Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Органикалық реакция
Organic reaction
Шапиро реакциясы немесе тосилгидразонның ыдырауы – органикалық реакция, онда кетон немесе альдегид 2 эквивалент органолитий реагентінің қатысуымен аралық гидразон арқылы алькенге айналады. Реакцияны 1967 жылы Роберт Х. Шапиро ашқан. Шапиро реакциясы Николау Таксолдың толық синтезінде қолданылды. Бұл реакция Бамфорд-Стивенс реакциясына өте ұқсас, ол да тосилгидразондардың негіздік ыдырауын қамтиды.
The Shapiro reaction or tosylhydrazone decomposition is an organic reaction in which a ketone or aldehyde is converted to an alkene through an intermediate hydrazone in the presence of 2 equivalents of organolithium reagent. The reaction was discovered by Robert H. Shapiro in 1967. The Shapiro reaction was used in the Nicolaou Taxol total synthesis. This reaction is very similar to the Bamford–Stevens reaction, which also involves the basic decomposition of tosyl hydrazones.
Реакция механизмі
Нағыз Шапиро реакциясының бастапқы кезеңінде кетон немесе альдегид (1) p-толуолсульфонилгидразидпен (2) реакцияласып, p-толуолсульфонилгидразонды (немесе тозилгидразонды) құрайды, ол гидразон болып табылады (3). n-бутиллитий сияқты күшті негіздің екі эквиваленті гидразоннан (4) протонды, содан кейін гидразон көміртегіне α-положениедегі аз қышқыл протонды (5) бөліп алып, карбанионды қалыптастырады. Карбанионнан кейін элиминация реакциясы өтеді, нәтижесінде көміртек-көміртек екі байланысы пайда болып, тосил анионы шығарылып, диазоний анионы (6) түзіледі. Бұл диазоний анионы молекулалық азот ретінде жоғалып, виниллитий түрін (7) құрайды, оны әртүрлі электрофильдермен, оның ішінде сумен немесе қышқылмен қарапайым нейтралдау арқылы (8) реакцияға салуға болады.
In a prelude to the actual Shapiro reaction, a ketone or an aldehyde (1) is reacted with p toluenesulfonylhydrazide(2) to form a p toluenesulfonylhydrazone (or tosylhydrazone) which is a hydrazone (3). Two equivalents of strong base such as n butyllithium abstract the proton from the hydrazone (4) followed by the less acidic proton α to the hydrazone carbon (5), forming a carbanion. The carbanion then undergoes an elimination reaction producing a carbon–carbon double bond and ejecting the tosyl anion, forming a diazonium anion (6). This diazonium anion is then lost as molecular nitrogen resulting in a vinyllithium species (7), which can then be reacted with various electrophiles, including simple neutralization with water or an acid (8).
Қолданылу аясы
Алкеннің өнімдегі орны органолитий негізінің депротондау орынымен анықталады. Жалпы алғанда, кинетикалық тұрғыдан артықшылыққа ие, ерекше алмастырылған тосилгидразонның аз алмастырылған орыны таңдамалы түрде депротондалады, нәтижесінде аз алмастырылған виниллитий аралық қосылысы түзіледі. Виниллитий функционалдық тобы үшін көптеген қосымша реакциялар болғанымен, Шапиро реакциясында, әсіресе, су қосылып, алкеннің протондануына әкеледі. Виниллитий қосылыстарының басқа реакцияларына, мысалы, алкил галогенидтермен алкилдеу реакциялары жатады. Маңыздысы, Шапиро реакциясын 1-литиоалкендерді (және олардан түсетін функционалды туындыларды) синтездеу үшін пайдалануға болмайды, себебі альдегидтерден алынған сульфонилгидразондар органолитий негізін C–N екі байланысының көміртегіне ғана қосады.
The position of the alkene in the product is controlled by the site of deprotonation by the organolithium base. In general, the kinetically favored, less substituted site of differentially substituted tosylhydrazones is deprotonated selectively, leading to the less substituted vinyllithium intermediate. Although many secondary reactions exist for the vinyllithium functional group, in the Shapiro reaction in particular water is added, resulting in protonation to the alkene. Other reactions of vinyllithium compounds include alkylation reactions with for instance alkyl halides. Importantly, the Shapiro reaction cannot be used to synthesize 1 lithioalkenes (and the resulting functionalized derivatives), as sulfonylhydrazones derived from aldehydes undergo exclusive addition of the organolithium base to the carbon of the C–N double bond.
Каталитикалық Шапиро реакциясы
Дәстүрлі Шапиро реакциялары алкениллітий реагенттерін жасау үшін стехиометриялық (кейде артық) мөлшерде негізді қажет етеді. Бұл мәселені шешу үшін Ямамото және оның әріптестері литий амидтерінің каталитикалық мөлшерімен аресульфонилгидразон эквиваленттері ретінде кетондық фенилазиридингидразондарды қолдану арқылы алкендерге тиімді стереоселективті және региоселективті жол жасады. Қажетті фенилазиридингидразон 1-амино-2-фенилазиридинмен конденсациялану арқылы алынды. Фенилазиридингидразонды эфирде 0,3 эквивалент LDA-мен өңдегенде төменде көрсетілген алкен пайда болды, цис:транс қатынасы 99,4:0,6 болды. Бұл қатынас mCPBA-мен сәйкес эпоксидтерге айналдырылғаннан кейін капиллярлық GLC талдауымен анықталды. 30 ммол реакция масштабында катализатор мөлшерін 0,05 эквивалентке дейін төмендетуге болады. Жоғары стереоселективтілік α-метилен сутегінің фенилазиридинге қатысты басымдықпен алынуымен қамтамасыз етіледі, сондай-ақ литийленген аралықтың ішкі хелатталуымен де түсіндіріледі.
Traditional Shapiro reactions require stoichiometric (sometimes excess) amounts of base to generate the alkenyllithium reagents. To combat this problem, Yamamoto and coworkers developed an efficient stereoselective and regioselective route to alkenes using a combination of ketone phenylaziridinylhydrazones as arenesulfonylhydrazone equivalents with a catalytic amount of lithium amides. The required phenylaziridinylhydrazone was prepared from the condensation of undecan 6 one with 1 amino 2 phenylaziridine. Treatment of the phenylaziridinylhydrazone with 0.3 equivalents of LDA in ether resulted in the alkene shown below with a cis:trans ratio of 99.4:0.6. The ratio was determined by capillary GLC analysis after conversion to the corresponding epoxides with mCPBA. The catalyst loading can be reduced to 0.05 equivalents in the case of a 30mmol scale reaction. The high stereoselectivity is obtained by the preferential abstraction of the α methylene hydrogen syn to the phenylaziridine, and is also accounted for by the internal chelation of the lithiated intermediated.
Бір ыдыстағы ин-ситу комбинациялық Шапиро-Судзуки реакциясы
Шапиро реакциясы Судзуки реакциясымен де біріктіріліп, алуан түрлі олефин өнімдерін жасауға болады. Кей және оның әріптестері осы реакцияларды бір ыдыста жүзеге асыратын әдістемені жасады, онда борон қышқылын бөліп алу қажеттілігі жоқ, бұл дәстүрлі Судзуки байланысының қиындығы еді. Бұл реакцияның қолданылу аясы кең, көптеген трисильгидразондар мен арил галоидтарына, сондай-ақ түрлі еріткіштер мен Pd көздеріне төзімді келеді.
The Shapiro reaction can also be combined with the Suzuki reaction to produce a variety of olefin products. Keay and coworkers have developed methodology that combines these reactions in a one pot process that does not require the isolation of the boronic acid, a setback of the traditional Suzuki coupling. This reaction has a wide scope, tolerating a slew of trisylhydrazones and aryl halides, as well as several solvents and Pd sources.
Шапиро реакциясының толық синтезде қолданылуы
Шапиро реакциясы күрделі табиғи өнімдерге қарай олефиндерді жасау үшін қолданылған. К. Мори және оның әріптестері фитоалексиндер деп аталатын табиғи өнімдер класының фитокассан тобының абсолютті конфигурациясын анықтауды мақсат етті. Бұл (R) Wieland Miescher кетонынан табиғи түрде кездесетін (-) фитокассан D дайындау арқылы іске асырылды. (-) фитокассан D-ге жету жолында трициклді кетон циклді алкенді алу үшін Шапиро реакциясының жағдайларына түсті.
The Shapiro reaction has been used to generate olefins towards to complex natural products. K. Mori and coworkers wanted to determine the absolute configuration of the phytocassane group of a class of natural products called phytoalexins. This was accomplished by preparing the naturally occurring (–) phytocassane D from (R) Wieland Miescher ketone. On the way to (–) phytocassane D, a tricyclic ketone was subjected to Shapiro reaction conditions to yield the cyclic alkene product.