Введение
Реакция Петазиса (также известная как реакция Петазиса борно-Манниха (PBM)) — это многокомпонентная реакция амина, карбонильного соединения и виниловой или арильной борной кислоты с образованием замещенных аминов. Впервые описанная в 1993 году Никосом Петазисом как практичный метод синтеза геометрически чистого противогрибкового препарата нафтифина. В реакции Петазиса винильная группа органобороновой кислоты выступает в качестве нуклеофила. По сравнению с другими методами получения аллиламинов, реакция Петазиса допускает использование многофункциональных строительных блоков, с широким спектром аминов и органобороновых кислот в качестве потенциальных исходных веществ. Кроме того, реакция не требует безводных или инертной атмосферы. Благодаря мягким и селективным условиям, реакция Петазиса полезна для синтеза α-аминокислот и применяется в комбинаторной химии и при разработке лекарственных препаратов.
Область действия реакции и синтетические применения
Амин конденсируется с карбонильной группой, за чем следует добавление бороновой кислоты. В реакции Петазиса допускается широкий спектр функциональных групп, включая спирты, карбоновые кислоты и амины. Известные субстраты, совместимые с условиями реакции, включают винилборонатные эфиры, арилборонатные эфиры и органотрифлюоробораты калия. Кроме того, могут быть использованы различные замещенные амины, помимо вторичных аминов. Сообщается об использовании третичных ароматических аминов, гидразинов, гидроксиламинов, сульфанамидов и индолов.
A wide variety of functional groups including alcohols, carboxylic acids, and amines are tolerated in the Petasis Reaction. Known substrates that are compatible with reaction conditions include vinylboronate esters, arylboronate esters, and potassium organotrifluoroborates. Additionally, a variety of substituted amines can be used other than secondary amines. Tertiary aromatic amines, hydrazines, hydroxylamines, sulfonamides, and indoles have all been reported.
Синтез аллилоаминов
Винилбороновые кислоты реагируют с аддуктами вторичных аминов и параформальдегида с образованием третичных аллиламинов. Геометрия двойной связи исходной винилбороновой кислоты сохраняется в конечном продукте. Помимо винилбороновых кислот, в многокомпонентной реакции Петазиса могут также использоваться арилбороновые кислоты и другие гетероциклические производные. Возможный спектр субстратов включает тиенильные, пиридильные, фурильные и бензофуранильные, 1-нафтильные и арильные группы, содержащие как электрон-донорные, так и электрон-акцепторные заместители. Реакция Петазиса демонстрирует высокую степень стереоконтроля при использовании хирального амина или альдегида в качестве субстрата. При смешивании определенных хиральных аминов, таких как (S)-2-фенилглицинол, с α-кетокислотой и винилбороновой кислотой при комнатной температуре соответствующий аллиламин образуется в виде единственного диастереомера. Более того, энантиомерная чистота может быть достигнута путем гидрогенизации диастереоселективного продукта.
Apart from vinyl boronic acids, aryl boronic acids and other heterocyclic derivatives can also be used in Petasis multicomponent coupling. Possible substrate scope includes thienyl, pyridyl, furyl, and benzofuranyl, 1 naphthyl, and aryl groups with either electron donating or electron withdrawing substituent. The Petasis reaction exhibits high degrees of stereocontrol when a chiral amine or aldehyde is used as a substrate. When certain chiral amines, such as (S) 2 phenylglycinol, are mixed with an α keto acid and vinyl boronic acid at room temperature, the corresponding allylamine is formed as a single diastereomer. Furthermore, enantiomeric purity can be achieved by hydrogenation of the diastereoselective product.
Необычный синтез карбоновых кислот
Кроме аминокислот, реакция ПБМ может также использоваться для получения карбоновых кислот, хотя и по нетрадиционным механизмам. В случае N-замещенных индолов в качестве аминоэквивалента, реакция начинается с нуклеофильной атаки 3-го положения "N"-замещенного индола на электрофильный альдегид, после чего образуется "ате-комплекс" 1 в результате реакции борной кислоты с карбоновой кислотой. Затем промежуточное соединение подвергается дегидратации, за которой следует миграция алкильной группы бората, приводящая к образованию конечного продукта – карбоновой кислоты. Широкий спектр арилбороновых кислот допускается, в то время как использование винилбороновых кислот не описано. N-незамещенные индолы реагируют очень медленно в обычных условиях реакции, что подтверждает предложенный механизм.
Синтез пептидомиметических гетероциклов
При использовании диаминов в реакциях ПБМ эффективно синтезируются гетероциклы разнообразного строения, такие как пиперазиноны, бензопиперазиноны и бензодиазепиноны. Реакции лактамизации обычно применяются для формирования гетероциклов, как правило, в сильнокислых условиях. В сочетании с дигидроксиацетоном, несколько необычным альдегидным эквивалентом, реакция Петазиса позволяет получить основную структуру FTY720 – мощного иммуносупрессивного средства.
Синтез аминополиолов и аминосахар
Петазис и его коллеги сообщили об использовании незащищенных углеводов в качестве карбонильного компонента в реакциях ПБМ. Они используются как эквивалент α-гидроксиальдегидов с уже существующей хиральностью, а аминополиольный продукт обычно получается с умеренным до хорошего выхода и отличной селективностью. Широкий спектр углеводов, а также азотных нуклеофилов (например, аминокислот), может быть использован для получения продуктов с высокой стереохимической чистотой. Аминополиольные продукты затем могут подвергаться дальнейшим реакциям для получения аминосахаров. Петазис использовал эту реакцию для получения манозамина, защищенного Boc-группой, из D-арабинозы. Показано, что 2-замещенные пирролидины и 5-замещенные 2-морфолиноны индуцируют хороший или отличный диастереомерный избыток в различных условиях реакции Петазиса.
с хиральными ионами N-ацилиминиума
Хиральные N-ацилиминиевые ионы, используемые в качестве "исходных материалов", обычно получают путем внутримолекулярной дегидратации циклического гемиаминаля. Они также содержат хиральную гидроксильную группу, расположенную вблизи имниевого углерода; борные кислоты реагируют с такими хиральными гидроксильными группами, образуя хиральный и электронообогащенный борат, за которым следует стереоселективный внутримолекулярный перенос винил/арил-боратного фрагмента к имниевому углероду. Таким образом, реакция обладает высокой диастереоселективностью, при этом преобладающим путем является цис-перенос арил/винил-бората. Гидроксипирролидины и гидрокси-γ и δ-лактамы показали высокую диастереоселективность в реакциях с хорошими и отличными выходами. Однако, такие методики ограничены использованием только виниловых или электронообогащенных арилборных кислот. (±)-6-Дезоксикастаноспермин был получен из винилборного эфира за 7 стадий. Ключевой ациклический предшественник дезоксикастаноспермина (A) сначала формируется путем конденсации винилборного эфира 1 с Cbz-защищенным гидроксипирролидином 2 с использованием PBM-связывания, с последующим дигидроксилированием и TBS-защитой. Затем (A) подвергается внутримолекулярной циклизации посредством последовательного образования и восстановления имина в одной реакционной колбе, за которым следует депротекция TBS, что приводит к образованию (±)-6-дезоксикастаноспермина. [[Изображение:Deoxycastanospermine synthesis.png|center|600px|Синтез дезоксикастаноспермина]] Хлороформаты необходимы в качестве электрофильных активирующих агентов. Кроме того, для стереоселективного протекания реакции требуется наличие 1,2-аминоалкогольной функциональности в катализаторе. [[Изображение:Takemoto et al. transition state|center|575px|Takemoto et al. переходное состояние]]