Кіріспе

Органикалық химиядағы химиялық реакция. Робинсонның аннуляциясы – органикалық химияда сақиналар құру үшін қолданылатын химиялық реакция. Ол 1935 жылы Роберт Робинсонмен үш жаңа көміртек-көміртек байланысын түзетін алты мүшелі сақина жасау әдісі ретінде ашылған. Бұл әдіс кетон мен метил винил кетонды пайдаланады, олар циклогексан сақинасындағы α,β қанықпаған кетонды Микаэль қосылысы арқылы, содан кейін альдоль конденсациясы арқылы құрайды. Бұл процедура біріктірілген сақина жүйелерін қалыптастырудың негізгі әдістерінің бірі болып табылады. Циклогексенон және оның туындыларының түзілуі химияда көптеген табиғи өнімдерді, сондай-ақ антибиотиктер мен стероидтар сияқты басқа да қызықты органикалық қосылыстарды синтездеу үшін маңызды. Атап айтқанда, кортизон синтезі Робинсон аннуляциясын қолдану арқылы аяқталады. Робинсон аннуляциясы туралы алғашқы мақаланы Уильям Рэпсон мен Роберт Робинсон жариялады, ал Рэпсон профессор Робинсонмен бірге Оксфордта оқыған кезде зерттеу жүргізді. Олардың жұмысына дейін циклогексенон синтездері α,β қанықпаған кетон компонентінен туындамаған. Бастапқы тәсілдер метил винил кетонын нафтолмен байланыстырып, нафтолоксидтің түзілуіне әкелді, бірақ бұл процедура қажетті циклогексенонды құру үшін жеткіліксіз болды. Бұл реакцияның қолайсыз жағдайларымен байланысты болды. Роберт Робинсон 1947 жылы алкалоидтарды зерттеуге қосқан үлесі үшін химия бойынша Нобель сыйлығын алды.

Реакция механизмі

Робинсон ануляциясының бастапқы процедурасы кетонның Михаэль реакциясында винил кетонға нуклеофильдік шабуылынан басталып, аралық Михаэль аддукты құрайды. Келесі алдол түріндегі сақина жабылуы кетоалкогольге әкеледі, одан кейін сусыздану жүзеге асылып, ануляция өнімі пайда болады. Михаэль реакциясында кетон базамен депротондалады, нәтижесінде электрондарды қабылдағышқа (қызыл түспен көрсетілген) шабуылдайтын энолят нуклеофилі пайда болады. Бұл қабылдағыш әдетте α,β қанықпаған кетон болып табылады, бірақ альдегидтер, қышқыл туындылары және ұқсас қосылыстар да қолданылуы мүмкін (көлемін қараңыз). Осы мысалда аймақтық таңдау термодинамикалық эноляттың түзілуімен анықталады. Сонымен қатар, аймақтық таңдауды көбінесе β-дикетон немесе β-кетоэстерді энолят компоненті ретінде пайдалану арқылы бақыланады, себебі карбонил топтарымен қоршалған көміртекте депротондау жоғары ықтималдықпен жүзеге асады. Алдол ішкі молекулалық конденсациясы осылайша алты мүшелі сақинаны орнатады. Соңғы өнімде α,β қанықпаған жүйенің үш көміртек атомы және оның карбонил тобына α-көміртек, жаңадан орнатылған сақинаның төрт көміртек көпірін құрайды. Бастапқы энолят пен циклогексенон өнімі арасындағы реакцияны болдырмау үшін бастапқы Михаэль аддукты көбінесе алдымен бөліп алып, содан кейін жеке қадамда қажетті окталонды алу үшін циклдеу жүргізіледі.

Стереохимия

Робинсонның сақиналану реакциясы схемасында гидроксикетондардың қалыптасуы зерттелді. Көрсетілген транс-қосылыс, кинетикалық бақыланатын реакциялардағы соңғы альдоль конденсациясының антиперипланарлық әсеріне байланысты басым болады. Алайда, циклизация синклинальдық бағдарда да жүруі мүмкін екені анықталды. Төмендегі суретте орындық күйге өтуді ескере отырып, үш мүмкін стереохимиялық жол көрсетілген. Бұл өтпелі күйлердің және олардың сәйкес өнімдерінің қалыптасуындағы айырмашылық еріткіштердің өзара әрекеттесуімен байланысты деп есептеледі. Сканьо реакция еріткішін диоксаннан ДМСО-ға өзгерту арқылы жоғарыда көрсетілген D сатысында әртүрлі стереохимияға қол жеткізгенін тапты. Бұл прототикалық немесе апротикалық еріткіштердің болуы әртүрлі өтпелі күйлерді тудыратынын көрсетеді.

Механикалық сыныптама

Робинсонның жоюы – тандемдік Майкл-альдоль реакциялары деп аталатын химиялық трансформациялардың кең класының бір айқын мысалы, бұл реакциялар Майкл қосылысын және альдоль реакциясын бір процесте біріктіреді. Робинсонның жоюындағыдай, Майкл қосылысы көбінесе екі реактивті байланыстырып, содан кейін альдоль реакциясы молекулаішілік түрде жүріп, өнімде сақина жүйесін қалыптастырады. Көбінесе бес немесе алты мүшелі сақиналар түзіледі.

Реакция шарттары

Робинсон конденсациясы көбінесе негіздік жағдайларда жүргізілсе де, реакциялар түрлі жағдайларда өткізілген. Хиткок пен Эллис күкірт қышқылын пайдалана отырып, негіздік катализделген әдіске ұқсас нәтижелерге қол жеткізгенін хабарлайды.

Майкл қабылдаушысы

Михайл акцепторының ең көп кездесетін түрі α,β қанықпаған кетон, бірақ альдегидтер мен қышқыл туындылары да қолданылады. Сонымен қатар, Bergmann және авторлар нитрилдер, нитроқосылыстар, сульфондар және кейбір көмірсутектер сияқты донорлар да акцептор ретінде пайдаланылуы мүмкін екенін хабарлайды. Жалпы алғанда, Михайл акцепторлары – төменде көрсетілгендей, белсенді олефиндер, мұнда EWG – циано, кето немесе эфир сияқты электронды тартып алатын топты білдіреді.

Вихтерл реакциясы

Вихтерле реакциясы – метил винил кетонын 1,3 дихлор цис-2 бутенмен алмастыратын Робинсон аннуляциясының түрі. Бұл әдеттегі α,β қанықпаған кетоннан өзгеше Майкл акцепторын қолданудың мысалы. Майкл қосылысы кезіндегі не қажет емес полимерлену немесе конденсацияны болдырмау үшін 1,3 дихлор цис-2 бутен пайдаланылады.

Хаузердің күші жойылуы

Байланысты Хаузер ануляциясындағы реакция тізбегі Майкл қосылысынан басталып, одан кейін Дикман конденсациясы және соңында жою реакциясы жүзеге асады. Дикман конденсациясы – бұл β-кетоэстерлерді алу үшін негіз қолданылатын диэстерлердің ішмолекулалық химиялық реакциясы. Хаузер доноры – орто-позицияда карбоксилдік эфир тобы бар ароматикалық сульфон немесе метилен сульфоксиді. Хаузер акцепторы – Майкл акцепторы. Түпнұсқа Хаузер жарияланымда этил 2-карбоксибензил фенил сульфоксиді пента-3-ен-2-онмен THF-та -78°C температурада LDA негізі ретінде реакцияласады.

Асимметриялық Робинсонның жойылғаны

Робинсонның конденсациялану өнімдерінің асимметриялық синтезі көбінесе пролин катализаторын қолдануды қамтиды. Зерттеулер Робинсон конденсациялану реакциясының екі кезеңінде катализатор ретінде пайдалану үшін L-пролин мен бірнеше басқа хиральды аминдердің қолданылуын көрсетеді. Оптикалық белсенді пролин катализін пайдаланудың артықшылығы – олар 60–70% энантиомерлік артықшылықпен стереоселективті. Ван және авторлар тобы мұндай органокаталитикалық Робинсон конденсациялану арқылы хиральды тиохромендердің бір ыдыста синтезі туралы хабарлады.

Синтездегі қолдану

Виеланд-Мисшер кетоны — 2 метилциклогексан 1,3 дионы мен метил винилкетонының Робинсон аннуляциясының өнімі. Бұл қосылыс маңызды биологиялық қасиеттері бар көптеген стероидтерді синтездеуде қолданылады және пролин катализі арқылы энантиотазартты (энантиопурды) жасауға болады. Біз ацетилхолинэстеразаны тежеуге потенциалы бар ликоподийдің тетрациклді алкалоиды (+) фавцетиминінің толық синтезінде Робинсон аннуляциясын қолдандық.

Платензимицинге энантиоселективті жол

Мерк компаниясының ғалымдары платенсимицин деген жаңа антибиотиктердің бастапқы құрамын ашты, оның медициналық қолданылу мүмкіндігі суретте көрсетілген. Алғашқы синтез спирт топтары мен қос байланыстың ішкі этерификация реакциясы арқылы қосылыстың рацемиялық түрін берді. Ямамото және әріптестері платенсимициннің төрт циклді ядросын тікелей энантиоселективті синтездеу үшін балама ішкі Робинсон аннуляциясын қолдануды хабарлады. Робинсон аннуляциясының маңызды қадамы хиральды бақылау үшін L-пролин қолданылып, бір реторда жүзеге асырылды. Реакция жағдайлары төменде келтірілген.