STEREOCONTROL AND RING
FORMATION
Stereocontrol
In Acyclic Systems
1.
Regioselectivity
Regioisomers
memiliki rumus empiris yang sama, tetapi kelompok atau atom-atom karbon diposisikan
di berbeda. Misalnya 3-Methylhexanal dan 4-methylhexanal adalah regioisomers. Reaksi
yang menghasilkan satu regioisomer sebagai produk utama dapat regioselective
atau regiospecific. Kita dapat mengambil contoh yaitu reaksii 2-metil-2-butene
dengan HBr memberikan 2-bromo-2 - methylbutane sebagai produk utama,
Markovnikov tambahan yang khas, sehingga reaksi sangat regioselective. Reaksi
ini hasil oleh pembentukan carbocation lebih stabil, yang bereaksi dengan ion
nukleofilik bromida (sec. 2.10.A). Jika bromida anti-Markovnikov (1 - bromo - 2-methylbutane)
yang diinginkan, jalur mekanistik yang berbeda yang harus diikuti. Reaksi alkena
dengan HBr dan peroksida hasil oleh mekanisme radikal, memberikan 1-bromo-2 - methylbutane,
anti-Markovnikov bromida.
Memahami
produk-produk yang terbentuk dan mekanisme pembentukan mereka, sangat penting
jika salah satu adalah untuk mengendalikan produk yang terbentuk. Penambahan
HBr menghasilkan carbocation, dengan biaya berada pada karbon lebih pengganti.
Reaksi
carbocation tersier dan ion nukleofilik bromida menghasilkan 2-bromo-2-methylbutane
sebagai produk utama. Ketika peroksida ditambahkan, Br• adalah dihasilkan di
situ (13.3 sec.) dan radikal ini menambah alkena untuk memberikan yang radikal
yang lebih stabil. Menengah radikal ini bereaksi dengan lebih HBr memberikan
produk antiMarkovnikov dan lebih bromin radikal. Jika reaksi yang menghasilkan
merupakan kation Markovnikov orientasi ini menghasilkan. Jika diinginkan
tambahan anti-Markovnikov, reaksi harus melanjutkan oleh mekanisme reaksi yang
berbeda. Mekanisme radikal memenuhi persyaratan ini dan jika reaksi
menghasilkan radikal, orientasi anti-Markovnikov lebih disukai.
2.
Retention versus Inversion of configuration
Gugus
fungsional transformasi sering melanjutkan retensi, racemization atau
pembalikan Pusat stereochemical, dalam reaksi substitusi SN2 dan SN1. Dalam
reaksi SN2, kita tahu bahwa reaksi hasil dengan lengkap stereochemical inversi
dan SN1 diperkirakan untuk melanjutkan dengan racemization lengkap atau
parsial. Bagian ini akan membahas metodologi yang memungkinkan seseorang untuk memprediksi
hasil stereochemical dari suatu reaksi, atau bahkan untuk mengubahnya menjadi
fakta.
Sebuah
contoh klasik dari mengontrol konfigurasi stereocenter adalah konversi kiral alkohol
sekunder untuk chloride sekunder sesuai dengan tionil klorida, dan itu juga Contoh
lain dari pengubahan Stereokimia dengan memodifikasi mekanisme reaksi.
Kedua retensi konfigurasi (SOCl2 murni) dan pembalikan
(SOCl2 + piridina) mungkin (sec. 2.8.A).5 tionil klorida bereaksi dengan (S)
-2-pentanol untuk menghasilkan ester chlorosulfinate. Produk HCl lolos dari media reaksi, dan pengiriman
intramolecular klorida dalam apa yang disebut mekanisme SNi (Lihat 1)
memberikan 5,6 (S) -2-chloropentane (2), dengan seiring hilangnya sulfur
dioksida (SO2). Pengiriman synfacial klorin menghasilkan chloride dengan retensi
konfigurasi. Jika piridina (atau lain amina tersier dasar) ditambahkan, produk
sampingan HCl terjebak sebagai pyridinium hidroklorida garam (3) dan ion
klorida nukleofilik di media. Perpindahan Ester chlorosulfinate (1) oleh ion
klorida, dalam reaksi SN2, memberikan klorida 4 dengan pembalikan bersih
configuration.7 Stereokimia reaksi adalah, oleh karena itu, dikendalikan oleh
adanya atau tidak adanya ion klorida nukleofilik dalam jangka menengah dan
reaksi.
Pembentukan 4 menunjukkan bahwa konversi unit OH ke
grup meninggalkan memungkinkan reaksi SN2 terjadi. Memang, perpindahan SN2 muka
dengan substrat yang mengandung banyak berbeda meninggalkan kelompok, semua
dengan pembalikan yang pusat stereogenic. Konversi (S) -2-pentanol untuk tosylate
terkait, misalnya, memungkinkan reaksi dengan nucleophiles seperti azide untuk memberikan
6 dengan kontrol pusat stereogenic. Mengubah kelompok OH meninggalkan grup
tosylate memungkinkan fleksibilitas yang lebih besar dalam urutan sintetis.
Mengubah kelompok meninggalkan mungkin tidak efektif, namun, jika nucleophile
terlalu lemah.
Jika nucleophile, seperti methoxide, bereaksi dengan
5, reaksi SN2 akan memberikan metil eter. Nucleophiles seperti methoxide basa
kuat, namun, dan penghapusan dapat terjadi untuk memberikan alkena via reaksi
E2 (sec. 2.9.A). Menggunakan pelarut yang sangat kutub, aprotik seperti DMF
atau DMSO kadang-kadang dapat meningkatkan hasil produk substitusi (detik.
2.7.A, 2.6.A.i) dan meminimalkan penghapusan by-produk, seperti penggunaan
pelarut protic seperti metanol biasanya meningkatkan jumlah produk penghapusan.
Dalam perencanaan reaksi, kursus reaksi dapat dimodifikasi dengan mengubah
komponen-komponen struktural substrat (baik versus miskin meninggalkan
kelompok), atau dengan mengubah reaksi partner dan/atau pelarut. Jelas,
bersaing reaksi harus dipertimbangkan, selain faktor-faktor yang mengendalikan
reaktivitas dan Stereokimia.
3. cis-trans Selectivity
Penambahan
tertentu reagen unit C≡C alkyne (hidrogenasi, penambahan halogen, dll) dapat menyebabkan
untuk cis - atau trans-alkena. Kontrol cis-trans-geometri ini diilustrasikan
oleh hidrogenasi katalitik atau logam alkali reduksi alkynes. Katalis Lindlar
(sec. 4.8.B) memungkinkan selektif hidrogenasi alkynes untuk cis-alkena,
seperti konversi 20 sampai 21 di 78% hasil, dalam studi diarahkan sintesis
discodermolide oleh Parker dan Katsoulis. Ini berlawanan dengan reaksi dari
alkyne dengan logam alkali (sec. 4.9.C) untuk memberikan alkena trans, seperti
konversi 22 untuk 23. sekali lagi, pemahaman mendasar tentang perbedaan dalam
reaksi ini dua mekanisme memungkinkan kontrol dari cis-trans geometri dari
produk akhir.
Reaktif
intermediat dalam beberapa reaksi memiliki unit C = C, dan Stereokimia
memainkan peran di selektivitas reaksi mereka. Dua contohnya yaitu organometallics
seperti Grignard Reagen berasal dari vinil halides, dan anion enolate. Ada
masalah yang terkait dengan CIS-trans kimia organik. Ketika (1E) - bromo -
1-propene (24) bereaksi dengan magnesium, reagen Grignard 1-propenylmagnesium
bromida 25 (R = CH3, R1= H, secs. 8.4.A, 8.4.F) dibentuk. Isomerisasi menyebabkan
campuran (E)-isomer (25) di 60-70% hasil dengan 30-40% (z)-isomer (26), dan ini
tercermin dalam reaksi berikutnya dengan reagen Grignard menghasilkan
magnesium. Dengan kata lain, Kapan 25 + 26 bereaksi dengan Aldehida, terkait
produk alkohol allylic akan campuran (E) - dan (Z) - isomer. Secara umum, reaksi
trans alkenyl organometallics cenderung memberikan trans alkenyl produk, dan
cis alkenyl halides memberikan cis alkenyl produk yang sesuai. Isomerisasi
dapat menjadi masalah dalam reaksi, namun.
4. syn-anti Selectivity
Ada banyak reaksi yang
menghasilkan campuran syn dan anti diastereomers, dan jika reaksi adalah
diastereoselective satu mendominasi. Sharpless alkena untuk memberikan syndiol
adalah salah satu contoh dari bab 3, dan penambahan bromin untuk alkena untuk
memberikan antidibromide lain. Reaksi alkena dengan permanganat berair atau
osmium tetroxide memberikan cis diol melalui mekanisme syn hidroksilasi. Reaksi
adalah umumnya diastereoselective untuk cis-diol, tapi ini tidak pada etil.
Dalam studi sintetis yang bertujuan untuk trisiklik kerangka alam Celastraceae
sesquiterpenoids, Barrett dan rekan kerja bereaksi 30 dengan sejumlah katalitik
osmium tetroxide dan N-methylmorpholine N-oksida, memberikan 72 %% menghasilkan
31a dan 31b di ratio. 1:1 walaupun reaksi diastereoselective untuk cis-diol, kurangnya
enantioselectivity hadapan pusat stereogenic lain yang mengarah ke campuran.
Metode alternatif untuk
stereoselectivity yang menghasilkan diols dimulai dengan epoxide (32), dibentuk
oleh oksidasi alkena (sec. 3.4), yang dibuka untuk diol dengan hidroksida (atau
lain nucleophile oksigen). Dalam contoh ini, syn diol 33 dibentuk melalui
pendekatan belakang dari hidroksida nukleofilik karbon kurang terhalang 32. Epoxide
32 dianggap menjadi optikal aktif sehingga enantiopurity produk diol dapat
ditentukan dan ini digunakan sebagai ukuran stereoselectivity pembukaan cincin.
Jalur mekanistik berbeda bentuk diols 31 dan 33. Mengubah proses mekanistik
berbeda dapat memodifikasi selektivitas. Pengobatan ini epoxide dengan sejumlah
katalis asam perklorat atau asam sulfat (dalam 90% larutan DMSO), misalnya,
memberikan campuran cis dan trans diols dalam jumlah yang kurang lebih sama, Meskipun
ada sedikit kelebihan trans.20 dalam kasus terakhir ini, asam dikatalisis
cincin pembukaan hasil melalui carbocation yang bereaksi dengan air untuk
memberikan campuran diastereomers. Kapan cincin pembukaan diprakarsai oleh KOH
di lingkungan nonaqueous, SN2 seperti mekanisme menyebabkan pembentukan
diastereomer tunggal melalui bagian belakang serangan. Di 85% larutan DMSO,
untuk contoh, 1-fenil cyclohexene oksida bereaksi dengan KOH memberikan trans
diol.
5. Heteroatom chelation
Salah satu cara utama untuk
mengontrol diastereoselectivity adalah untuk mengambil keuntungan dari efek
chelating tetangga kelompok heteroatom (efek kelompok tetangga) dengan reagen
tertentu, yang dapat diilustrasikan oleh reaksi kiral allylic alkohol 34 dengan
peroxyacid. Koordinasi dengan oksigen (Lihat 35) dan pengiriman oksigen
elektrofilik dari side yang memberikan epoxy-alkohol 36 diastereomer besar,
yang berarti bahwa koordinasi mengarahkan stereochemical kursus reaksi. Dalam
bab 3 dan khususnya dalam bab 4, efek kelompok tetangga heteroatoms adalah
penting bagi diastereoselectivity diamati di Sharpless, hidrida pengurangan
atau hydroboration, serta haptophilic efek dalam hidrogenasi katalitik (sec.
4.8.B).
Stereocontrol In Cyclic Systems
1.
Regioselectivity
Masalah yang terkait dengan penambahan regioselective molekul siklik
yang pada dasarnya sama seperti yang dicatat dalam molekul acyclic. Reaksi HBr
dengan methylcyclopentene sangat regioselective untuk Markovnikov produk,
tersier bromida 1-bromo-1-methylcyclopentane. Methylcyclopentene, namun,
memberikan campuran 86:14 trans-2-metil-2-cyclopentanol:1- metil-1-cyclopentanol
setelah hydroboration.26 sebagai dengan sistem acyclic, regioselectivity meningkatkan
sebagai sebagian besar sterik hidroborasi meningkat. Reaksi dengan 9-BBN diikuti
oleh oksidasi memberikan hasil hampir kuantitatif
trans-2-metil-2-cyclopentanol. Seperti dengan acyclic molekul, memahami
mekanisme yang terkait dengan transformasi diberikan sangat penting untuk
mengendalikan regioselectivity.
Untuk eliminasi E2 (anti) (sec. 2.9.A) dan penghapusan syn (sec.
2.9.C) reaksi dibahas, regiocontrol dalam penghapusan dicapai dengan
memungkinkan basis untuk menyerang molekul dalam reaksi bimolecular (eksternal
dasar untuk anti atau eliminasi E2) atau dengan mengikat dasar untuk molekul
(base internal untuk penghapusan syn). Pengobatan Halida seperti 49 dengan
kalium ert-butoxide di tert-butanol menyebabkan anti penghapusan dan
pembentukan lebih pengganti alkena (50), yang disebabkan oleh keadaan transisi
akhir reaksi (dalil Hammond). Persyaratan elektronik posisi meninggalkan
kelompok anti hidrogen yang dihapus, dan efektif mengunci konformasi keadaan
transisi. Efek yang sama diamati di siklik halides seperti
cis-2-bromo-1-methylcyclopentane (51), yang memberikan methylcyclopentene (52) Berdasarkan
pengobatan dengan dasar. Perbedaan utama, tentu saja, adalah ketidakmampuan
cincin untuk memutar tentang ikatan karbon-karbon. Meskipun demikian, semakin
tinggi diganti alkena (lebih stabil juga diproduksi. Adisi Sin dan anti eliminasi,
β-hidrogen dan meninggalkan grup adalah ditetapkan oleh regiochemistry halide.
Syn-eliminasi melibatkan serangan intramolecular dasar, mendikte penghapusan
β-hidrogen yang syn meninggalkan grup. Tuntutan sterik keadaan transisi syn ini
membuat pendekatan dan penghapusan kurang pengganti β-hidrogen penuh semangat
lebih menguntungkan. Konversi dari 53 sulfoxide 54 memberikan kurang pengganti alkena
(3-metil-1-cyclopentene, 55) berdasarkan thermolysis.
2.
Bredt’s Rule
Seperti yang kita baru saja melihat dalam pembentukan 57 atau 58,
regioselectivity penting bagi pembentukan ikatan ganda dalam reaksi eliminasi.
Timbul masalah unik regiochemical dalam senyawa bisiklik yang kecil. Eliminasi
bromin dan H 2-bromonorbornane (59) memberikan eksklusif ∆2-norbornene (60) dan
tak satu pun dari ∆1-norbornene (61). Pembentukan alkena seperti 61 memerlukan
bahwa atom karbon jembatan dikompresi ke arah planarity, tetapi tumpang tindih
Ï€ diperlukan untuk unit C = C planar akan berkurang karena struktur yang
dikenakan memutar. Keadaan transisi energi yang diperlukan untuk eliminasi
karbon jembatan kecil sistem biasanya sangat tinggi, dan sistem bisiklik yang
kecil tidak dapat menampung besar ini meningkatkan ketegangan. Pengamatan bahwa
ikatan rangkap karbon-karbon tidak dapat dibentuk untuk Jembatan atom dalam
cincin bisiklik kecil secara resmi disebut Bredt's rule.29 sebagai awalnya
menyatakan oleh Bredt, "dalam sistem camphane (62) dan seri pinane (63)
dan senyawa terkait, Jembatan karbon (dan b) tidak dapat terlibat dalam ikatan
ganda karbon. " 29A, b sebagai akibat wajar, reaksi yang seharusnya
memimpin kepada senyawa tersebut akan terhambat atau akan mengambil course.29
berbeda Telah dicatat bahwa sistem jembatan kecil yang mentolerir ikatan ganda
trans akan melanggar aturan Bredt's.
Fawcett berusaha untuk mengkorelasikan batas Bredt di aturan
dengan menghitung jumlah nomor atom Additional [m n + o = S] dalam sistem
seperti 63 dan 63 dengan tiga bridges.29c Untuk 62, S = 2 + 2 + 1 = 5, dan
untuk 63, S = 3 + 1 + 1 = 5. Dalam Prelog's contoh (64), ini [6.3.1] sistem
memiliki S = 9 ketika n = 5, dan Bredt's aturan tidak berlaku. Ketika
nilai-nilai n yang < 5, namun, peraturan Bredt yang berlaku untuk 64. Alkena
jembatan relatif kecil dengan [3.3.1] sistem seperti 67 (S = 7) dapat disiapkan
oleh pirolisis β-laktone 68 atau garam amonium 69.32 Gambar 6.129d menunjukkan
beberapa sistem cincin bisiklik yang kecil untuk S = 2 s = 7, dan analisis ini alkena
menunjukkan bahwa sekatan pada Bredt alkena penting ketika S 7 atau kurang.
3.
Diastereoselectivity
Seperti disebutkan sebelumnya, reaksi molekul siklik yang
melibatkan pembentukan stereogenic
Pusat-pusat
mirip dengan sistem acyclic bahwa mereka dapat melanjutkan bersih penyimpanan
atau pembalikan konfigurasi, atau campuran dari dua. Reaksi natrium azide
(NaN3) dan cis- 4-tert-butil-1-bromocyclohexane diharapkan memberikan
trans-4-tert-butylazidocyclohexane dengan lengkap inversi konfigurasi melalui
jalur SN2. Di bagian 1.5.B, kita melihat bahwa banyak ada sistem siklik
terutama dalam satu atau dua energi rendah konformasi, yang dapat digunakan
untuk kontrol Stereokimia jika kelompok lain sekarang bahwa sterically blok
pendekatan reagen. Contoh khas adalah pengurangan yang tidak keton di substrat
siklus atau polycyclic, dimana diastereoselectivity pengurangan dikendalikan
oleh kendala konformasi sistem. Dalam sintesis dari malayamycin A34 oleh
Hanessian dan rekan-pekerja, unit keton di 72 diturunkan menjadi unit alkohol
di 73 dengan tinggi diastereoselectivity. Konformasi cincin memungkinkan
pengurangan diastereoselective untuk melanjutkan dengan sodium borohidrida,
agak daripada membutuhkan hanya satu dari hidrida mengurangi agen yang lebih mahal.
Dalam banyak kasus, kondisi reaksi dan strategi bergabung untuk
memberikan produk dengan salah Stereokimia di pusat kunci, sering alkohol. Di
74, suatu zat antara di Philips dan Sintesis Chamberlin di dysiherbaine, 35
Stereokimia alkohol sekunder adalah salah untuk target sintetis. Untuk
membalikkan Stereokimia, teroksidasi dengan TPAP dan NMO (Lihat bagian 3.2.F.i)
untuk memberikan hasil 95% keton 75. Pengurangan berikutnya dengan NaBH4
memberikan hasil kuantitatif 76 dengan Stereokimia benar. Diamati inversi
dimungkinkan karena pendekatan pereaksi hidrida karbonil unit di 76 dibatasi
oleh kehadiran sistem trisiklik dan substituen lainnya, serta syarat Lintasan
Bürgi-Dunitz umum untuk pengurangan hidrida keton unit (Lihat bagian 4.7.C dan
6.6.A). Oksidasi yang diikuti oleh pengurangan karbonil adalah alat sederhana,
namun kuat untuk memodifikasi Stereokimia.
Kadang-kadang, Selektivitas suatu
reaksi alami mengarah ke produk dengan salah Stereokimia diperlukan untuk
target tertentu, tapi itu mungkin berubah. Ada di paling tidak dua pilihan: (1)
perubahan stereocenter dalam final produk, seperti 74 → 76, atau (2) perubahan jalur
sintetis untuk menghasilkan menengah kompatibel yang dapat menghasilkan yang
diinginkan Stereokimia.
Neighboring Group
Effects And Chelation Effects
Dalam bab 3, efek kelompok
tetangga dipengaruhi pengiriman oksigen ke ikatan ganda alkohol allylic,
dijelaskan oleh Henbes dan oleh Sharpless (detik. 3.4.B, 3.4.C). Efek identik
dengan efek yang dijelaskan untuk acyclic kontrol di bagian 6.2.E (lihat atas).
Peroxyacid Sharpless 107 melanjutkan melalui koordinasi dari peroxyacid untuk
alkohol (Lihat 108) untuk menyampaikan oksigen elektrofilik dari wajah itu
untuk memberikan 109.22 hasil ini kontras dengan Sharpless allylic asetat 110,
yang memberikan terutama 111 melalui pengiriman dari wajah kurang sterically
terhalang. Kelompok asetat menghambat koordinasi dengan peroxyacid, dan
pengiriman oksigen elektrofilik adalah dari kurang sterically terhalang wajah,
sehingga epoxide unit di sisi berlawanan dari cincin. Sebuah contoh sintetis
kesan ini diambil dari sintesis dari A / B cincin ouabain oleh Jung dan Piizzi,
43 di Sharpless yang alkohol allylic 112 terjadi dari wajah yang sama sebagai
kelompok hidroksil melalui tetangga kelompok efek, untuk memberikan hasil 96%
113. Perhatikan bahwa efek ini terlihat dalam konjugat Sharpless keton 80,
versus alkohol-diarahkan Sharpless 83 (lihat atas).37 seng borohidrida [Zn
(BH4) 2] pengurangan, atom oksigen dapat chelate dengan zinc.24 dalam sintesis fragmen
C1-c 22 leucascandrolide A, Panek, dan Dakin diperlakukan 114 dengan seng
borohidrida. Koordinasi pereaksi seng dengan unit hidroksil menyebabkan
pembentukan 115 di 80% hasil, dengan dr > memihak diastereomer ditampilkan
15:1
Acyclic Stereocontrol
Via Cyclic Precursors
Ianya jelas dari sebelumnya bagian
yang stereocontrol dalam sistem siklik jauh lebih mudah daripada di sistem
acyclic, yang tentu saja, karena bias konformasi yang melekat dalam sistem
siklik. Sintetis kimiawan telah dieksploitasi fakta ini selama bertahun-tahun.
Sistem siklik dapat digunakan untuk posisi kelompok fungsional, sering dengan
kontrol Regio dan Stereokimia. Cincin ini kemudian dibuka untuk memberikan
sistem acyclic. dan Regio dan Stereokimia substituen telah diperbaiki. Ada
banyak contoh. Dalam bab 3, ozonolysis (sec. 3.7.B) siklik alkena ditunjukkan
untuk menghasilkan α, difungsikan ω sistem. Utilitas proses ditunjukkan oleh
ozonolysis 1,5-cyclooctadiene untuk memberikan diol 135 di 85% yield.50
konversi 135 feromon seks rasemik lalat wajah wanita (136) diperlukan empat
steps.56 memeriksa rentetan secara keseluruhan menunjukkan bahwa α- dan ω -kelompok-kelompok
fungsional dimasukkan oleh reaksi alkilasi berurutan di kelompok hidroksil dalam
135. Functionalization setiap unit hidroksil dan kemudian unit alkena
memberikan 137.
Sintesis (-)-(R) - muscone oleh
Fehr dan co - workers51 adalah contoh lain dari memasukkan dan posisi kelompok
fungsional, melibatkan konversi 137-139. Pengobatan keton 137 dengan
tosylhydrazine memberikan hasil 87% hydrazone 138. Berikutnya reaksi dengan
kelebihan dari peroxyacetic asam dihasilkan epoxy-hydrazone di situ, dan
selanjutnya fragmentasi oleh apa yang dikenal sebagai Eschenmoser cincin
cleavage52 memberikan keto-alkyne 139. Ini bernama reaksi mengubah keton epoxy
untuk keto-alkyne.
Ring-Forming Reactions
1.
Baldwin’s Rules
Senyawa siklik memainkan peran
penting dalam sintesis organik. Diinginkan senyawa ini tidak selalu tersedia secara
komersial, bagaimanapun, dan harus sering disiapkan dengan reaksi cyclization
dari prekursor acyclic. Hal ini terutama berlaku untuk senyawa cincin besar (macrocyclic)
dan polycyclic molekul. Dalam kasus yang terakhir, sebuah molekul siklik
bertindak sebagai template dan cincin lain dibangun ke template (ini disebut
annulation). Bagian ini akan membahas penutup Fitur membentuk cincin reaksi
yang ditemui dalam sintesis. Pengantar cyclization reaksi terbaik mulai dengan
diskusi Baldwins aturan untuk penutupan cincin, atau hanya Baldwin's aturan.
Baldwin belajar banyak nukleofilik, homolytic atau cincin-penutupan kationik
proses dan menemukan pola diprediksi reaktivitas. Pendekatan ini Berdasarkan
persyaratan stereochemical reagen dan substrat serta sudut pendekatan yang
diperbolehkan ketika dua pusat reaktif datang bersama-sama. Untuk membentuk
sebuah cincin, dua pusat reaktif dihubungkan oleh menambatkan atom (biasanya
karbon Atom tetapi tidak selalu, dan memaksakan pembatasan ini kendala pada
sudut yang Pusat-pusat reaktif bisa mendekati yang lain, dan pada Stereokimia
produk. Jika panjang dan sifat jaringan (menambatkan) menghubungkan terminal
atom X dan Y memungkinkan ini geometri untuk dapat mencapai, pembentukan cincin
mungkin (disukai), dan kami membuat predikasi yang reaksi akan berhasil. Jika
geometri yang tepat tidak bisa dicapai, pembentukan cincin sulit (disfavored) dan
kompetitif proses sering mendominasi. Baldwin diklasifikasikan cincin menutup
reaksi menjadi dua Kategori: exo (aliran elektron reaksi eksternal untuk cincin
terbentuk [144 dari 143], dan endo [aliran elektron adalah dalam cincin terbentuk
(146 dari 145)].54 Baldwin lebih jauh diklasifikasikan reaksi menurut hibridisasi
atom menerima atom di proses penutupan cincin. Jika atom diserang sp3 hibridisasi,
seperti 147, reaksi adalah disebut tet, dan reaksi exo-tet akan menghasilkan
sebuah cincin seperti 148. Serangan atom sp2 (143) disebut trigonometri
(membentuk cincin 144 atau 146). Serangan di atom hibridisasi sp (149) adalah
menggali, dan reaksi exo-menggali akan menghasilkan cincin 150.
Oleh karena itu dimungkinkan untuk
menggambarkan cincin membentuk reaksi dengan jumlah atom dalam siklus produk,
Apakah reaksi itu exo atau endo, dan apakah itu melibatkan tet, trigonometri,
atau menggali zat antara. Reaksi 5-exo-tet mewakili pembentukan lima-beranggota
cincin oleh perpindahan di sp3 karbon oleh X, dimana Y adalah exo cincin
terbentuk. Cyclization reaksi yang membentuk cincin beranggota 3-7, Semua exo
endo, dan kemungkinan tet/trigonometri/menggali ditunjukkan pada gambar 6.2.
Observasi ini dipimpin Baldwin untuk
membangun beberapa aturan untuk penutupan cincin, dikenal sebagai Baldwin's aturan:
1. untuk sistem tet: 3-7 exo-tet yang disukai 5-6 endo-tet tidak
disukai
2. untuk sistem trigonometri: 3-7 exo-trigonometri yang disukai
6-7 endo-trigonometri yang disukai adalah 3-5 endo-trigonometri tidak disukai
3. untuk menggali sistem: 5-7 exo-menggali yang disukai 3-7
endo-menggali yang disukai adalah 3-4 exo-menggali tidak disukai
Reaksi disfavored tidak mustahil,
hanya lebih sulit dan biasanya lebih lambat daripada reaksi lain bersaing
(inter- atau intramolecular). Meskipun beberapa reaksi menunjukkan di sini
tidak akan disajikan sampai Bab 8, 9, 12 dan 13, beberapa contoh dari
karbon-karbon Obligasi yang membentuk reaksi akan diberikan untuk menggambarkan
aturan-aturan ini.
Ketika 160 bereaksi dengan KOH
asetonitril berair, 5-exo-trigonometri Produk (161) disukai atas pembentukan
produk 6-endo-trigonometri (162), dengan rasio 18:1.60 turunan alkynyl 103
bereaksi (163) kali lebih lambat dari 160 dan memberikan hanya 5-exo-menggali
Produk (164). 6-endodig Produk (165) itu tidak terisolasi dari reaksi, meskipun
distribusi produk sebenarnya mungkin > 100: 1 yang memihak 164 atas 165.
Disarankan bahwa atom sp umumnya lebih memilih modus exo serangan ke modus
endo.
1.
macrocyclic compounds
a.
Macrocyclic Ring Closures.
Aturan Baldwin's menjelaskan
sebagian besar reaksi cyclization untuk cincin berukuran kecil dan sedang yang
ditemui dalam bab-bab sebelumnya, dan mereka yang akan dilihat dalam bab-bab.
Pengecualian adalah pembentukan cincin besar. Pembentukan carbocyclic cincin
akan dibahas dalam bab-bab kemudiannya sehubungan dengan reaksi bondforming
karbon-karbon sesuai. Macrolactonization, bagaimanapun, adalah proses pertukaran
Gugus fungsional, dan cincin besar laktone juga merupakan fitur penting dari
banyak produk alami. Bagian ini akan membahas masalah dan solusi untuk
macrocyclic cyclizations. Prinsip-prinsip yang dibahas di sini untuk mempersiapkan
cincin besar kesehatan berlaku untuk kebanyakan macrocyclizations lain. Illuminati
dan Mandolini dijelaskan reaksi cincin-penutupan bifunctional jaringan
molecules.69 Di tahun 1920-an dan 1930-an Ruzicka et al.70 dan Ziegler et al.71
belajar reaksi macrocyclic. Pembentukan macrocyclic cincin biasanya membutuhkan
reaksi intramolecular cyclization molekul bifunctional seperti 199, mana
cyclization memberikan Produk monocyclic, 200. Dalam model ini, X dan Y yang
reaktif kelompok fungsional yang menghasilkan bond yang baru, yang diwakili oleh
Z (yang mungkin berisi X, Y, atau keduanya). Reaksi penting yang bersaing dengan
cyclization adalah reaksi tensil mana awal coupling menghasilkan dimeric spesies
201. Reaksi tensil berulang kali memberikan kimia Polimer atau polimer (202).
Ruggli menemukan bahwa konsentrasi tinggi substrat mendukung polimerisasi,
sementara konsentrasi rendah cyclization.72 mendukung tingkat cyclization
adalah fungsi dari struktur rantai terbuka pendahulu dan bahwa produk seperti
transisi negara.
Energi
aktivasi untuk cincin penutupan sebagian besar ditentukan oleh energi
ketegangan ring.73 akhir seperti yang ditunjukkan di bagian 1.5.A, 1.5.D,
strain energi adalah karena "(1) Obligasi oposisi kekuatan karena
imperfect mengejutkan (Pitzer Saring), (2) deformasi cincin Obligasi sudut
(Baeyer strain), dan (3) transannular ketegangan karena menjijikkan interaksi
antara atom melintasi cincin ketika mereka dipaksa dekat dengan masing-masing lain."
sebagai panjang rantai meningkat untuk reaksi cyclization, kemungkinan rantai Termini
mendekati satu sama lain menurun ("negatif ∆S‡ karena kurang kebebasan
internal rotasi di sekitar ikatan tunggal tulang punggung molekuler ketika
acakan, rantai terbuka pendahulu dikonversi ke cincin berbentuk keadaan
transisi"). secara umum, produk cincin adalah model yang baik keadaan
transisi cyclization (berbentuk cincin transisi negara) untuk semua tapi
terpendek Chains. ketika cincin besar terbentuk yang bebas dari ketegangan, ada
sedikit ketegangan energi dalam Serikat transisi. Singkatnya rantai, keuntungan
dalam hal entropi diimbangi oleh peningkatan di entalpi karena energi
ketegangan yang sangat besar. Ziegler pertama kali digunakan prinsip ini ringshaped
keadaan transisi untuk menghasilkan besar beranggota cincin menurut dikenal
sebagai pengenceran tinggi method. Cyclization dari 203 untuk 204, misalnya,
dilakukan oleh penambahan lambat (6.6 x 10-4 mol L-1 hari-1) dari bromoacid
untuk pelarut yang mengandung kalium karbonat (K2CO3) atau Hydroxide. untuk n =
9, 77% hasil 204 adalah obtained. produk samping utama ini proses adalah
dimeric ester 205.
b.
Synthetic Approaches to Macrocyclic Lactones.
Ada banyak contoh Kesehatan
biologis penting, alami. Pengenceran tinggi teknik dapat digunakan, seperti
disebutkan di atas. Pada langkah terakhir dari sintesis dari amphidinolide P,
Trost dan rekan kerja cukup dipanaskan larutan encer 206 dalam heksana memberikan
hasil 84% amphidinolide P (207).84 dalam reaksi ini, delapan-beranggota cincin
laktone dibuka untuk memberikan seco-asam, yang ditutup untuk laktone
macrocyclic, dan kelompok hidroksil yang tersisa dari eightmembered cincin
laktone menyerang keton yang tidak untuk menghasilkan unit hemi-ketal dalam
207.
Berbagai teknik cyclization telah
dikembangkan, tetapi semua didasarkan pada gagasan bahwa ujung karbonil asam
diganti ω diaktifkan untuk memfasilitasi serangan oleh atau lainnya akhir
fungsional. Dalam satu contoh, trifluoroacetic anhidrida bereaksi dengan 208
untuk membentuk campuran anhidrida 209, yang diaktifkan karbonil untuk
menyerang oleh hidroksil yang tidak dan memberikan 210 31% hasil, dalam
sintesis Taub et al. zearalenone.85 Cyclization juga telah diperhatikan menggunakan
campuran asam trifluoroacetic dan trifluoroacetic anhydride.86 menggunakan
2-metil-6 - anhidrida nitrobenzoic dan dimethylaminopyridine dengan bubuk
saringan molekul, socalled Shiina macrolactonization, juga telah dilaporkan,
Sumber :
Wyat, P dan S.
Warren. 2007. Organic Synthesis: Strategy
and Control. England: John Wiley & Sons, Ltd
Pertanyaan :
1. Pada contoh reaksi 2-metil-2-butene dengan HBr akan dihasilkan produk 2-bromo-2 –
methylbutane, bagaimana bila HBr disini digantikan oleh Bromida lain misalnya Br•
atau pun PBr3 bagaimana hasil dari reksi tersebut ?
2. Pada selektivitas cis-trans, pembentukan
cis-trans alkena dari alkuna berkaitan dengan adanya katalis, salah satunya
katalis lindlar. Bagaimana pengaruh selektivitas cis-trans dengan adanya perbedaan
pada penggunaan katalis, seperti bagaimana perbandingan hasil selektivitas
cis-trans saat menggunakan katalis lindlar (logam Pd) bila dibandingkan dengan
katalis dengan logam lain seperti logam Na, atau Li ???
