Бутин К.П. Теоретическая стереохимия/ Органическая химия
8.6.3. Присоединение к двойным связям С=С
Асимметрические синтезы, основанные на
реакциях присоединения к двойной С=С связи, - это
в основном гидроборирование алкенов с помощью
хиральных боранов. Реакция гидроборирования
подробно рассмотрена в гл.5. В результате
окисления образующихся при присоединении
боранов к алкенам борорганических соединений
получаются спирты.
Кроме ди-3-пинанилборана можно использовать
также и моно-3-пинанилборан (R*BH2). В
настоящее время с помощью этих двух реагентов
можно успешно осуществлять синтезы многих
оптически активных спиртов (табл.8.3).
Таблица 8.3.
Исходные алкены |
Энантиомерный
избыток (%) |
|
R2*BH2 |
R*BH2 |
2-Метилалкены-1
|
5 - 30 |
1,5 |
цис-Алкены
|
76 - 98 |
20 - 24 |
транс-Алкены
|
13 |
70 - 92 |
Пространственно
затрудненные алкены (цис- и транс-) |
14 - 22 |
52 - 100 |
Из данных табл.8.3. видно, что R*BH2
более эффективен для транс-алкенов и
пространственно затрудненных цис-алкенов, тогда
как для пространственно незатрудненных
цис-алкенов лучше использовать R*BH2.
Это необходимо использовать при выборе реагента
для конкретного синтеза.
Кроме гидроборирования для асимметрического
синтеза на основе алкенов можно использовать
реакцию Михаэля - присоединения реагентов с
подвижным атомом водорода к активированной
двойной связи (см.гл.16). Распознающий хиральный
центр может или входить в состав одного из
реагентов, или быть представлен оптически
активным растворителем или катализатором,
например:
(B* = хинидин; природный алкалоид).
8.6.4. Асимметрический синтез
аминокислот
Очень эффективным оказался путь синтеза
оптически активных a -аминокислот через
медьорганические комплексы (Ю.Н.Белоконь, 1982).
Сначала оптически активный N-бензилпролин
превращают в амид реакцией с
орто-аминоацетофеноном. Затем полученный
продукт конденсируют с глицином (аминоуксусной
кислотой) в присутствии солей меди (II) и в
результате получают медный комплекс LIX, в котором
СН2-группа (на схеме выделена) обладает
подвижным водородом. При альдольной конденсации
с участием этой группы получают a -амино-b
-гидроксикислоты, а при алкилировании этой
группы - разнообразные аминокислоты высокой
оптической чистоты.
Энантиомерные избытки в таком синтезе
достигают 97-100%.
8.6.5. Синтезы в хиральных средах
Если реагенты ахиральны, но один из них
прохирален, то в оптически активных средах могут
происходить асимметрические синтезы
энантиоселективного типа. Например, при действии
магнийорганических соединений на кетоны в
присутствии эфиров винной кислоты один из
энантиомерных спиртов получается, хотя и в
небольшом (э.и. = 2,5%), но все же в избытке. При
циклизации 2-аллилфенолов в b -пинене (оптически
активный растворитель) э.и. составил 12,5%.
Более того, если один реагент хирален, но
вводится в реакцию в виде рацемической смеси, то
в оптически активном растворителе один из
энантиомеров хирального реагента реагирует
быстрее другого, что приводит к оптически
активному продукту, например:
Молекулы оптически активного растворителя [(+)
2,3-диметоксибутана] в силу пространственных
причин образуют более прочные сольваты с одной
из двух энантиомерных форм магнийорганического
соединения. Сольваты левой и правой форм
субстрата относятся друг к другу как
диастереомеры, и поэтому возникает различие в
скоростях их реакции с СО2. Еще раз
подчеркнем, что энантиомеры могут быть
дифференцированы только с помощью оптически
активных веществ, в данном случае - с помощью
оптически активного растворителя.
Асимметрические синтезы проводятся также в
хиральных (холестерических) жидких кристаллах.
Например, таким путем можно осуществить синтез a
-аминокислот с невысокой оптической чистотой.
8.6.6. "Абсолютный" асимметрический
синтез
"Абсолютным" асимметрическим синтезом
называется такой асимметрический синтез,
который осуществляется в отсутствие
асимметрических химических реагентов, в том
числе действующих в качестве катализаторов.
Означает ли это, что в данном случае
энантиомерные конфигурации образуются в
неравных количествах без всякого
асимметризующего агента? Вовсе нет.
"Абсолютный" асимметрический синтез
отличается от обычных асимметрических синтезов,
рассмотреных выше, лишь тем, что в нем
используется физический асимметрический агент,
например, циркулярно поляризованный свет.
Следовательно, и в этом случае Правое и Левое
может отличить только хиральный агент
(физический), взятый в своей "правой" или
"левой" форме, и термин "абсолютный" не
должен вводить в заблуждение по поводу
обязательного условия - наличия
асимметрического фактора.
"Абсолютный" асимметрический синтез уже
давно привлекает к себе особое внимание ученых,
прежде всего проблемой возникновения оптически
активных молекул на Земле в первоначальных
абиогенных условиях. Одна из гипотез состоит в
предположении, что причиной возникновения
первоначальных оптически активных соединений
был циркулярно-поляризованный свет, т.к. такая
поляризация возникает при отражении
естественного света от водных поверхностей.
В лабораторных условиях первые синтезы такого
типа были осуществлены в начале 1930-х годов.
Например, при освещении рацемического
диметиламида a -азидопропионовой кислоты СН3СН(N3)CONMe2
циркулярно-поляризованным светом наблюдалась
преимущественная деструкция одного из
энантиомеров, и остаток приобретал оптическую
активность (асимметрическая деструкция). В 1970-х
годах с помощью циркулярно-поляризованного
света были получены гелицены в оптически
активной форме, например:
Величина энантиомерного избытка при
фотохимических асимметрических синтезах
зависит от того, насколько сильно отличаются
между собой коэффициенты поглощения правого и
левого циркулярно-поляризованного света данным
веществом.
В последнее время используют
циркулярно-поляризованное лазерное излучение.
Таким путем из замещенных тропонов (LX) были
получены бициклические кетоны LXI.
Известны также "абсолютные"
асимметрические синтезы в твердой фазе, причиной
которых является воздействие энантиоморфной
кристаллической решетки. Например, при
бромировании парами брома энантиоморфных
кристаллов халкона (LXII) происходит
транс-присоединение брома по двойной связи и
получаются два энантиомера
8.6.7. Асимметрическая индукция
аксиальной и планарной хиральности
Выше мы рассматривали асимметрические реакции,
в которых возникал хиральный центр под
воздействием другого хирального центра
(например, из диастереотопных карбонильных
соединений образовывались диастереомерные
спирты; раздел 8.6.2). Известны также примеры, когда
хиральный центр индуцирует хиральную ось или
хиральную плоскость.
Так, наиболее распространенным методом синтеза
аксиально хиральных алленов в оптически
активной форме является переход от
пропаргильных соединений с хиральным центром.
Например, при восстановлении тозилатов
гидридами:
Асимметрическую индукцию планарной
хиральности можно проиллюстрировать на примере
синтеза оптически активного транс-циклооктена:
|