олефинам». Энгью. Chem. Int. Эд. 46 (29): 5587–5590. doi : 10.1002 / anie.200701815. PMID 17577897.
11. ^Zhihui, S. (2012). «N-Тозилгидразоны: универсальные реагенты для реакций кросс-сочетания, катализируемых и не содержащих металлов». Chem. Soc. Ред. 41 (2): 560–572. doi : 10.1039 / c1cs15127d. PMID 21785803.
12. ^Барлуенга, Дж. (2009). «Безметалловая углерод-углеродная восстановительная связь между борными кислотами и тозилгидразонами». Nat. Chem. 1 (6): 494–499. Bibcode : 2009NatCh... 1..494B. DOI : 10.1038 / nchem.328. PMID 21378917. S2CID 35892518.
13. ^Штольц, Б. (2002). «Некарбонилстабилизированные металлокарбеноиды в синтезе: разработка тандемно-катализируемой родием последовательности Бэмфорда-Стивенса / термической алифатической перегруппировки Клейзена» (PDF). Варенье. Chem. Soc. 124 (42): 12426–12427. doi : 10.1021 / ja028020j. PMID 12381180.
14. ^Вуд, Дж. (1999). «Разработка инициированной карбеноидом родия перегруппировки Клайзена для энантиоселективного синтеза α-гидроксикарбонильных соединений». Варенье. Chem. Soc. 121 (8): 1748–1749. doi : 10.1021 / ja983294l.
15. ^Трост, Б.М. (1996). «О диастереоселективности внутримолекулярных Pd-катализируемых циклоприсоединений TMM. Асимметричный синтез пергидроазулена (-) - изоклавукерина А». Варенье. Chem. Soc. 118 (42): 10094–10105. doi : 10.1021 / ja961561m.
16. ^Kurti, L.; Чако, Б. (2005). Стратегические применения названных реакций в органическом синтезе. Эль-Севьер. ISBN 978-0124297852.

См. Также

• Реакция Шапиро