Кіріспе
Органикалық химиялық реакция
Пинокол қосылу реакциясы – бұл еркін радикалдық процесте альдегид немесе кетон карбонилдық тобы арасында көміртегі-көміртегі байланысы қалыптасатын органикалық реакция. Реакция нәтижесінде вициналды диол түзіледі. Реакция пинокол деп аталады (сонымен қатар 2,3-диметил-2,3-бутандиол немесе тетраметилэтиленгликоль деп те аталады), ол ацетонды реагент ретінде қолданғанда осы реакцияның өнімі болып табылады. Реакция көбінесе гомоқосылу болып келеді, бірақ молекулаішілік кросс-қосылу реакциялары да мүмкін. Пинокол 1859 жылы Вильгельм Рудольф Фиттиг ашқан.
Реакция механизмі
Реакция механизміндегі бірінші қадам – карбонил тобын кемуші агентпен (мысалы, магниймен) кетил радикал-анионға бір электронды тотығу. Екі кетил тобы біріктіру реакциясы арқылы екі гидроксил тобы депротонталған вициналды диолды түзеді. Су немесе басқа протон доноры қосылғанда диол пайда болады. Магний электрон доноры ретінде, бастапқы реакция өнімі – екі оттек атомы тотыққан Mg2+ ионына координацияланған 5 мүшелі циклдік қосылыс. Бұл кешен су қосылғанда ыдырайды және магний гидроксиді түзіледі. Пинаколь қосылысын пинаколь қайта орналасуымен жалғастыруға болады. Бұған ұқсас реакция – МакМюрри реакциясы, онда титан(III) хлориді немесе титан(IV) хлориді металл диол кешенін түзету үшін тотығуға ұшыратушы агентпен бірге қолданылады және алкен өнімін алу үшін қосымша дезоксигенациялау сатысы жүзеге асырылады.
Қолданылу аясы
Пинакол реакциясы өте жақсы зерттелген және көптеген түрлі тотықтырғыштарға, соның ішінде электрохимиялық синтездерге төзімді. Гомо және кросс-жұптастыру, ішкі және молекулааралық реакциялардың варианттары тиісті диастерео- немесе энантиоселективтілікпен белгілі; белсенді металл тотықтыру бола тұра, қазіргі заманғы пинакол реакциялары протонды субстраттар мен еріткіштерге төзімді; кейде су ортасында жүргізіледі. Эстер топтары реакцияға қатыспайды, бірақ кейбір нитрилдер қатысады. Жалпы, аза варианттары аз зерттелген, бірақ иминдермен жүзеге асырылатын ұқсас реакция диаминдерді тудырады. Реакцияның қолданылу аясы ірі циклдарды жабуды қамтиды. Толық синтезде қолданылатын пинакол жұптастырудың екі танымал мысалы – Мукайяма Таксолдің толық синтезі және Николау Таксолдің толық синтезі. Бензальдегидті де катализдік ванадий(III) хлориді және алюминий металлын стехиометриялық тотықтырғыш ретінде пайдалана отырып, субстрат ретінде қолдануға болады. Бөлме температурасында судағы бұл гетерогенді реакция 3 күннен кейін 56:44 dl:мезо құрамында 72% өнімді береді. Бензальдегид, Монтмориллион K 10]] және цинк хлоридінің сулы ТГФ-те ультрадыбыс қолданылып зерттелген басқа да жүйеде реакция уақыты 3 сағатқа дейін қысқартылады (құрамы 55:45). Екінші жағынан, кейбір тартар қышқылының туындыларын самарий(II) йоды және HMPA жүйесінде жоғары диастереоселективтілікпен алуға болады. Титанмен катализделген фотокатализдік тәсіл де әзірленді: фотосезіктендіргіш ретінде қызыл сәулелерді сіңіретін органикалық бояудың қатысуымен катализдік титаноцен дихлориді және терминалды тотықтырғыш агент ретінде Ханцш эфирін пайдалану, трифтортолуолде апельсин түсті сәулеленумен әр түрлі гоможұптастыру реакцияларын жоғары өнімділікпен және диастереоселективтілікпен (20:1 dl:мезодан астам) жүргізуге мүмкіндік берді. Хиральдты титан саленнің катализдік мөлшерін қолдана отырып, энантиоселективті нұсқасы да (92%-ға дейін е.е.) әзірленді. p-Гидроксипропиофенон диэтилстильбестролды синтездеуде субстрат ретінде қолданылады. Пара-хлорацетофенон мен ацетон арасындағы симметриялық емес пинакол жұптастыру реакциясы фенагликодолды 40% өніммен алуға мүмкіндік берді.
Although an active metal reduction, modern pinacol reactions tolerate protic substrates and solvents; it is sometimes performed in water. Ester groups do not react, but some nitriles do. In general, aza variants are less well studied, but the analogous reaction with imines yields diamines. The reaction's applications include closure of large rings. Two famous examples of pinacol coupling used in total synthesis are the Mukaiyama Taxol total synthesis and the Nicolaou Taxol total synthesis. Benzaldehyde may also be used as a substrate with the use of catalytic vanadium(III) chloride and aluminium metal as the stoichiometric reductant. This heterogeneous reaction in water at room temperature yields 72% after 3 days with 56:44 dl:meso composition. In another system with benzaldehyde, Montmorillonite K 10]] and zinc chloride in aqueous THF under ultrasound the reaction time is reduced to 3 hours (composition 55:45). On the other hand, certain tartaric acid derivatives can be obtained with high diastereoselectivity in a system of samarium(II) iodide and HMPA. A titanium catalyzed photocatalytic approach was also developed: the use of catalytic titanocene dichloride in the presence of a red absorbing organic dye as the photosensitizer, and Hantzsch ester as the terminal reducing agent, enabled the homocoupling reactions of a wide variety of aromatic aldehydes in trifluorotoluene under orange light irradiation, with high yields and diastereoselectivities (more than 20:1 dl:meso). An enantioselective version (up to 92% e. e.), using catalytic amounts of a chiral titanium salen, was also developed. p Hydroxypropiophenone is used as the substrate in the synthesis of diethylstilbestrol. An unsymmetrical pinacol coupling reaction between para chloro acetophenone and acetone was employed to give phenaglycodol in a 40% yield.