2,3-перегруппировка Виттига - 2,3-Wittig rearrangement
[2,3] -Wittig перегруппировки является превращением из аллилового эфира в гомоаллиловый спирт через согласованный, перициклический процесс . Поскольку реакция согласованная, она демонстрирует высокую степень стереоконтроля и может быть использована на ранних этапах синтетического пути для установления стереохимии. Однако перегруппировка Виттига требует строго основных условий, так как промежуточный карбанион необходим. [1,2] -Перестройка Виттига - это конкурентный процесс.
Введение
[2,3] - Сигматропные перестановки происходят для множества групп X и Y (см. Ниже). Когда X представляет собой карбанион, а Y - алкоксид , перегруппировка называется перегруппировкой [2,3] -Виттига, а продукты представляют собой пент-1-ен-5-олы. [1,2] -Перегруппировка Виттига, которая дает изомерные пент-5-ен-1-олы, является конкурентным процессом, который происходит при высоких температурах. Из-за высокой атомной экономии и стереоселективности [2,3] -группы она приобрела значительную синтетическую полезность. Карбанион образуется путем прямого литирования умеренно кислых субстратов, трансметаллирования олова или восстановительного литиирования O, S-ацеталей. Стереоселективные методы с использованием хиральных исходных материалов использовались для достижения либо асимметричной индукции, либо простого диастереоселекции.
(1)
Механизм и стереохимия
Преобладающий механизм
После образования карбаниона перегруппировка [2,3] -Виттига протекает быстро и селективно при низких температурах. Однако, если реакционная смесь достигает температуры выше -60 ° C, [1,2] -перегруппировка становится конкурентоспособной.
(2)
Постулируемое переходное состояние имеет пятичленную структуру, подобную оболочке. Группа, присоединенная к карбаниону (G), может занимать псевдоэкваториальное или псевдоаксиальное положение, хотя первое обычно предпочтительнее. Большие заместители на другой стороне эфирного кислорода предпочитают занимать экзо- положение (R E ), чтобы избежать штамма A 1,3 . Эти ограничения приводят к предпочтению син- продукта из ( Z ) изомеров и анти- продуктов из ( E ) изомеров; однако известны некоторые исключения из этого правила.
(3)
Стереоселективные варианты
Стереоселективные варианты перегруппировки [2,3] -Виттига использовали три стратегии: диастереоселективный выбор на основе существующего установленного стереоцентра, размещение хирального вспомогательного вещества на исходном материале, конфигурация которого не зависит от реакции, и использование хирального основания. . Стратегия относительного диастереоселекции хорошо работает только для ограниченного числа G-групп, но обычно приводит к высоким выходам, поскольку не требуется удалять или модифицировать хиральную вспомогательную группу. Стереоцентр напротив карбаниона как правило , должен быть третичным (вместо четверного) для обеспечения выполнения размещения крупнейшего заместителя в R E положения.
(4)
Асимметричным индукции подход основан на стереоцентров уже установленных в исходном материале, нечувствительных к реакции (хиральные вспомогательные вещества). Наибольший успех был достигнут при размещении этих стереоцентров либо в группе G, либо в заместителе, присоединенном к концу двойной связи. Для этих реакций характерны диастереомерные соотношения, превышающие 90:10; однако удаление хирального вспомогательного вещества иногда бывает затруднительным.
(5)
Использование хиральных оснований привело к получению энантиообогащенных продуктов перегруппировки в нескольких случаях, хотя этот метод, по-видимому, не является общим. Энантиоселективность в этих реакциях часто низка, что позволяет предположить, что связь между конъюгированной кислотой основания и перегруппировкой карбаниона, вероятно, слабая.
(6)
Объем и ограничения
Различные аллиловые эфиры подвергаются перегруппировке Виттига - фундаментальным требованием является способность генерировать соответствующий карбанион в субстрате. Для этого требуются либо кислые атомы водорода, либо восстанавливаемая функциональная группа, либо связь углерод-металл. Исторически для подкисления α-положения использовались алкенильные , алкинильные и фенильные группы. Допускаются свободные концевые алкины, хотя выходы выше при использовании силил-защищенных алкинов.
(7)
Когда алкен используется в качестве анион-стабилизирующей группы G, возникают проблемы селективности в отношении местоположения карбаниона. Анион-стабилизирующие группы, такие как (триметил) силил или метилтио, обеспечивают практически полную селективность по сайту.
(8)
Карбонильные группы также можно использовать в качестве анионостабилизирующей группы; карбонильные группы особенно полезны для асимметричных перегруппировок с использованием хиральных вспомогательных веществ.
(9)
Высокоэнантиоселективный метод, использующий карбонильные комплексы хрома, включает использование подкисленного фенильного кольца в качестве анион-стабилизирующей группы.
(10)
То, что субстрат должен содержать кислые водороды рядом с эфирным кислородом, было значительным ограничением исходной реакции. Таким образом, разработка методов трансметаллирования, которые позволили селективно генерировать карбанионы из связей углерод-олово, представляла собой глубокий методологический прогресс. В результате резко расширился круг групп, которые могли быть присоединены к анионному центру.
(11)
Синтетические приложения
Продуктами перегруппировки [2,3] -Виттига бис (аллиловых) эфиров являются 1,5-диен-3-олы. Эти субстраты могут подвергаться перегруппировке окси-копе при депротонировании с образованием δ, ε-ненасыщенных карбонилов. Эта тандемная сигматропная стратегия была использована в синтезе некоторых натуральных продуктов, включая бревикомин и оксокринол.
(12)
Вариации
Одним из вариантов перегруппировки 2,3-Виттига является перегруппировка Виттига-Стилла.
Условия и порядок экспериментов
Типичные условия
Перегруппировки должны выполняться при температурах ниже –60 ° C, чтобы избежать конкурентной [1,2] -перестановки. Обычно простой обработки подложки н- бутиллитием достаточно, чтобы вызвать перегруппировку. Реакции с участием бутиллития следует проводить в атмосфере азота или аргона, строго исключая воду.