химический каталог




АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, способ получения оптически активных соединение; осуществляют с помощью реакций, в результате которых в молекуле исходного оптически неактивного соединения возникает хиральный элемент, главным образом асимметрический атом углерода (отсюда название), при этом в продуктах реакции оптический изомеры (энантиомеры) содержатся в неравных кол-вах. В качестве исходных в-в используют прохиральные соединения, т.е. такие, молекулы которых могут быть превращены в хиральные при замене лишь одного атома или одной группы атомов. Иногда под АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. понимают возникновение нового хирального фрагмента в молекуле, уже имеющей элемент хиральности (см. Стереоселективный синтез).

Достигается АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. благодаря участию в нем асимметризующего агента, в зависимости от типа которого различают частичный и абсолютный АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. Первый осуществляют с помощью вспомогат. оптически активных органическое веществ, второй - под действием асимметрич. физических фактора, например при использовании в реакциях энантиоморфных кристаллов в качестве носителей катализаторов.

Эффективность АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. оценивается оптический выходом (в %), который равен отношению величины оптический вращения продукта реакции к величине оптический вращения целевого оптически чистого вещества, или по энантиомерной чистоте. Последняя характеризует состав оптически активного вещества и равна (в %) 100(R - S)/(R + S), где R и S - доли энантиомеров, определяемые с помощью газо-жидкостной хроматографии, ЯМР-спектроскопии и др. методами.

Идею АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. впервые высказал Э. Фишер в 1894, а первые синтезы осуществили в нач. 20 в. В. Марквальд и АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ Мак-Кензи. Оптич. выходы, однако, долгое время оставались очень небольшими. Сейчас АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. - реальный путь получения оптически активных веществ.

Частичный асимметрический синтез. Обычно для проведения АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. осуществляют реакцию вспомогат. оптически активного вещества с исходным прохиралъным соединение либо со вторым компонентом реакции - реагентом (например, магнийорганическое соединение), в результате чего хиральный фрагмент молекулы вспомогат. вещества входит соответственно в молекулу исходного соединения или реагента. Если хиральный фрагмент молекулы вспомогат. вещества войдет в состав исходного прохирального соединение, то в результате А. с. образуются неравные кол-ва диастереомеров (диастереоселективный синтез), так как молекулы полученного соединения будут содержать два хиральных элемента. Для получения оптический изомера проводят отщепление хирального фрагмента молекулы вспомогат. вещества от молекул диастереомеров. Будучи введенным в молекулу реагента, хиральный фрагмент молекулы вспомогат. вещества может и не войти в состав продукта реакции, а лишь содействовать образованию избытка одного из энантиомеров. Такой АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. называют энантиоселективным. Осуществлены и др. виды энантиоселективных синтезов - превращения в присутствии оптически активных растворителей, а также гомог. и гетерог. катализаторов (асимметрич. катализ).

Объяснение механизма частичного АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. основано на представлении о возможности образования диастереомерных переходных состояний с различные энергиями. Реакция направляется преимущественно по энергетически более выгодному пути. При этом для получения высокого оптический выхода достаточно небольших различий в энергиях переходных состояний. Так, если разница между энергиями составляет ок. 11 кДж/моль, оптический выход достигает 98%. АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. оптически активных спиртов часто осуществляют восстановлением карбонильных соединение с помощью хиральных комплексов, образующихся при взаимодействии Li[AlH4] или Na[BH4] с оптически активными диаминами, аминоспиртами, диолами, углеводами [например, с N-метилэфедрином, 1,4-бис-(диметиламино)-2,3-бутандиолом]. Так, алюмогидридный комплекс ( — )-N-метилэфедрина и N-этиланилина восстанавливает карбонильную группу бензальацетона с оптический выходом до 98%. Действием дигидропиридиновых реагентов (формула I, R1-H или СН3, R2 - алкил; звездочкой обозначен хиральный радикал) осуществлены эффективные асимметрич. реакции восстановления кетогрупп. Высокие оптический выходы достигаются при восстановлении карбонильных групп оптически активными пространственно затрудненными магнийорганическое соединение, например:

Эффективное асимметрич. превращаются карбонильных соединений во вторичные или третичные спирты при действии металлоорганическое соединение достигается также, когда хиральный остаток вспомогат. оптически активного вещества входит в состав субстрата или растворителя. Так, разработан синтез (с оптический выходом до 87%)гидроксикислот (II) действием магний- или литийорганическое соединение на субстраты, в которых группа С=О находится в молекуле оптически активного оксазолипового производного (III):

При взаимодействие бутиллития с бензальдегидом в присутствии хиральной добавки - пролинового производного формулы IV получают бутилфенилкарбинол с оптический выходом 95%.

При алкилировании хиральных енолятов (V) и последующей гидролизе диастереомера (VI) образуются кислоты с оптический выходом до 90%.

Высокие оптический выходы достигаются и в др. реакциях карбонильных соединений, например при альдолъной и кретоновой конденсации. Широко используют в АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. азометины, енамины, енгидразины, например:

Вспомогат. хиральными агентами в этих синтезах служатфенилэтиламин и некоторые др. амины, а также производные пролина; оптический выход до 98%.

Превращ. карбонильной группы подчиняются правилам Прелога и Крама. Правило Прелога связывает конфигурацию вспомогат. оптически активного вещества - спирта, используемого для получения сложных эфировкетокислот, с преимущественной конфигурацией хирального центра, образующегося при диастереоселективных реакциях указанных эфиров (VII) с металлоорганическое соединение или при восстановлении :

В молекуле вспомогательного вещества (оптически активного спирта) Rб, Rcp и Rм -соответственно большой, средний и малый радикалы. Истолкование правила основано на допущении, что молекула эфира имеет плоскую, конформацию с трансоидным расположением групп С=О, Rм заслоняет кетогруппу, a Rб и Rср не лежат в плоскости молекулы:

В соответствии с правилом Прелога конфигурация образующегося асимметрии, центра определяется направлением подхода к нему заместителя R», который осуществляется со стороны Rср- меньшего из радикалов, не лежащих в плоскости молекулы. Правило предложено В. Прелогом в 1953.

Правило Крама связывает преимущественную конфигурацию асимметрии, центра, образующегося при диастереоселективных реакциях кетонов формулы VIII, с конфигурацией уже имеющегося в молекуле кетона асимметрии, центра. Кетон реагирует в конформации с трансоидным расположением Rб и группы С=О:

В соответствии с правилом Крама подход заместителя R», как и в слуиае правила Прелога, осуществляется со стороны меньшего из заместителей Rм. Правило Крама применяют для корреляции конфигураций спиртов, образующихся при восстановлении кетонов комплексными гидридами металлов, щелоиными металлами, амальгамой Na, а также при реакциях кетонов с металлоорганическое соединениями. Правило предложено Д. Крамом в 1952.

Разработан ряд АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс.аминокислот, например из альдегидов по реакции Зелинского - Штреккера (с использованием оптически активного амина вместо NH3) или из хиральных дикетопиперазинов (синтезированных из глицина и хиральных аминокислот):

С помощью АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. осуществлены разнообразные реакции присоединения по связям С=С, например реакция Михаэля, диеновый синтез, аминопалладирование, присоединение литийкупратов LiCuR2. Высокие оптический выходы (до 100%) достигаются при гидроборировании с помощью моно- или дипинанилборанов (соответственно H2BR* или HBR2*), получаемых взаимодействие В2Н6 с (-)-пиненом, например:

Эпоксидированием алкенов в присутствии эфиров (+)-винной кислоты и Ti(OAlk)4 полуиают эпоксиды с оптии. выходом до 90-95%. Во многих АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. хорошими вспомогат. реагентами оказались также сульфоксиды с хиральным атомом S, например:

Примеры АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. в хиральных средах: в холестерин, жидких кристаллах (синтез транс-циклооктена из циклооктилтри-метиламмонийгидроксида), в краун-эфирах, содержащих в молекуле дигидроникотиновый фрагмент.

Важное место в АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. занимает асимметрии, катализ, при котором асимметризующим агентом является катализатор. Различают след, виды асимметрии, катализа.

1) Межфазный катализ в присутствии оптически активных иетвертииных аммониевых оснований, получаемых из эфедрина, хинина и его аналогов. Однако в различные реакциях (борогидридное восстановление кетонов, получение вицинальных дигалогенидов, циангидринов, сульфоксидов и др.), осуществленных этим способом, достигнуты лишь умеренные оптический выходы.

2) Гетерог. катализ в присутствии металлов, модифицированных оптически активными соединениями. Высокие оптический выходы (до 97%) достигнуты при восстановлении группы С=О метилацетоацетата и ацетилацетона над скелетным Ni, модифицированным (+)-винной кислотой с добавкой NaBr.

3) Гомог. катализ с использованием хиральных родиево-фосфиновых катализаторов - наиболее быстро развивающаяся область АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. Чаще всего этот способ используют для полунения оптически активных ос-аминокислот гидрированием их предшественников - ациламиноакриловых кислот:

В качестве хиральных лигандов L* применяют дифосфины, для синтеза которых используют (+)-винную кислоту, L-гидроксипролин и др., например:

Результаты гидрирования определяются природой катализатора, строением и конфигурацией гидрируемого вещества (субстрата), растворителем, температурой реакции. Во многие случаях достигается очень высокий оптический выход. Так, асимметрич. гидрированием получено важное лек. ср-во леводопа [( — )-3-(3,4-дигидроксифенил)-b-аланин] с оптический выходом, близким к 100%. С помощью родиево-фосфиновых и др. гомог. хиральных катализаторов проведены также и др. АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗс. - реакции Гриньяра и Вюрца, гидросилидирование, гидроформилирование, еновый синтез.

Абсолютный асимметрический синтез осуществляют без участия оптически активного вспомогат. вещества, асимметризующее действие оказывает тот или иной физических фактор. Например, в АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с., в которых носителями для катализатора (металлы, щелочи) служат энантиоморфные кристаллы (главным образом оптически активного кварца), роль асимметризующего агента выполняет кристаллич. решетка носителя. Этим способом осуществлены (хотя и с ничтожными оптический выходами) термодинамически деструкция рацемич. спиртов, изомеризация пропиленоксида, гидрирование рацемич. пинена ифенилкоричной кислоты, цианэтилирование 2-метилциклогексанона. Механизм асимметризующего действия связан с неодинаковой адсорбируемостью энантиомеров на оптически активном кварце.

К абс. АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. относятся также процессы под действием света с круговой поляризацией, напр, деструкция производных бром- иазидопропионовой кислот, синтез гелиценовых структур в нематич. жидких кристаллах, синтез (+)-винной кислоты гидроксилированием диэтилового эфира фумаровой кислоты под действием Н2О2. Решающее значение для осуществления фотохимический абс. АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. имеет эффект Коттона (см. Хироптические методы), важной особенностью которого является неравенство коэффициент поглощения правого и левого циркулярно-поляризованного света оптический изомерами в области оптически активных полос поглощения (такое явление называют круговым дихроизмом). Иными словами, один энантиомер сильнее поглощает одну компоненту циркулярно-поляризованного света, другой изомер - другую. Если, например, освещать рацемат однородным (правым или левым) циркулярно-поляризованным светом, то один из энантиомеров будет поглощать световой энергии больше, чем другой, и тем самым в большей степени подвергаться химический реакции (например, разложению). Асимметризующее действие циркулярно-поляризованного света наблюдалось также в реакциях присоединения галогенов к триарилметильному радикалу и тринитростильбену.

На границе между АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. и расщеплением рацематов находятся два способа получения оптически активных веществ - кинетическая расщепление и асимметрич. превращения (см. Рацематы). С АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ с. их объединяет то, что в этих процессах происходят химический превращения, а с расщеплением рацематов - тот факт, что исходными в-вами являются рацематы.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
кустовая роза букет купить
Рекомендуем фирму Ренесанс - винтовые лестницы цены - продажа, доставка, монтаж.
кресло ch 661
бокс для хранения вещей аренда

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)