Кіріспе
Органикалық химияда қолданылатын химиялық реакция Назаров циклизациясы реакциясы (көбінесе Назаров циклизациясы деп аталады) - циклопентенондарды синтездеу үшін органикалық химияда қолданылатын химиялық реакция. Реакция әдетте қолданылатын реагенттер мен субстраттарға байланысты классикалық және заманауи түрлерге бөлінеді. Оны 1941 жылы Алил-винилкетонның қайта орналасуын зерттеген кезде Иван Николаевич Назаров (1906-1957) ашқан. Бастапқыда сипатталғандай, Назаров циклизациясы стехиометриялық Льюис қышқылы немесе протик қышқылы промоторын пайдалана отырып, дивинилкетонды белсендіруді қамтиды. Реакция механизміне кіретін негізгі қадам циклопентенон өнімін құрайтын катиондық 4π электроциклді сақинаның жабылуын қамтиды (төмендегі механизмді қараңыз). Реакция дамыған сайын, дивинилкетоннан басқа субстраттар мен Льюис қышқылдарынан басқа промоторларды қамтитын варианттар, ұқсас механистік жолды ұстанған жағдайда, Назаров циклизациясы атауымен қосылды. Назаров циклизациясының органикалық синтездегі құрал ретінде табыстылығы циклопентенондардың пайдалылығы мен барлық жерде болуынан туындайды. Олар табиғи өнімдердегі (жасмон, афлатоксиндер және простагландиндердің кіші класы) және жалпы синтез үшін пайдалы синтетикалық аралық заттар ретінде қолданылады. Реакция бірнеше жалпы синтезде қолданылды және бірнеше шолулар жарияланды.
The Nazarov cyclization reaction (often referred to as simply the Nazarov cyclization) is a chemical reaction used in organic chemistry for the synthesis of cyclopentenones. The reaction is typically divided into classical and modern variants, depending on the reagents and substrates employed. It was originally discovered by Ivan Nikolaevich Nazarov (1906–1957) in 1941 while studying the rearrangements of allyl vinyl ketones. As originally described, the Nazarov cyclization involves the activation of a divinyl ketone using a stoichiometric Lewis acid or protic acid promoter. The key step of the reaction mechanism involves a cationic 4π electrocyclic ring closure which forms the cyclopentenone product (See Mechanism below). As the reaction has been developed, variants involving substrates other than divinyl ketones and promoters other than Lewis acids have been subsumed under the name Nazarov cyclization provided that they follow a similar mechanistic pathway. The success of the Nazarov cyclization as a tool in organic synthesis stems from the utility and ubiquity of cyclopentenones as both motifs in natural products (including jasmone, the aflatoxins, and a subclass of prostaglandins) and as useful synthetic intermediates for total synthesis. The reaction has been used in several total syntheses and several reviews have been published.
Механизм
Классикалық Назаров циклизациясы реакциясының механизмін алғаш рет эксперименталды түрде Чарльз Шоппи молекулааралық электроциклизация ретінде көрсетті және төменде сипатталған. Кетонды қышқыл катализаторымен белсендіру Вудвард Хоффман ережесіне сәйкес термиялық жол берілген 4π конротациялық электроциклданудан өтетін пентадиенил катионды тудырады. Бұл β сутегін жоғалту үшін эксиаллил катионды шығарады. Энолаттың кейінгі таутомеризациясы циклопентенон өнімін береді. Жоғарыда айтылғандай, осы үлгіден ауытқушы варианттар белгілі; Назаров циклдануын атап айтқанда, петадиенил катионның генерациясы, содан кейін оксиаллил катионға электроциклді сақина жабылуы. Бұл түрлендіруді жүзеге асыру үшін молекула s trans / s trans конформациясында болуы керек, винил топтарын тиісті бағытқа қою керек. Жүйенің осы конформацияға кіру бейімділігі реакция жылдамдығына әсер етеді, ал α алмастырылған субстраттар аллильді штаммға байланысты қажетті конформердің көбейген популяциясына ие. Катализатор арқылы электронды донор α-субситентті үйлестіру осы конформацияны мәжбүрлеп реакция жылдамдығын арттыра алады. Реакцияға қатысты зерттеулер кейінгі жылдары салыстырмалы түрде тыныш болды, 1980 жылдардың ортасына дейін Назаров циклизациясын қолдана отырып бірнеше синтездер жарияланды. Төменде триходиен мен Нор стереполид синтезіндегі негізгі қадамдар көрсетілген, соңғысы дивинил кетонын өндіретін ерекше алкин аллен изомеризациясы арқылы жүреді деп есептеледі.
Кемшіліктер
Назаров циклизациясының классикалық нұсқасы қазіргі заманғы нұсқалар айналып өтуге тырысатын бірнеше кемшіліктерге ұшырайды. Бірінші екеуі механизмнен ғана көрінбейді, бірақ циклдеуге кедергілерді көрсетеді; соңғы үшеуі аралық заттардың жойылуы мен протонациясына байланысты селективтілік мәселелеріне байланысты. Силиконды бағыттаған Назаров циклизациясы реакциясы кейіннен төмендегідей Сильфиненді синтездеу үшін қолданылды. Циклдендіру бензил спирті бөлігін жоюдан бұрын өтеді, сондықтан жаңадан пайда болған сақинаның стереохимиясы силил алкен анти эфирге жақындаудан туындайды. Реакцияның тиімділігі (өнімділігі, реакция уақыты және т.б.) әдетте төмен болады.
Альтернативті катиондық генерация
Сонымен қатар, кез келген пентадиенил катионы, оның шығу тегіне қарамастан, Назаров циклизациясына ұшырайды. Қажетті катионға әр түрлі қайта орналастыру арқылы қол жеткізілген көптеген мысалдар жарияланды. Рокагламидтің толық синтезінде винил алкоксиалленил- станнанды эпоксидтеу нәтижесінде эпоксидтің сақинасы арқылы пентадиенил катионы да пайда болады.
Тоқтатылған циклдеу
Циклденуден кейін оксиаллил катионы түзіледі. Жоғарыда кеңінен талқыланғандай, бұл аралық заттардың әдеттегі ағымы - энолатты таутомеризациялаудан кейінгі жойылу. Алайда, бұл екі қадамды әртүрлі нуклеофилдер мен электрофилдер үзіп тастауы мүмкін. Оксиаллил катионды тұтқындауды Альберта университетінің Фредрик Г. Вест кеңінен дамытты және оның шолуы осы саланы қамтиды. Оксиаллил катионы гетероатом және көміртек нуклеофильдерімен тұтқындалуы мүмкін, сондай-ақ әр түрлі байланған серіктестермен катиондық циклоаддицияларға ұшырауы мүмкін. Төменде көрсетілген каскадтық реакция, онда бірінен соң бірі катионды тұтқындау толық диастереоселективтілігі бар пентациклді ядроны бір қадамда жасайды. Энолаттарды әр түрлі электрофильдермен ұстап тұру өте сирек кездеседі. Бір зерттеуде Назаров циклизациясы иридий катализаторы арқылы β нитростиренге энолаттың нуклеофилдік конугат қосылуын бастау үшін Майкл реакциясымен жұптастырылған. Бұл тандем реакциясында иридий катализаторы екі түрлендіруге де қажет: ол Назаров циклизациясында Льюис қышқылы ретінде әрекет етеді және келесі қадамда нитростиреннің нитро тобы бірінші рет иридийге R тобының қарама-қарсы бетінде Майкл қосылуының алдында карбонил эфирінің оттегі атомымен лиганд алмасуда координаттар береді.
Энантиолэктивті варианттар
Назаров циклизациясының реакцияларының репертуарына енантиоселективті Назаров циклизациясының дамуы қажет. Осы мақсатта хиральдық көмекші құралдар мен хиральдық катализаторларды пайдалана отырып, бірнеше түрлер әзірленді. Диастереоселективті циклизациялар да белгілі, онда циклизацияны қолданыстағы стереоцентрлер басқарады. Барлық дерлік әрекеттер торт-селективтілік идеясына негізделген; винил топтарының "айналмауы" үшін бір бағытты таңдау, өз кезегінде стереохимияны төмендегідей белгілейді. Бірінші хиральді Льюис қышқылының асимметриялық Назаров циклы туралы Вариндер Аггарвал мәлімдеді және 98% - ға дейін мыс (II) бизоксазолин лиганды кешендерін қолданды. Мыс кешенінің 50 моль% -ын қолдану энантиомерлік артықшылыққа әсер етпеді, бірақ өнімділік едәуір төмендеді. Басқа да осындай кеңейтулерге ұқсас атаулар берілді, соның ішінде хомо Назаров циклизациялары және винилогоздық Назаров циклизациялары.
Ретро-Назаров реакциясы
Олар пентадиенил катионды артық тұрақтандыратындықтан, β-электрондық донорлық алмастырғыштар Назаров циклдануына жиі кедергі келтіреді. Осыған сүйене отырып, β- алкоксициклопентандардың бірнеше электрциклдік сақиналарының ашылуы туралы хабарланды. Бұларды әдетте ретро Назаров циклизациялық реакциялары деп атайды. және әдебиетте бірнеше Изо-имино Назаров реакциялары. Тіпті оларда да стереоселективтілік, өнімділік төмен немесе ауқымы тар. Қиындық пентадиенил катионның электронды донорлық арқылы салыстырмалы түрде артық тұрақтандырылуынан туындайды, бұл циклдеуге кедергі келтіреді.