Сақина жабу арқылы олефин метатезі: Органическая синтезде маңызды әдіс
Ring-closing metathesis
Шеңбер жабу метатезі (RCM) – органикалық химиядағы маңызды реакция. Циклоалкендерді синтездеу, жаңа молекулалар жасауға көмектеседі. Nobel жүлдесіне ие болған әдіс!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сақина жабылу метатезі (RCM) – органикалық химияда әртүрлі қанықпаған сақиналарды синтездеу үшін кеңінен қолданылатын олефин метатезінің бір түрі. Ол екі терминалдық алкеннің ішкі молекулалық метатезі арқылы жүзеге асырылады, нәтижесінде циклоалкен E немесе Z изомерлері түзіледі және ұшқыш этилен бөлінеді. Көбінесе 5-7 атомнан тұратын сақиналар синтезделеді, бірақ 45-тен 90 мүшелі макрогетероциклдердің синтезі туралы да хабарламалар бар. Бұл реакциялар металл катализаторлардың қатысуымен өтеді және металлациклобутан аралық қосылысы арқылы жүзеге асырылады. Оны алғаш 1980 жылы Дидер Вильмен экзальтолид алдындысының синтезін сипаттап жариялаған, ал кейін Роберт Г. Граббс және Ричард Р. Шрок кеңінен танымал етті. Олар 2005 жылы Ив Шовенмен бірге олефин метатезіндегі бірлескен жұмыстары үшін Химия бойынша Нобель сыйлығын бөлісті. RCM органикалық химиктердің арасында бұрын тиімді синтездеуге қиын болған сақиналарды жасау мүмкіндігі және кең субстраттар спектріне байланысты танымал. Реакцияның негізгі қосалқы өнімі этилен болғандықтан, бұл реакциялар атомдық үнемділік деп есептелуі мүмкін, бұл жасыл химияны дамытудағы маңызды фактор.
Ring closing metathesis (RCM) is a widely used variation of olefin metathesis in organic chemistry for the synthesis of various unsaturated rings via the intramolecular metathesis of two terminal alkenes, which forms the cycloalkene as the E or Z isomers and volatile ethylene. The most commonly synthesized ring sizes are between 5 7 atoms; however, reported syntheses include 45 up to 90 membered macroheterocycles. These reactions are metal catalyzed and proceed through a metallacyclobutane intermediate. It was first published by Dider Villemin in 1980 describing the synthesis of an Exaltolide precursor, and later become popularized by Robert H. Grubbs and Richard R. Schrock, who shared the Nobel Prize in Chemistry, along with Yves Chauvin, in 2005 for their combined work in olefin metathesis. RCM is a favorite among organic chemists due to its synthetic utility in the formation of rings, which were previously difficult to access efficiently, and broad substrate scope. Since the only major by product is ethylene, these reactions may also be considered atom economic, an increasingly important concern in the development of green chemistry.
Тарих
Сақина жабылатын метатездің алғашқы мысалын Дидер Вильмен 1980 жылы келтірді, ол Exaltolide прекурсорын WCl6 / Me4Sn катализделген метатез циклизациясы арқылы, сақина мөлшеріне байланысты 60-65% өнімділікпен синтездеді (A). Цуджи олефин метатез реакциясын "органикалық синтезде әлеуетті пайдалы" деп сипаттайды және әртүрлі функционалдық топтарға төзімді болатын әмбебап катализаторды жасау қажеттігін атап өтеді. 1987 жылы Зигфрид Варвел мен Ханс Кайткер циклоолефиндерді бастапқы материал ретінде пайдаланып, C14, C18 және C20 диендерін 58-74% өнімділікпен, ал C16-ны 30% өнімділікпен алуға мүмкіндік беретін симметриялық макроциклдердің синтезін жариялады, катализаторларды белсендіру үшін Re2O7-ді Al2O3 және Me4Sn қолданды. Оның бастапқы ашылуынан кейін он жыл өткен соң, 1992 жылы Граббс пен Фу Шроктың молибден алкилиден катализаторларын қолдана отырып, O және N гетероциклдерін синтездеуді егжей-тегжейлі баяндаған екі маңызды еңбек жариялады, бұл катализаторлар вольфрам хлориді катализаторларына қарағанда берік және функционалдық топтарға төзімді екенін көрсетті. Синтетикалық жол қолжетімді бастапқы материалдардан дигидропиранды жоғары өнімділікпен (89-93%) алуға мүмкіндік берді. Сондай-ақ, метатез реакциялары үшін рутений карбен кешенін алғаш рет қолдану туралы мәліметтер келтірді, ол кейіннен өзінің ерекше тиімділігіне байланысты танымал катализаторға айналды. Рутений катализаторлары, молибден катализаторларынан айырмашылығы, ауа мен ылғалға сезімтал емес. Рутений катализаторлары, Граббс катализаторлары ретінде жақсы танымал, сондай-ақ молибден катализаторлары немесе Шрок катализаторлары, бүгінгі күнге дейін көптеген метатез реакцияларында, соның ішінде RCM үшін қолданылады. Жалпы алғанда, металл катализделген RCM реакциялары C-C байланысын түзетін реакцияларда өте тиімді екені және органикалық синтезде, химиялық биологияда, материалдар ғылымында және басқа да салаларда қанықпаған және жоғары функционалды циклдік аналогтардың кең спектрін алу үшін маңызды екені көрсетілді. RCM басқа олефин метатез реакциялары сияқты ұқсас механизмдік жолдан өтеді, мысалы, кросс-метатез (CM), сақина ашылу метатез полимерлеуі (ROMP) және ациклді диен метатезі (ADMET). Каталитикалық циклдің барлық қадамдары кері болатындықтан, реакция жағдайлары мен субстраттарына байланысты осы басқа жолдардың кейбіреулері RCM-мен қиылысуы мүмкін, бұл циклоэлиминация арқылы бір алкенді және каталитикалық түрді (өнімсіз жол) немесе жаңа каталитикалық түрді және алкилиденді (өнімді жол) тудырады. Бұл механизм химиктер арасында кеңінен қабылданды және RCM механизмі үшін үлгі болып табылады. Іске қосу катализатордың алкен лиганын субстратпен алмастыру арқылы жүзеге асырылады. Бұл процесс [2+2] циклоаддиция мен циклоэлиминацияның бір циклы арқылы жаңа алкилиденнің пайда болуымен жүреді. Граббс катализаторларында фосфин лиганының бірігуі мен ажырауы да жүреді. RCM реакциясында алкилиден екінші реактивті терминалдық алкенмен бірдей молекулада [2+2] циклоаддицияға түседі, екінші бастапқы материал молекуласының молекулааралық қосылуы емес, полимерленуге әкелуі мүмкін бәсекелес қосымша реакция. Металлциклобутан аралық циклоэлиминациясы қажетті RCM өнімін [M]=CH2 немесе алкилиденмен бірге түзеді, ал алкилиден түрлері каталитикалық циклге қайта кіреді. Ұшпалы этиленнің жоғалуы RCM үшін қозғаушы күш болғанымен, кішігірім сақиналар (5-8 атомдар арасында) орташа және үлкен сақиналарға қарағанда термодинамикалық тұрғыдан артықшылыққа ие, себебі оларда сақиналық кернеуі аз. Сақиналық кернеу аномальды байланыс бұрыштарынан туындайды, бұл сызықтық аналогына қарағанда жоғары жану жылуына әкеледі. Орташа сақиналар, әсіресе, сақинаның қарама-қарсы жақтарындағы үлкен трансанаулярлық өзара әсерлесулерге және молекуланы осындай арақатынастарды болдырмау үшін бағдарлай алмауына байланысты үлкен сақиналық кернеуге ие. Егер өнімдер каталитикалық циклге қайта кіре алмаса немесе тепе-теңдік арқылы өзара айналып кете алмаса, RCM кинетикалық бұрылысқа ие деп есептелуі мүмкін. Кинетикалық өнімдердің таралуы негізінен RCM өнімдеріне немесе олигомерлер мен полимерлерге әкелуі мүмкін, олар көбінесе қолайсыз. Реакция әлі де термодинамикалық бақылауда болса да, бастапқы кинетикалық өнім, ол бастапқы материалдың димеризациясы немесе олигомеризациясы болуы мүмкін, реакция басталғанда катализатордың жоғары реакциялық қабілетінің нәтижесінде пайда болады. Катализатордың жоғары белсенділігі олефин өнімдерінің каталитикалық циклге қайта кіруіне, терминалдық емес алкеннің катализаторға қосылуы арқылы да мүмкіндік береді. Кернеулі олефиндердің қосымша реакциялық қабілетіне байланысты өнімдердің тепе-теңдік таралуы байқалады, бірақ бұл тепе-теңдік RCM өніміне қатысты өнімдер арақатынасын өзгерту үшін әртүрлі техникалар арқылы бұзылуы мүмкін. Бір молекуладағы реактивті топтардың бір-бірімен кездесу ықтималдығы сақина мөлшеріне кері пропорционалды болғандықтан, қажетті молекулаішілік циклоаддиция сақина мөлшері артқан сайын қиындап барады. Бұл қатынас үлкен сақиналардың RCM-ін жоғары сұйылуда (0,05-100 мМ) (A) жүргізуді талап етеді, бұл молекулааралық реакцияларды азайту үшін, ал жалпы сақиналардың RCM-ін жоғары концентрацияда, кейде тіпті таза күйде жүргізуге болады. Тепе-теңдік реакциясын қажетті термодинамикалық өнімдерге қарай жылдамдату үшін температураны арттыруға (B) болады, бұл реакциялық қоспаның тұтқырлығын төмендетіп, термиялық қозғалысты арттырады, сондай-ақ реакция уақытын арттыруға немесе азайтуға (C) болады. Катализатордың таңдалуы (D) өнімнің түзілуін бақылауда маңызды рөл атқаратыны көрсетілді. Сақина жабылатын метатез үшін қолданылатын катализаторлардың бірнеше мысалы төменде көрсетілген.
The first example of ring closing metathesis was reported by Dider Villemin in 1980 when he synthesized an Exaltolide precursor using a WCl6/Me4Sn catalyzed metathesis cyclization in 60 65% yield depending on ring size (A). Tsuji describes the olefin metathesis reaction as “ potentially useful in organic synthesis” and addresses the need for the development of a more versatile catalyst to tolerate various functional groups. In 1987, Siegfried Warwel and Hans Kaitker published a synthesis of symmetric macrocycles through a cross metathesis dimerization of starting cycloolefins to afford C14, C18, and C20 dienes in 58 74% yield, as well as C16 in 30% yield, using Re2O7 on Al2O3 and Me4Sn for catalyst activation. After a decade since its initial discovery, Grubbs and Fu published two influential reports in 1992 detailing the synthesis of O and N heterocycles via RCM utilizing Schrock’s molybdenum alkylidene catalysts, which had proven more robust and functional group tolerant than the tungsten chloride catalysts. The synthetic route allowed access to dihydropyrans in high yield (89 93%) from readily available starting materials. but also detailed the initial use of a novel ruthenium carbene complex for metathesis reactions, which later became a popular catalyst due to its extraordinary utility. The ruthenium catalysts are not sensitive to air and moisture, unlike the molybdenum catalysts. The ruthenium catalysts, known better as the Grubbs Catalysts, as well as molybdenum catalysts, or Schrock’s Catalysts, are still used today for many metathesis reactions, including RCM. Overall, it was shown that metal catalyzed RCM reactions were very effective in C C bond forming reactions, and would prove of great importance in organic synthesis, chemical biology, materials science, and various other fields to access a wide variety of unsaturated and highly functionalized cyclic analogues. RCM undergoes a similar mechanistic pathway as other olefin metathesis reactions, such as cross metathesis (CM), ring opening metathesis polymerization (ROMP), and acyclic diene metathesis (ADMET). Since all steps in the catalytic cycle are considered reversible, it is possible for some of these other pathways to intersect with RCM depending on the reaction conditions and substrates. which then cycloeliminates to either yield the same alkene and catalytic species (a nonproductive pathway), or produce a new catalytic species and an alkylidene (a productive pathway). This mechanism has become widely accepted among chemists and serves as the model for the RCM mechanism. Initiation occurs through substitution of the catalyst’s alkene ligand with substrate. This process occurs via formation of a new alkylidene through one round of [2+2] cycloaddition and cycloelimination. Association and dissociation of a phosphine ligand also occurs in the case of Grubbs catalysts. In an RCM reaction, the alkylidene undergoes an intramolecular [2+2] cycloaddition with the second reactive terminal alkene on the same molecule, rather than an intermolecular addition of a second molecule of starting material, a common competing side reaction which may lead to polymerization Cycloelimination of the metallacyclobutane intermediate forms the desired RCM product along with a [M]=CH2, or alkylidene, species which reenters the catalytic cycle. While the loss of volatile ethylene is a driving force for RCM, Smaller rings, between 5 and 8 atoms, are more thermodynamically favored over medium to large rings due to lower ring strain. Ring strain arises from abnormal bond angles resulting in a higher heat of combustion relative to the linear counterpart. Medium rings in particular have greater ring strain, in part due to greater transannular interactions from opposing sides of the ring, but also the inability to orient the molecule in such a way to prevent penalizing gauche interactions. RCM may be considered to have a kinetic bias if the products cannot reenter the catalytic cycle or interconvert through an equilibrium. A kinetic product distribution could lead to mostly RCM products or may lead to oligomers and polymers, which are most often disfavored. Although the reaction is still under thermodynamic control, an initial kinetic product, which may be dimerization or oligomerization of the starting material, is formed at the onset of the reaction as a result of higher catalyst reactivity. Increased catalyst activity also allows for the olefin products to reenter the catalytic cycle via non terminal alkene addition onto the catalyst. Due to additional reactivity in strained olefins, an equilibrium distribution of products is observed; however, this equilibrium can be perturbed through a variety of techniques to overturn the product ratios in favor of the desired RCM product. Since the probability for reactive groups on the same molecule to encounter each other is inversely proportional to the ring size, the necessary intramolecular cycloaddition becomes increasingly difficult as ring size increases. This relationship means that the RCM of large rings is often performed under high dilution (0.05 100 mM) (A) to reduce intermolecular reactions; while the RCM of common rings can be performed at greater concentrations, even neat in rare cases. The equilibrium reaction can be driven to the desired thermodynamic products by increasing temperature (B), to decrease viscosity of the reaction mixture and therefore increase thermal motion, as well as increasing or decreasing reaction time (C). Catalyst choice (D) has also been shown to be critical in controlling product formation. A few of the catalysts commonly used in ring closing metathesis are shown below.
Алкен субстраттары
Сақинаны жабу метатезі N, O, S, P, тіпті Si сияқты атомдарды қамтитын 5-30 мүшелі сақиналарды, полициклдерді және гетероциклдерді синтездеуде өте тиімді екенін көрсетті. Қазіргі заманғы RCM реакцияларының функционалдық топтарға төзімділігінің арқасында, эпоксидтер, кетондар, спирттер, эфирлер, аминдер, амидтер және тағы да басқалары сияқты әртүрлі функционалдық топтарды қамтитын күрделі құрылымды қосылыстарды бұрынғы әдістерге қарағанда әлдеқайда оңай синтездеуге болады. Табиғи заттар мен фармацевтикалық препараттарда кең таралғандықтан, оттегі және азот гетероциклдері басым. Кейбір мысалдар төменде көрсетілген (қызыл алкен RCM арқылы түзілген C-C байланысын көрсетеді).
Ring closing Metathesis has shown utility in the synthesis of 5 30 membered rings, polycycles, and heterocycles containing atoms such as N, O, S, P, and even Si. Due to the functional group tolerance of modern RCM reactions, the synthesis of structurally complex compounds containing a range of functional groups such as epoxides, ketones, alcohols, ethers, amines, amides, and many others can be achieved more easily than previous methods. Oxygen and nitrogen heterocycles dominate due to their abundance in natural products and pharmaceuticals. Some examples are shown below (the red alkene indicates C C bond formed through RCM).
Е/Е селективтілігі
RCM реакцияларында екі мүмкін геометриялық изомер – E немесе Z изомері түзілуі мүмкін. Стереоселективтілік катализаторға, сақиналық кернеуге және бастапқы диенге байланысты. Кішкентай сақиналарда Z изомерлері сақиналық кернеуді азайту арқасында тұрақты өнім ретінде басымдық танытады. Макроциклдерде E изомері көбінесе RCM реакцияларындағы термодинамикалық бейімділіктің нәтижесінде алынады, себебі E изомерлері Z изомерлерімен салыстырғанда тұрақтырақ болады. Жалпы тенденция бойынша, рутений NHC (N гетероциклді карбен) катализаторлары транс-изомерді түзету үшін E селективтілігін қолдайды. Бұл, ішінара, металлациклобутан аралық құрылымындағы ең тұрақты конформация ретінде транс-конфигурацияны қабылдайтын және E изомерін түзетін топтар арасындағы кеңістіктік кедергіге байланысты.
In RCM reactions, two possible geometric isomers, either E or Z isomer, may be formed. Stereoselectivity is dependent on the catalyst, ring strain, and starting diene. In smaller rings, Z isomers predominate as the more stable product reflecting ring strain minimization. In macrocycles, the E isomer is often obtained as a result of the thermodynamic bias in RCM reactions as E isomers are more stable compared to Z isomers. As a general trend, ruthenium NHC (N heterocyclic carbene) catalysts favor E selectivity to form the trans isomer. This in part due to the steric clash between the substituents, which adopt a trans configuration as the most stable conformation in the metallacyclobutane intermediate, to form the E isomer.
Кокатализатор
Қосымшалар конформациялық басымдықтарды өзгерту, реакция концентрациясын арттыру және катализатормен байланыса алатын эфирлер немесе амидтер сияқты жоғары полярлы топтарды хелаттау үшін де қолданылады. Тағы бір классикалық мысал – орта сақиналарды циклолактонизациялау үшін артықшылықты Z изомерінің орнына эфирдің E изомерін түзету үшін көлемді Льюис қышқылын пайдалану. Бір зерттеуде алюминий трис(2,6-дифенилфеноксид) (ATPH) қосылып, 7 мүшелі лактон пайда болды. Алюминий карбонил оттегімен байланысып, эфирлік қосылысқа жақын орналасқан көлемді дифенилфеноксид топтарын жақындастырады. Нәтижесінде, эфир кеңістіктік кедергіні азайту үшін E изомерін қабылдайды. Льюис қышқылы болмағанда, тек 14 мүшелі димерлік сақина байқалды. Молекуланы екі реактивті алкендер жақын орналасуы үшін бағыттап, молекулааралық кросс-метатез қаупі ең төменге дейін төмендетіледі.
Additives are also used to overturn conformational preferences, increase reaction concentration, and chelate highly polar groups, such as esters or amides, which can bind to the catalyst. Another classic example is the use of a bulky Lewis acid to form the E isomer of an ester over the preferred Z isomer for cyclolactonization of medium rings. In one study, the addition of aluminum tris(2,6 diphenylphenoxide) (ATPH) was added to form a 7 membered lactone. The aluminum binds with the carbonyl oxygen forcing the bulky diphenylphenoxide groups in close proximity to the ester compound. As a result, the ester adopts the E isomer to minimize penalizing steric interactions. Without the Lewis acid, only the 14 membered dimer ring was observed. By orienting the molecule in such a way that the two reactive alkenes are in close proximity, the risk of intermolecular cross metathesis is minimized.
Шектеулер
Рутений катализаторларымен жүзеге асырылатын көптеген метатез реакциялары, жаңа түзілген қос байланыстың қажетсіз изомеризациясына байланысты қиындықтарға тап болады, және мұның себебі, жанама реакция ретінде түзілетін рутений гидридтері деп есептеледі. Бір зерттеуде, диаллил эфирінің RCM реакциясында, осы гидридтерді жоя алатын белгілі бір қоспалар изомеризацияны басатыны анықталды. Қоспасыз жағдайда, реакция нәтижесінде 2,3 дигидрофуран түзіледі, ал күтілген 2,5 дигидрофуран емес (этилен газының пайда болуымен бірге). ТЕМПО немесе фенол сияқты радикалдарды жойғыштар изомеризацияны тоқтатпайды; бірақ, 1,4 бензохинон немесе сірке қышқылы сияқты қоспалар, қажетсіз изомеризацияны сәтті болдырмайды. Екі қоспа да рутений гидридтерін тотықтандыруға қабілетті, бұл олардың осылай әрекет етуін түсіндіруге болады. RCM-мен байланысты тағы бір жиі кездесетін мәселе – кейбір циклдеулер үшін қажетті жоғары сұйыту, катализатордың ыдырауына әкелуі мүмкін. Жоғары сұйыту, өндірістік қолдануда да шектеуші фактор болып табылады, себебі төмен концентрациядағы үлкен көлемді реакциялардан көп мөлшерде қалдықтар пайда болады.
Many metathesis reactions with ruthenium catalysts are hampered by unwanted isomerization of the newly formed double bond, and it is believed that ruthenium hydrides that form as a side reaction are responsible. In one study it was found that isomerization is suppressed in the RCM reaction of diallyl ether with specific additives capable of removing these hydrides. Without an additive, the reaction product is 2,3 dihydrofuran and not the expected 2,5 dihydrofuran (together with the formation of ethylene gas). Radical scavengers, such as TEMPO or phenol, do not suppress isomerization; however, additives such as 1,4 benzoquinone or acetic acid successfully prevent unwanted isomerization. Both additives are able to oxidize the ruthenium hydrides which may explain their behavior. Another common problem associated with RCM is the risk of catalyst degradation due to the high dilution required for some cyclizations. High dilution is also a limiting factor in industrial applications due to the large amount of waste generated from large scale reactions at a low concentration.
Синтетикалық қолдану
Сақина жабылатын метатез тарихи түрде көптеген органикалық синтездерде қолданылған және бүгінде әртүрлі қосылыстарды синтездеуде жиі пайдаланылады. Төмендегі мысалдар RCM-нің кең мүмкіндіктерін көрсетеді, себебі оның қолданылуы сан алуан. Толық мысалдар үшін көптеген шолу мақалаларын қараңыз. 1995 жылы Роберт Граббс және әріптестері RCM арқылы қол жеткізуге болатын стереоселективтілікті көрсетті. Олар β-бұрылыс құрайтын ішкі сутекті байланысы бар диенді синтездеді. Сутекті байланыс макроциклдің алдын ала сатысын тұрақтандырып, екі диенді метатез реакциясына дайындады. Диастереомерлер қоспасын реакция жағдайларына ұшыратқанда, олефиннің β-бұрылысының тек бір диастереомері алынды. Эксперимент (S,S,S) және (R,S,R) пептидтерімен қайталанды. Тек (S,S,S) диастереомері ғана реакцияға түсті, бұл сақина жабылуы үшін қажетті конфигурацияны көрсетті. Олефин өнімінің абсолютті конфигурациясы Баларамның дисульфид пептидіне ұқсас. 8-11 атомды сақиналардағы сақиналық кернеу RCM үшін қиындық тудырады; алайда, мұндай циклдік жүйелерді синтездеудің көптеген мысалдары бар. 2000 жылы Алоис Фюрстнер RCM арқылы 7 мүшелі гетероцикл аралық қосылысын құру үшін (−) баланолдың 8 қадамдық синтезі туралы хабарлады. Баланол – *Erticiullium balanoides*-тен бөлініп алынған метаболит, ол протеинкиназа C (PKC) ферментіне қатысты тежеуші әрекет көрсетеді. Сақина жабылатын метатез кезеңінде рутений индилилиден кешені 87% өніммен қажетті 7 мүшелі сақинаны алу үшін прекатализатор ретінде қолданылды. 2002 жылы Стивен Ф. Мартин және әріптестері манзамин А-ның 24 қадамдық синтезі туралы хабарлады, онда полициклді алкалоидты алу үшін екі сақина жабылатын метатез кезеңі қолданылды. Бұл табиғи қосылыс Окинава аймағының жағалауынан теңіз шұңғырларынан бөлініп алынған. Манзамин ісікке қарсы әсеріне байланысты зерттеу үшін маңызды нысана болып табылады. RCM-нің алғашқы кезеңінде 13 мүшелі D сақинасы 67% өніммен тек Z изомері түрінде қалыптасты, бұл метатез реакциясында әдетте басымдыққа ие E изомерінен ерекшеленеді. Келесі өзгерістерден кейін екінші RCM 8 мүшелі E сақинасын 26% өніммен түзді, бұл үшін стехиометриялық мөлшерде 1-ші буын Grubbs катализаторы қолданылды. Бұл синтез функционалдық топтарға төзімді метатез реакцияларының және әртүрлі сақина мөлшерлері бар күрделі молекулаларды алу мүмкіндігін көрсетеді. Макролидте RCM арқылы құрылған 14 мүшелі гетероцикл бар. Метатез реакциясы қорғалған миграстатиннің 70% өніммен тек (E,E,Z) изомерін берді. Бұл селективтілік рутений катализаторының ең аз кедергісі бар олефинге бірінші болып қосылуына және содан кейін ең қолжетімді олефинге айналуына байланысты деп хабарланады. Силил эфирін соңғы депротекциялау (+) миграстатинге әкелді. Қорытындылай келе, сақина жабылатын метатез – әртүрлі мөлшердегі және химиялық құрамындағы циклдік қосылыстарды алуға мүмкіндік беретін өте пайдалы реакция; алайда, оның жоғары сұйыту, селективтілік және қажетсіз изомерлендіру сияқты кейбір шектеулері бар.
Ring closing metathesis has been used historically in numerous organic syntheses and continues to be used today in the synthesis of a variety of compounds. The following examples are only representative of the broad utility of RCM, as there are numerous possibilities. For additional examples see the many review articles. In 1995, Robert Grubbs and others highlighted the stereoselectivity possible with RCM. The group synthesized a diene with an internal hydrogen bond forming a β turn. The hydrogen bond stabilized the macrocycle precursor placing both dienes in close proximity, primed for metathesis. After subjecting a mixture of diastereomers to the reaction conditions, only one diastereomer of the olefin β turn was obtained. The experiment was then repeated with (S,S,S) and (R,S,R) peptides. Only the (S,S,S) diastereomer was reactive illustrating the configuration needed for ring closing to be possible. The olefin product’s absolute configuration mimics that of Balaram’s disulfide peptide. The ring strain in 8 11 atom rings has proven to be challenging for RCM; however, there are many cases where these cyclic systems have been synthesized. In 2000, Alois Fürstner reported an eight step synthesis to access (−) balanol using RCM to form a 7 member heterocycle intermediate. Balanol is a metabolite isolated from erticiullium balanoides and shows inhibitory action towards protein kinase C (PKC). In the ring closing metathesis step, a ruthenium indenylidene complex was used as the precatalyst to afford the desired 7 member ring in 87% yield. In 2002, Stephen F. Martin and others reported the 24 step synthesis of manzamine A with two ring closing metathesis steps to access the polycyclic alkaloid. The natural product was isolated from marine sponges off the coast of Okinawa. Manzamine is a good target due to its potential as an antitumor compound. The first RCM step was to form the 13 member D ring as solely the Z isomer in 67% yield, a unique contrast to the usual favored E isomer of metathesis. After further transformations, the second RCM was used to form the 8 member E ring in 26% yield using stoichiometric 1st Generation Grubbs catalyst. The synthesis highlights the ability for functional group tolerance metathesis reactions as well as the ability to access complex molecules of varying ring sizes. The macrolide contains a 14 member heterocycle that was formed through RCM. The metathesis reaction yielded the protected migrastatin in 70% yield as only the (E,E,Z) isomer. It is reported that this selectivity arises from the preference for the ruthenium catalyst to add to the less hindered olefin first then cyclize to the most accessible olefin. The final deprotection of the silyl ether yielded (+) migrastatin. Overall, ring closing metathesis is a highly useful reaction to readily obtain cyclic compounds of varying size and chemical makeup; however, it does have some limitations such as high dilution, selectivity, and unwanted isomerization.