Введение
Органическая химическая реакция
Реакция пинакольного сочетания — это органическая реакция, в которой образуется углерод-углеродная связь между карбонильными группами альдегида или кетона в присутствии донора электронов посредством свободнорадикального механизма. Продуктом реакции является вицинальный диол. Реакция названа в честь пинакола (также известного как 2,3-диметил-2,3-бутандиол или тетраметилэтиленгликоль), который образуется в результате этой реакции при использовании ацетона в качестве реагента. Реакция обычно протекает как гомосочетание, но возможны также внутримолекулярные реакции перекрестного сочетания. Пинакол был открыт Вильгельмом Рудольфом Фиттигом в 1859 году.
Механизм реакции
Первый шаг в механизме реакции — одноэлектронное восстановление карбонильной группы восстановителем, таким как магний, до кетил-радикал-аниона. Две кетил-группы реагируют в реакции сочетания, образуя вицинальный диол с обеими депротонированными гидроксильными группами. Добавление воды или другого донора протонов приводит к образованию диола. При использовании магния в качестве донора электронов, начальный продукт реакции представляет собой 5-членное циклическое соединение, в котором два атома кислорода координированы с окисленным ионом Mg2+. Этот комплекс разрушается при добавлении воды с образованием гидроксида магния. За реакцией сочетания с пинаколом может следовать перегруппировка пинакола. Родственной реакцией является реакция Мак-Мэрри, в которой используется хлорид титана(III) или хлорид титана(IV) в сочетании с восстановителем для образования комплекса диола с металлом, и которая протекает с дополнительной стадией дезоксигенирования для получения алкена.
Область применения
Реакция пинакола очень хорошо изучена и допускает использование многих различных восстановителей, включая электрохимический синтез. Известны варианты гомо- и перекрестного сочетания, внутри- и межмолекулярных реакций с соответствующей диастерео- или энантиоселективностью. Несмотря на то, что это восстановление активным металлом, современные реакции пинакола переносятся в присутствии протонных субстратов и растворителей; иногда реакцию проводят в воде. Эфирные группы не вступают в реакцию, но некоторые нитрилы реагируют. В целом, аза-варианты изучены хуже, но аналогичная реакция с иминами приводит к образованию диаминов. Области применения реакции включают замыкание больших циклов. Два известных примера использования пинаколового сочетания в тотальном синтезе – это тотальный синтез Таксола по Мукаяме и тотальный синтез Таксола по Николау. Бензальдегид также может быть использован в качестве субстрата с применением каталитического хлорида ванадия и алюминия в качестве стехиометрического восстановителя. Эта гетерогенная реакция в воде при комнатной температуре дает 72% выхода через 3 дня с соотношением дл:мезо 56:44. В другой системе с бензальдегидом, Монмориллонитом K 10 и хлоридом цинка в водном THF под воздействием ультразвука время реакции сокращается до 3 часов (соотношение 55:45). С другой стороны, некоторые производные винной кислоты могут быть получены с высокой диастереоселективностью в системе йодида самария(II) и HMPA. Также был разработан фотокаталитический подход с использованием катализатора на основе титана: применение каталитического дихлорида титаноцена в присутствии органического красителя, поглощающего в красной области спектра, в качестве фотосенсибилизатора и эфира Ханча в качестве конечного восстановителя позволило осуществить реакции гомосочетания широкого спектра ароматических альдегидов в трифтортолуоле под облучением оранжевым светом с высокими выходами и диастереоселективностью (более 20:1 дл:мезо). Также была разработана энантиоселективная версия (до 92% э.э.), использующая каталитические количества хирального титанового салена. p-Гидроксипропиофенон используется в качестве субстрата в синтезе диэтилстильбестрола. Несимметричная реакция пинаколового сочетания между пара-хлорацетофеноном и ацетоном была использована для получения феногликодола с выходом 40%.
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.