WikiDer > Бис (циклопентадиенил) титана (III) хлорид

Bis(cyclopentadienyl)titanium(III) chloride
Бис (циклопентадиенил) титана (III) хлорид
Нагент – РаджанБабу-реагент-3D-шары.png
Имена
Другие имена
монохлорид титаноцена
Реагент Наджента – Раджана Бабу
Идентификаторы
3D модель (JSmol)
Характеристики
C20ЧАС20Cl2Ti2
Молярная масса427.01 г · моль−1
Внешностьзеленое твердое вещество
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Бис (циклопентадиенил) титана (III) хлорид, также известный как Реагент Наджента – Раджана Бабу, это титаноорганическое соединение который существует как димер с формулой [(C5ЧАС5)2TiCl]2. Это зеленое твердое вещество, чувствительное к воздуху. Комплекс находит специализированное применение в синтетическая органическая химия как один электрон восстановитель.

В присутствии подходящего растворителя, который может действовать как двухэлектронный донор ("solv"), например эфир подобно тетрагидрофурандимер разделяется и образует химическое равновесие между формами [(C5ЧАС5)2TiCl] и [(C5ЧАС5)2Ti (сольв.) Cl]. Именно эти формы ответственны за многие химические свойства этого реагент, что также является причиной того, что вещество иногда записывается как [(C5ЧАС5)2TiCl] или [Cp2TiCl], где Cp− представляет циклопентадиенил анион.

Пример применения этого реагента - приготовление винорелбин, а химиотерапевтическое средство который можно приготовить за три шага из встречающиеся в природе алкалоид лейрозин.

Синтез и структура

Впервые об этом сообщил в 1955 г. Джеффри Уилкинсон[1] Обычно его готовят путем уменьшения дихлорид титаноцена с цинк,[2] марганец, или же магний.[3] Для использования в органическом синтезе реагент часто готовят и используют напрямую. на месте.[4]

Молекула принимает димерная структура с мосты хлориды,[5] хотя в соответствующем растворителе, таком как THF,[4] существует в химическое равновесие с мономерными структурами:[5]

Синтез реагента Нуджента – Раджана Бабу и равновесие в растворе

Это соединение также известно как реагент Нуджента-Раджана Бабу, в честь ученых Уильям А. Ньюджент и Т. В. (Бабу) Раджан Бабу, и нашла применение в свободный радикал и металлоорганическая химия.[6]

Использование в органическом синтезе

N-RB response pathways.jpg

Бис (циклопентадиенил) хлорид титана (III) влияет на антимарковский открытие эпоксиды к свободный радикал промежуточный и толерантен к спиртам и некоторым основным функциональным группам азота, однако он чувствителен к окисляющим функциональным группам, таким как нитрогруппы.[7] Как видно на приведенной выше иллюстрации, последующая реакция протекает по пути, определяемому добавленными реагентами и условиями реакции:[8]

  • В присутствии доноров атомов водорода, таких как 1,4-циклогексадиен,[9] тКуст,[10] воды,[11] промежуточное соединение протонируется до алкоголь товар. Это преобразование обеспечивает региоизомер, дополнительный по отношению к изомеру эпоксида, с использованием гидрида металла;[7] в частности, использование литийалюминийгидрид для образования марковниковского спирта и особенно аксиальных циклогексанолов из эпоксициклогексаны хорошо известен.[12][13]
  • Реакция промежуточного продукта со вторым эквивалентом Cp2TiCl улавливает радикал как разновидность алкилтитана (IV), которая может подвергаться устранение β-гидрида (предпочтительно для 3 ° видов) или дегидратация посредством отщепления β-алкокси; в обоих случаях олефин продукт создается.[7][8][14]
  • Радикальный интермедиат также может быть захвачен внутримолекулярно когда соответствующий акцептор часть (такой как алкен, алкин, карбонил и т. д.) присутствует в эпоксиде. Синтез натуральных продуктов с несколькими кольцевыми системами воспользовался этим путем.[14] Межмолекулярный захват акрилаты и акрилонитрилы с радикалами, происходящими из эпоксиды возможно,[15] а также конъюнктивные внутримолекулярные варианты.[16]
  • Другой путь перехватывает радикальный интермедиат с никелевым катализом и способствует энантиоселективный перекрестная связь открытых эпоксидов с галогенид и псевдогалогенид электрофилы.[17]
N-RB ceratopicanol.png

Реагент использован в синтезе более 20 натуральных продуктов.[6][7][14] Цератопиканол является естественным сесквитерпен и его углеродный скелет включен в структуру обоих анислактон А и меррилактон А.[8][14] Региоселективное эпоксидное вскрытие и 5-экзо раскопайте радикальную циклизацию, чтобы выковать ядро ​​цератопиканола.[14][18] Добавление к реакции гидрохлоридной соли способствует высвобождению связанного с кислородом промежуточного соединения титана (IV), что позволяет рециркулировать реагент.[19]

Барвинок мадагаскарский Катарантус розовый L. является источником ряда важных натуральных продуктов, в том числе катарантин и виндолин[20] и алкалоиды барвинка из них производит: лейрозин и химиотерапия агенты винбластин и винкристин, все это можно получить с завода.[8][21][22][23] Новее полусинтетический химиотерапевтическое средство винорелбин используется при лечении немелкоклеточный рак легкого[22][24] и, как известно, не встречается в природе. Однако его можно приготовить как из виндолина, так и из катарантина.[22][25] или из лейрозина,[26] в обоих случаях путем синтеза ангидровинбластина, который «можно рассматривать как ключевой промежуточный продукт для синтеза винорелбина».[22] Лейрозиновый путь использует реагент Нуджента-Раджана Бабу для высоко хемоселективной деоксигенации лейрозина.[14][26] Затем ангидровинбластин последовательно реагирует с N-бромосукцинимид и трифторуксусная кислота с последующим тетрафторборат серебра чтобы получить винорелбин.[25]

Винорелбин из лейрозина и катарантина плюс виндолин.jpg

Дополнительная реактивность

Циклический и бензиловые кетоны восстанавливаются до их соответствующих спиртов.[27]

Пример Барбье-типа реакция, катализируемая Cp2TiCl

Бис (циклопентадиенил) хлорид титана (III) также влияет на оба Пинакол[28][29] и Макмерри[30] соединения альдегидов и кетонов. Реакционная способность типа Барбье наблюдается между альдегидами или кетонами и аллильными электрофилами в каталитических условиях.[31] Предлагаемый механизм включает опосредованное титаном (III) образование разновидностей аллильных радикалов, которые перехватывают координированный титан (III) карбонил. Другое применение включает одноэлектронное восстановление енонов с образованием аллильных радикалов, которые могут подвергаться межмолекулярному захвату акрилонитирлами с образованием Майкл типа аддуктов.[32] Бензиловые и аллильные спирты можно деоксигенировать в мягких условиях с использованием сверхстехиометрического Cp.2TiCl, однако объем заявленных возможностей для алифатических спиртов в настоящее время ограничен.[30]

Каталитическая модификация: добавление слабокислой HCl соли способствует расщеплению TiIV–O связь и позволяет восстанавливать Cp2TiIIICl с использованием стехиометрического восстановителя

Механизм

Димерный комплекс титана (III) обратимо диссоциирует на мономер Cp2TiCl. Этот вид из 15 электронов Льюис кислый и таким образом связывает эпоксиды и карбонильные соединения.[33] Комплекс переносит один электрон на координированный субстрат, образуя алкилцентрированный радикальный и кислородсвязанные частицы титана (IV). Этот процесс обусловлен прочностью связи титан-кислород, а также снятием напряжения в случае эпоксидов.[34]

Рекомендации

  1. ^ Birmingham, J.M .; Фишер, А. К .; Уилкинсон, Г. (1955). «Восстановление бис-циклопентадиенильных соединений». Naturwissenschaften. 42 (4): 96. Bibcode:1955NW ..... 42Q..96B. Дои:10.1007 / BF00617242. S2CID 44523847.
  2. ^ Manzer, L.E .; Минц, Э. А .; Маркс, Т. Дж. (1982). «Циклопентадиенильные комплексы титана (III) и ванадия (III)». Неорганические синтезы. 21: 84–86. Дои:10.1002 / 9780470132524.ch18. ISBN 9780470132524.
  3. ^ Ханда, Юичи; Инанага, Джунджи (1987). «Высокостереоселективная пинаколизация ароматических и α, β-ненасыщенных альдегидов, опосредованная комплексом титан (III) -магний (II)». Буквы Тетраэдра. 28 (46): 5717–5718. Дои:10.1016 / S0040-4039 (00) 96822-9.
  4. ^ а б Nugent, William A .; Раджан Бабу, Т. В. (1988). "Переходные металлоцентрированные радикалы в органическом синтезе. Циклизация эпоксиолефинов, вызванная титаном (III)". Журнал Американского химического общества. 110 (25): 8561–8562. Дои:10.1021 / ja00233a051.
  5. ^ а б Юнгст, Рудольф; Секутовски, Деннис; Дэвис, Джимми; Лули, Мэтью; Стаки, Гален (1977). «Структурные и магнитные свойства ди-μ-хлор-бис [бис (η5-циклопентадиенил) титан (III)] и ди-μ-бром-бис [бис (η5-метилциклопентадиенил) титан (III)] ». Неорганическая химия. 16 (7): 1645–1655. Дои:10.1021 / ic50173a015.
  6. ^ а б Росалес, Антонио; Родригес-Гарсия, Игнасио; Муньос-Баскон, Хуан; Ролдан-Молина, Эстер; Padial, Наталья М .; Morales, Laura P .; Гарсия-Оканья, Марта; Ольтра, Дж. Энрике (2015). «Реагент Nugent: мощный инструмент в современной радикальной и металлоорганической химии». Европейский журнал органической химии. 2015 (21): 4567–4591. Дои:10.1002 / ejoc.201500292.
    Эта обзорная статья была исправлена, чтобы относиться к «Реагенту Nugent – ​​RajanBabu», а не «Реагенту Nugent»:
    Росалес, Антонио; Родригес-Гарсия, Игнасио; Муньос-Баскон, Хуан; Ролдан-Молина, Эстер; Padial, Наталья М .; Morales, Laura P .; Гарсия-Оканья, Марта; Ольтра, Дж. Энрике (2015). «Реагент Наджента – Раджана Бабу: мощный инструмент в современной радикальной и металлоорганической химии». Европейский журнал органической химии. 2015 (21): 4592. Дои:10.1002 / ejoc.201500761.
  7. ^ а б c d Ньюджент, Уильям А. (1 января 2001 г.). Энциклопедия реагентов для органического синтеза. Джон Уайли и сыновья. Дои:10.1002 / 047084289x.rn00294. ISBN 9780470842898.
  8. ^ а б c d Гансойер, Андреас; Юстисия, Хосе; Фань, Чун-Ан; Воргулл, Деннис; Пистерт, Фредерик (2007). «Восстановительное образование связи C — C после раскрытия эпоксида посредством переноса электрона». В Крише, Майкл Дж. (ред.). Катализируемое металлом образование восстановительных связей C — C: отход от предварительно приготовленных металлоорганических реагентов. Темы современной химии. 279. Springer Science & Business Media. С. 25–52. Дои:10.1007/128_2007_130. ISBN 9783540728795.
  9. ^ RajanBabu, T. V .; Nugent, William A .; Битти, Маргарет С. (1990). «Свободные радикалы восстановления и деоксигенации эпоксидов». Журнал Американского химического общества. 112 (17): 6408–6409. Дои:10.1021 / ja00173a045.
  10. ^ RajanBabu, T. V .; Ньюджент, Уильям А. (1994). «Селективная генерация свободных радикалов из эпоксидов с использованием радикала переходного металла. Новый мощный инструмент для органического синтеза». Журнал Американского химического общества. 116 (3): 986–997. Дои:10.1021 / ja00082a021.
  11. ^ Барреро, Алехандро Ф .; Олтра, Дж. Энрике; Cuerva, Juan M .; Розалес, Антонио (2002). «Влияние растворителей и воды на Ti (III) -опосредованную радикальную циклизацию эпоксигермакролидов. Непосредственный синтез и абсолютная стереохимия (+) - 3α-гидроксирейнозина и родственных эвдесманолидов». Журнал органической химии. 67 (8): 2566–2571. Дои:10.1021 / jo016277e. PMID 11950302.
  12. ^ Рикборн, Брюс; Куартуччи, Джо (1964). «Стереохимия и механизм восстановления литийалюминийгидрида и смешанного гидрида 4-т-бутилциклогексеноксид ». Журнал органической химии. 29 (11): 3185–3188. Дои:10.1021 / jo01034a015.
  13. ^ Рикборн, Брюс; Ламке, Уоллес Э. (1967). «Восстановление эпоксидов. II. Восстановление литийалюмогидридом и смешанным гидридом оксида 3-метилциклогексена». Журнал органической химии. 32 (3): 537–539. Дои:10.1021 / jo01278a005.
  14. ^ а б c d е ж Морсилло, Сара П .; Мигель, Делия; Campaña, Araceli G .; Сьенфуэгос, Луис Альварес де; Юстисия, Хосе; Куерва, Хуан М. (2014). "Недавние применения Cp2TiCl в синтезе природных продуктов ». Границы органической химии. 1 (1): 15–33. Дои:10.1039 / c3qo00024a.
  15. ^ RajanBabu, T. V .; Ньюджент, Уильям А. (1989). «Межмолекулярное присоединение эпоксидов к активированным олефинам: новая реакция». Журнал Американского химического общества. 111 (12): 4525–4527. Дои:10.1021 / ja00194a073.
  16. ^ Гансойер, Андреас; Пьеробон, Марианна; Блум, Харальд (2002). «Стереоселективный синтез три- и тетразамещенных олефинов тандемными реакциями присоединения циклизации с участием винильных радикалов». Angewandte Chemie International Edition. 41 (17): 3206–3208. Дои:10.1002 / 1521-3773 (20020902) 41:17 <3206 :: AID-ANIE3206> 3.0.CO; 2-2. PMID 12207390.
  17. ^ Чжао, Ян; Вейкс, Дэниел Дж. (2015). «Энантиоселективное перекрестное связывание мезо-эпоксиды с арилгалогенидами ». Журнал Американского химического общества. 137 (9): 3237–3240. Дои:10.1021 / jacs.5b01909. ЧВК 4415026. PMID 25716775.
  18. ^ Клайв, Д. Л. Дж .; Магнусон, Стивен Р .; Manning, Hartford W .; Мэйхью, Даррин Л. (1996). «Циклопентаннуляция с помощью итеративного процесса последовательной перегруппировки Клейзена и замыкания енинового радикала: пути к трихинановой и пропеллановой системам и использование в синтезе (±) -цератопиканола». Журнал органической химии. 61 (6): 2095–2108. Дои:10.1021 / jo951930h.
  19. ^ Гансойер, Андреас; Пьеробон, Марианна; Блум, Харальд (1998). «Каталитическое, высоко регио- и хемоселективное образование радикалов из эпоксидов: дихлорид титаноцена как катализатор переноса электрона в радикальных реакциях, катализируемых переходными металлами». Angewandte Chemie International Edition. 37 (1–2): 101–103. Дои:10.1002 / (sici) 1521-3773 (19980202) 37: 1/2 <101 :: aid-anie101> 3.0.co; 2-нед..
  20. ^ Хирата, К .; Миямото, К .; Миура, Ю. (1994). "Катарантус розовый L. (Барвинок): Производство виндолина и катарантина в культурах с множественными побегами ». В Bajaj, Ю. П. С. (ред.). Биотехнологии в сельском и лесном хозяйстве 26. Лекарственные и ароматические растения. VI. Springer-Verlag. стр.46–55. ISBN 9783540563914.
  21. ^ Купер, Раймонд; Дикин, Джеффри Джон (2016). «Дар Африки миру». Ботанические чудеса: химия растений, изменивших мир. CRC Press. С. 46–51. ISBN 9781498704304.
  22. ^ а б c d Кеглевич, Петер; Хазаи, Ласло; Калаус, Дьёрдь; Сантай, Чаба (2012). «Модификации основных скелетов винбластина и винкристина». Молекулы. 17 (5): 5893–5914. Дои:10.3390 / молекулы17055893. ЧВК 6268133. PMID 22609781.
  23. ^ Равинья, Энрике (2011). «Алкалоиды барвинка». Эволюция открытия лекарств: от традиционных лекарств к современным лекарствам. Джон Уайли и сыновья. С. 157–159. ISBN 9783527326693.
  24. ^ Фаллер, Брайан А.; Панди, Трайлокья Н. (2011). «Безопасность и эффективность винорелбина в лечении немелкоклеточного рака легкого». Понимание клинической медицины: онкология. 5: 131–144. Дои:10.4137 / CMO.S5074. ЧВК 3117629. PMID 21695100.
  25. ^ а б Нго, Куок Ань; Русси, Фанни; Кормье, Энтони; Торет, Сильвиана; Кноссов, Марсель; Генар, Даниэль; Герит, Франсуаза (2009). «Синтез и биологическая оценка Алкалоиды барвинка и гибриды фомопсина ". Журнал медицинской химии. 52 (1): 134–142. Дои:10.1021 / jm801064y. PMID 19072542.
  26. ^ а б Хардуэн, Кристоф; Дорис, Эрик; Руссо, Бернар; Миосковски, Чарльз (2002). «Краткий синтез ангидровинбластина из лейрозина». Органические буквы. 4 (7): 1151–1153. Дои:10.1021 / ol025560c. PMID 11922805.
  27. ^ Барреро, Алехандро Ф .; Росалес, Антонио; Cuerva, Juan M .; Гансойер, Андреас; Ольтра, Дж. Энрике (2003). «Катализируемое титаноценом селективное восстановление кетонов в водной среде. Безопасный, мягкий и недорогой метод синтеза вторичных спиртов с помощью радикальной химии». Буквы Тетраэдра. 44 (5): 1079–1082. Дои:10.1016 / S0040-4039 (02) 02703-X.
  28. ^ Гансойер, Андреас (1997). «Пинакольное сочетание ароматических альдегидов, катализируемое титаноценовым комплексом: радикальная реакция, катализируемая переходным металлом». Химические коммуникации. 1997 (5): 457–458. Дои:10.1039 / A608438I.
  29. ^ Парадас, Мигель; Campaña, Araceli G .; Estévez, Rosa E .; Сьенфуэгос, Луис Альварес де; Хименес, Таня; Роблес, Рафаэль; Cuerva, Juan M .; Ольтра, Дж. Энрике (2009). "Неожиданный TiIII/ Mn-промотируемое пинакольное сочетание кетонов ». Журнал органической химии. 74 (9): 3616–3619. Дои:10.1021 / jo9005238. PMID 19334701.
  30. ^ а б Diéguez, Horacio R .; Лопес, Армандо; Доминго, Викториано; Arteaga, Jesús F .; Добадо, Хосе А .; Херрадор, М. Мар; Мораль, Хосе Ф. Килес дель; Барреро, Алехандро Ф. (2010). «Ослабление связей C — O: Ti (III), новый реагент для дезоксигенирования спирта и олефинирования карбонильного сочетания». Журнал Американского химического общества. 132 (1): 254–259. Дои:10.1021 / ja906083c. PMID 20000601.
  31. ^ Росалес, Антонио; Oller-López, Juan L .; Юстисия, Хосе; Гансойер, Андреас; Олтра, Дж. Энрике; Куэрва, Хуан М. (2004). «Беспрецедентные реакции типа Барбье, катализируемые титаноценом (III)». Химические коммуникации. 2004 (22): 2628–2629. Дои:10.1039 / B411173G. PMID 15543313.
  32. ^ Штрефф, январь (2011). «Катализируемая титаном (III) окислительно-восстановительная реакция Умполунга для восстановительного кросс-сочетания енонов с акрилонитрилами». Химия - Европейский журнал. 17 (20): 5507–5510. Дои:10.1002 / chem.201100501. PMID 21488110.
  33. ^ Cangönül, Asli; Белендорф, Майке; Гансойер, Андреас; Гастель, Морис ван (2013). «Радикальное эпоксидное раскрытие титаноценами». Неорганическая химия. 52 (20): 11859–11866. Дои:10.1021 / ic401403a. PMID 24112112.
  34. ^ Гансойер, Андреас; Барчук, Андрей; Келлер, Флориан; Шмитт, Мартин; Гримме, Стефан; Геренкамп, Марейке; Мюк-Лихтенфельд, Кристиан; Даасбьерг, Ким; Свит, Хайди (2007). «Механизм опосредованного титаноценом раскрытия эпоксида посредством гомолитического замещения». Журнал Американского химического общества. 129 (5): 1359–1371. Дои:10.1021 / ja067054e. PMID 17263420.