АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ

Асимметрический синтез

АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ

На реакциях присоединения к двойным связям основаны, в частности, асимметрические синтезы. Ярким примером является гидроборирование алкенов путем присоединения хиральных боранов. В ходе последующего окисления продуктов данной реакции получаются соответствующие спирты с почти 100%-ной оптической чистотой:

Рисунок 1.

$R*$ = пинанил-3

Рисунок 2.

В данной реакции к двойной связи присоединяется ди-3-пинанилборан $(R*2BH)$, однако вместо него можно использовать моно-3-пинанилборан $(R*BH_2)$. С помощью этих реагентов в настоящее время синтезируются многие оптически активные спирты (табл.1).

Рисунок 3. Условия синтеза оптически активных спиртов. Автор24 – интернет-биржа студенческих работ

По данным табл.1 моно-3-пинанилборан является более подходящим реагентом для транс-алкенов и пространственно-затрудненных алкенов. В остальных случаях подходит ди-3-пинанилборан.

Асимметрический синтез аминокислот

Оптически активные $\alpha$-аминокислоты эффективно синтезируются с использованием медьорганических комплексных соединений. Энантиомерные избытки в данном случае составляют 97 – 100%. Данный метод был предложен Ю.Н. Белоконем в 1982 г.:

Рисунок 4.

В данной реакции оптически активный $N$-бензилпролин взаимодействуя с орто-аминоацетофеноном превращается в соответствующий амид.

Полученный продукт конденсируется с аминоуксусной кислотой (глицином) в присутствии солей двухвалентой мели с образованием комплексного соединения, в котором метиленовая группа (выделена полужирным шрифтом) характеризуется наличием подвижного атома водорода.

В результате альдольной конденсации (верхняя стрелка) данного комплекса получается α-амино-$\beta$-гидроксикислота, а при алкилировании (нижняя стрелка) – соответствующие α-аминокислоты, обладающие высокой оптической чистотой.

Синтезы в хиральных средах

В случае, когда оба реагента ахиральны. но один из них обладает прохиральностью, в оптически активных средах происходят асимметрические реакции энантиоселективного типа. В качестве примера можно привести действие магнийорганических соединений на кетоны в присутствии эфиров винной кислоты:

Рисунок 5.

Если же один из реагентов хирален, но вступает в реакцию в виде рацемата, то в оптически активной среде скорость взаимодействия компонентов рацемической смеси будет различной. В результате образуется оптически активный продукт:

Рисунок 6.

В данной реакции в качестве оптически активного растворителя используется (+)2,3-диметоксибутан. Под действием пространственных эффектов этот растворитель образует с одной из энантиомерных форм рацемической смеси более прочные сольваты, чем с другой. Получающиеся сольваты по отношению друг к другу являются диастереомерами и поэтому скорость их взаимодействия с углекислым газом различна.

Замечание 1

В дополнение стоит отметить, что асимметрический синтез можно реализовать и в хиральных жидких кристаллах. Однако, оптическая частота конечного продукта будет не такой высокой.

Абсолютный асимметрический синтез

Абсолютным асимметрическим синтезом называется синтез в условиях отсутствия асимметрических реагентов, в том числе в отсутствие асимметрических катализаторов.

Данный вид синтеза отличается от рассмотренного ранее тем, что в нем в качестве фактора асимметрии выступает физическое воздействие на реакционную систему, например поляризованный свет (т.н.

фотохимический асимметрический синтез).

В качестве примера можно привести возникновение оптической активности рацемического диметиламида α-азидопропионовой кислоты под действием циркулярнополяризованного света:

Рисунок 7.

В зависимости от коэффициентов поглощения циркулярнополяризованного света компонентами рацемической смеси будет образовываться энантиомерный избыток право- или левовращающего изомера.

https://www.youtube.com/watch?v=ep0KQ5S1BcE

Также известны примеры абсолютного асимметрического синтеза в твердой фазе под действием энантиоморфной кристаллической решетки:

Рисунок 8.

Асимметрическая индукция аксиальной и планарной хиральности

В данном случае хиральный центр образует хиральную ось или хиральную плоскость в молекуле продукта реакции.

Примером образования хиральной оси может служить превращение пропаргильных соединений с хиральным центром в аксиально хиральные аллены:

Рисунок 9.

Примером образования планарной хиральности служит синтез оптически активного транс-циклооктена:

Рисунок 10.

Источник: https://spravochnick.ru/himiya/stereohimiya_soedineniy_ugleroda/asimmetricheskiy_sintez/

8.6.4. Асимметрический синтез аминокислот

АСИММЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ

Очень эффективнымоказался путь синтеза оптически активных-аминокислотчерез медьорганические комплексы(Ю.Н.Белоконь, 1982). Сначала оптическиактивный N-бензилпролин превращают вамид реакцией с орто-аминоацетофеноном.

Затем полученный продукт конденсируютс глицином (аминоуксусной кислотой) вприсутствии солей меди (II) и в результатеполучают медный комплекс LIX, в которомСН2-группа(на схеме выделена) обладает подвижнымводородом.

При альдольной конденсациис участием этой группы получают-амино--гидроксикислоты,а при алкилировании этой группы -разнообразные аминокислоты высокойоптической чистоты.

Энантиомерныеизбытки в таком синтезе достигают97-100%.

8.6.5. Синтезы в хиральных средах

Если реагентыахиральны, но один из них прохирален,то в оптически активных средах могутпроисходить асимметрические синтезыэнантиоселективного типа.

Например,при действии магнийорганическихсоединений на кетоны в присутствииэфиров винной кислоты один из энантиомерныхспиртов получается, хотя и в небольшом(э.и. = 2,5%), но все же в избытке.

Прициклизации 2-аллилфенолов в -пинене(оптически активный растворитель) э.и.составил 12,5%.

Более того, еслиодин реагент хирален, но вводится вреакцию в виде рацемической смеси, тов оптически активном растворителе одиниз энантиомеров хирального реагентареагирует быстрее другого, что приводитк оптически активному продукту, например:

Молекулы оптическиактивного растворителя [(+) 2,3-диметоксибутана]в силу пространственных причин образуютболее прочные сольваты с одной из двухэнантиомерных форм магнийорганическогосоединения.

Сольваты левой и правойформ субстрата относятся друг к другукак диастереомеры, и поэтому возникаетразличие в скоростях их реакции с СО2.

Еще раз подчеркнем, что энантиомерымогут быть дифференцированы только спомощью оптически активных веществ, вданном случае – с помощью оптическиактивного растворителя.

Асимметрическиесинтезы проводятся также в хиральных(холестерических) жидких кристаллах.Например, таким путем можно осуществитьсинтез -аминокислотс невысокой оптической чистотой.

8.6.6. “Абсолютный” асимметрический синтез

“Абсолютным”асимметрическим синтезом называетсятакой асимметрический синтез, которыйосуществляется в отсутствие асимметрическиххимических реагентов, в том числедействующих в качестве катализаторов.

Означает ли это, что в данном случаеэнантиомерные конфигурации образуютсяв неравных количествах без всякогоасимметризующего агента? Вовсе нет.

“Абсолютный” асимметрическийсинтез отличается от обычных асимметрическихсинтезов, рассмотреных выше, лишь тем,что в нем используется физическийасимметрический агент, например,циркулярно поляризованный свет.

Следовательно, и в этом случае Правоеи Левое может отличить только хиральныйагент (физический), взятый в своей”правой” или “левой” форме, итермин “абсолютный” не долженвводить в заблуждение по поводуобязательного условия – наличияасимметрического фактора.

“Абсолютный”асимметрический синтез уже давнопривлекает к себе особое вниманиеученых, прежде всего проблемойвозникновения оптически активныхмолекул на Земле в первоначальныхабиогенных условиях.

Одна из гипотезсостоит в предположении, что причинойвозникновения первоначальных оптическиактивных соединений былциркулярно-поляризованный свет, т.к.

такая поляризация возникает при отраженииестественного света от водных поверхностей.

В лабораторныхусловиях первые синтезы такого типабыли осуществлены в начале 1930-х годов.

Например, при освещении рацемическогодиметиламида -азидопропионовойкислоты СН3СН(N3)CONMe2циркулярно-поляризованным светомнаблюдалась преимущественная деструкцияодного из энантиомеров, и остатокприобретал оптическую активность(асимметрическая деструкция). В 1970-хгодах с помощью циркулярно-поляризованногосвета были получены гелицены в оптическиактивной форме, например:

Величина энантиомерногоизбытка при фотохимических асимметрическихсинтезах зависит от того, насколькосильно отличаются между собой коэффициентыпоглощения правого и левогоциркулярно-поляризованного света даннымвеществом.

В последнее времяиспользуют циркулярно-поляризованноелазерное излучение. Таким путем иззамещенных тропонов (LX) были полученыбициклические кетоны LXI.

Известны также”абсолютные” асимметрическиесинтезы в твердой фазе, причиной которыхявляется воздействие энантиоморфнойкристаллической решетки. Например, прибромировании парами брома энантиоморфныхкристаллов2халкона (LXII) происходит транс-присоединениеброма по двойной связи и получаются дваэнантиомера

Источник: https://studfile.net/preview/460252/page:20/

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: