WikiDer > Johnson-Corey-Chaykovsky-Reaktion
Das Johnson-Corey-Chaykovsky-Reaktion ist ein organische Reaktion wobei ein gesättigter Dreiring mit a Heteroatom entsteht aus der Reaktion von a Sulfurylid mit geeignetem Untergrund. Dieses Substrat bestimmt das letzte Heteroatom im Ring:
- EIN Carbonylverbindung liefert ein Epoxid
- EIN imin liefert ein Aziridin
- EIN alpha,beta-ungesättigte Carbonylverbindung liefert a Cyclopropan-Derivat
Die Antwort war in 1961 von A. William Johnson entdeckt, aber wesentlich weiterentwickelt von Elias James Corey und Michael Chaykovsky.[1][2] Aus diesem Grund wird die Reaktion manchmal als bezeichnet Corey-Chaykovsky-Reaktion. Bei der Reaktion wird eine große Menge an Diastereoselektivität beobachtet, wo die trans-Derivat wird unabhängig von der gebildet Stereochemie des Ausgangsprodukts.
Diese Reaktion wird sehr oft verwendet in Epoxidierungen und bietet eine Alternative zur klassischen Sharpless-Epoxidation, bei der ein Sauerstoffatom formal in eine Doppelbindung eingeführt wird.
EIN Thiocarbonylverbindung kann prinzipiell a . sein thiraan Ausbeute, aber diese Ausgangsprodukte sind selten stabil.
Geschichte
Die ursprüngliche Veröffentlichung von A. William Johnson betraf die Reaktion von 9-Dimethylsulfoniumfluorenylid mit einem substituierten Benzaldehyd-Derivat. Die erwartete Wittig-ähnliche Reaktion trat nicht ein und a Epoxid (ein Benzalfluorenoxid). der Klassiker Wittig-Reaktion geht ja mit Phosphoniumyliden wie Vermittler.
Diese besondere Reaktion wurde von den amerikanischen Chemikern Corey und Chaykovsky aufgegriffen, die einige Jahre später in 1965, zwei Methylenübertragungsreagenzien entwickelt, nämlich Dimethylsulfoxoniummethylid und Dimethylsulfoniummethylid:
Reaktionsmechanismus
Es Reaktionsmechanismus der Johnson-Corey-Chaykovsky-Reaktion besteht formal aus zwei Hauptschritten: dem nukleophile Addition vom ylid zum Carbonylgruppe oder das Imin, gefolgt von einem Ringschluss. Im Additionsschritt wird die negative Ladung des Carbanions (das durch Schwefel stabilisiert wird) auf das Heteroatom (Sauerstoff oder Stickstoff). Dieses Heteroatom hat ausreichend nukleophilen Charakter, um ein intramolekulares . zu bilden soNein2 Reaktion in dem ein Dreiring gebildet wird und a Sulfid (falls ein Sulfoniumylid verwendet wurde) oder Sulfoxid (falls ein Sulfoxoniumylid verwendet wurde) bleibt so gut Austrittsgruppe das Molekül.[3]
Die verwandte Wittig-Reaktion verwendet ein Phosphonium-Ylid, wobei , Phosphor geht im Übergangszustand eine sehr starke Bindung mit Sauerstoff ein. Durch ein cyclisches Zwischenprodukt (ein Vierring) a Doppelbindung gebildet. Dies geschieht nicht durch die Verwendung von Schwefel im Ylid.
Diastereoselektivität
Die beobachtete trans-Diastereoselektivität ist auf die Reversibilität der anfänglichen Zugabe des Ylids zurückzuführen. Aus diesem Grund, Gleichgewichtseinstellung zwischen den günstigen Anti-Betain und das ungünstigere synBetain möglich. Um einen Ringschluss zu erreichen, ist eine transdiaxiale Konformation erforderlich, die syn- Betain ein energetisch ungünstiger vanderwaalsinteraktion zwischen den beiden organischen Einheiten (R1 und R2) ergibt:
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Berechnungen mit dem Dichtefunktionaltheorie haben gezeigt, dass die Geschwindigkeitsbegrenzungsstufe die Drehung um die zentrale Bindung soll den transdiaxialen Satz aufnehmen können.[4]
Arten von Yliden
Es gibt zahlreiche schwefelhaltige Ylide, die sich qualifizieren. Sowohl der Typ als auch die Nummer Substituenten sowohl am Carbanion als auch am Schwefel haben Einfluss auf die Herstellung des Ylids und auf den Reaktionsverlauf selbst. Das Ylid kann allgemein wie folgt dargestellt werden:
Die Verwendung von Sulfoxoniumverbindungen als Ausgangspunkt macht die Synthese des Sulfoxonium-Ylids schneller und weniger starke Basis muss benutzt werden. Die Sulfoxoniumverbindung enthält eine Doppelbindung zwischen Sauerstoff und Schwefel, die für eine Stabilisierung des Ylids sorgt. Der Nachteil ist, dass sie langsamer reagieren. Dennoch werden sie gegenüber Sulfonium-Yliden bevorzugt, da die als Nebenprodukt entstehenden Dialkylsulfide (nach Ringschluss) giftiger und flüchtiger als die entsprechenden Dialkylsulfoxide. Darüber hinaus können Sulfide, wie z Diethylsulfid, normalerweise ein sehr unangenehmer Geruch.
Die meisten Ylide sind am Carbanion monosubstituiert (R1 oder R2 ist daher in der Regel a Wasserstoffatom). Der Grund ist, dass im Falle einer Dissubstitution das Carbanionzentrum destabilisiert wird, weil die Gegenwart Alkylgruppenelektronenspendende Gruppen sein. Dennoch sind eine Reihe von disubstituierten Reagenzien bekannt, obwohl sie selten sind:[4]
- Wenn das Kohlenstoffatom an a . gebunden ist elektronenziehende Gruppe Es kommt zur Stabilisierung, weil die negative Ladung sozusagen weggezogen wird. Im Fall von a Carbonyl- oder Nitrogruppe sogar eine vollständige Delokalisierung der negativen Ladung zu Sauerstoff kann auftreten. Der Vorteil ist, dass sie einfacher zuzubereiten sind. Der Nachteil ist, dass sie langsamer reagieren.
- Wenn das Carbanion-Zentrum an a . gebunden ist Aryl- oder Allylgruppe dies wird als semistabilisiertes Ylid bezeichnet: Immerhin ist eine Delokalisierung möglich, aber die negative Ladung landet weiterhin auf dem Kohlenstoff. Das Substitutionsmuster der Arylgruppe hat einen großen Einfluss auf die Stabilität.
Zu sperrige Substituenten, wie z Cyclohexyl- oder der tert-Butylgruppe, kann dazu führen, dass die Reaktion sehr langsam abläuft, da das Carbanionzentrum sterisch gehindert wird.
Überblick
Die Anwendung der Johnson-Corey-Chaykovsky-Reaktion ist die organische Synthese ist sehr vielfältig. Es hat für bestimmte Lösungen gesorgt Totalsynthese, unter anderem aus natürliche Produkte und Medikamente.
Synthese von Epoxiden
Die Hauptanwendung der Johnson-Corey-Chaykovsky-Reaktion betrifft die Synthese von Epoxide, durch Reaktion des Schwefel-Ylids mit a Keton oder Aldehyd:
Diese Reaktion war wichtig für die Entwicklung einer Totalsynthese für Taxol, ein Zytostatikum, von der Forschungsgruppe des amerikanischen Chemikers Samuel J. Danishefski:[5]
Ein weiteres Beispiel ist die Totalsynthese von Strychnin:[6]
Synthese von Aziridine
Die Reaktion von Sulfuryliden mit imine liefert a Aziridin-Derivat auf. Dies bietet eine Alternative zur Reaktion von a Amin, mit einer guten Abgangsgruppe in β-Position und a Base.
Manchmal fungiert das Aziridin als Zwischenprodukt und der Ring kann über a . geöffnet werden nukleophile Substitution, unter Bildung von a Amin.[7]
Synthese von Cyclopropan-Derivaten
Cyclopropanringe kommen in vielen Naturstoffen vor und können relativ einfach über die Johnson-Corey-Chaykovski-Reaktion synthetisiert werden. Die Zugabe erfolgt am Alken in einem Enon tritt mit Sulfoxonium-Yliden eine höhere 1,4-Selektivität auf als mit Sulfonium-Yliden. Das Carbanionzentrum im Sulfoxonium-Ylid ist in Bezug auf die HSAB-Theorie viel weicher, was eine bevorzugte Addition an das Alken ermöglicht, um das Cyclopropan-Derivat zu bilden. Im Fall eines Sulfonium-Zwischenprodukts erfolgt eine Addition an die Carbonylgruppe unter Bildung eines Epoxids:
Andere Kommentare
Eine Reihe von Reaktionen erweitert die klassische Johnson-Corey-Chaykovsky-Reaktion.
Epoxide und Aziridine können mit einem zweiten Äquivalent Schwefelylid (Ringerweiterung) auf jeweils . erweitert werden Oxetane und Azetidine:[8]
Unter bestimmten Umständen, einschließlich at Cycloadditionen, kann das Ylid als Nucleophil wirken kohlensäurehaltig Äquivalent:[8]
Jetzt sofort Trialkylboran wenn Katalysator tritt ein lebende Polymerisation des Ylids auf:[9]
Siehe auch
Quellen, Anmerkungen und/oder Verweise
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