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.

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.

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]]