Планарно-хиральные карбонильные и гидроксильные производные [2.2]парациклофана в регио- и стереоселективных реакциях тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

I. Введение

II. Регио- и стереоселективные реакции в ряду [2.2]парациклофана (литературный обзор) 6 II.1. Региоселективность реакций электрофильного замещения в ряду

2.2]парациклофана

И.2. Термическая изомеризация дизамещенных [2.2]парациклофанов

11.3. Региоселективность реакций металлирования производных [2.2]парациклофана

11.4. Стереоселективные реакции производных [2.2]парациклофана

III. Планарно-хиральные карбонильные и гидроксильные производные [2.2]парациклофана в регио- и стереоселективных реакциях (обсуждение результатов)

III. 1. Стереоселективность реакций аллилборирования карбонильных производных [2.2]парациклофана

III.2. Аллилборные эфиры ряда [2.2]парациклофана в качестве реагентов асимметрического аллилборирования альдегидов

Ш.З. Регио- и стереоселективные реакции [2.2]парациклофан-4,7-хинона с триаллилбораном и Li-органическими реагентами

111.4. Необычные перегруппировки при дегидратации цис-4,7-дизамещенных-4,7-Дигидрокси-4,7-дигидро[2.2]парациклофанов: стереоселективное образование планарно-хиральных циклогексадиенонов

111.5. Синтез новых лигандов на основе [2.2]парациклофан-4,7-хинона

У. Выводы

1. Впервые изучены реакции триаллилборана с карбонильными производными [2.2]парациклофана, при этом: а. Найдено, что стереоселективность аллилборирования 4-формил[2.2]парациклофана зависит от соотношения реагентов и их концентрации (de 0-75%), тогда как аллилборирование 4-ацетил[2.2]парациклофана и 4-гидрокси-5-формил[2.2]парациклофана протекает стереоспецифично вне зависимости от условий проведения реакции и соотношения реагентов. С высокими выходами получены диастереомерно-чистые гомоаллильные спирты ряда [2.2]парациклофана и определены их конфигурации. Установлено, что при аллилборировании монозамещенных карбонильных производных [2.2]парациклофана (/?)-конфи гураци и, преимущественно образуются спирты (Я,/^-конфигурации. б. Показана принципиальная возможность применения полученных гомоаллильных спиртов в качестве возвращаемых вспомогательных реагентов асимметрического аллилборирования (на примере бензальдегида (ее 18 %) и 4-формил[2.2]парациклофана (de 50%)).

2. Впервые показана возможность использования 4-гидрокси[2.2]парациклофана в качестве хирального возвращаемого реагента асимметрического аллилборирования альдегидов (на примере бензальдегида, ее 60%). С этой целью усовершенствована методика расщепления рацемического 4-гидрокси[2.2]парациклофана и найдены условия селективного получения диаллилборината и аллилбороната на основе его энантиомеров.

3. Впервые изучены реакции присоединения триаллилборана и литийорганических реагентов к [2.2]парациклофан-4,7-хинону, при этом: а. Усовершенствована методика синтеза [2.2]парациклофан-4,7-хинона и впервые получены его энантиомеры: (-ь)-(5')-[2.2]парациклофан-4,7-хинон (ее > 98%) и (-)-(7?)-[2.2]парациклофан-4,7-хинон (ее > 99 %). б. Найдены условия, при которых реакции [2.2]парациклофан-4,7-хинона с А113В и Li-органическими реагентами протекают регио- и стереоспецифично (de > 99%), с образованием соответствующих умс-4,7-дизамещенных-4,7-дигидрокси-4,7-дигидро[2.2]парациклофанов с эяЭо-ориентацией гидроксильных групп.

4. Изучена кислотная дегидратация 4,7-дизамещенных-4,7-дигидро-4,7-дигидрокси[2.2]парациклофанов. Найдено, что при дегидратации диолов с алкильными или аллильными заместителями протекают перегруппировки, основными продуктами которых являются соответствующие циклогексадиеноны с оршо - ее м их и по и д н ы м расположением связей (de = 100%), тогда как изомерные им фенолы образуются только в небольших количествах. При дегидратации в тех же условиях диолов с арильными заместителями в результате регио- и стереоспецифичной перегруппировки образуются циклогексадиеноны с пара-семихиноидным расположением связей (de > 99%).

5. Регио- и стереоспецифичным (de > 99%) присоединением к энантиомерам [2.2]парациклофан-4,7-хинона ариллитиевых реагентов, имеющих в орто-положении N- или О-содержащие функциональные группировки, синтезированы ^wc-бифункциональные г/и<?-4,7-диарилзамещенные-4,7-дигидро-4,7-дигидрокси[2.2]парациклофаны. Показано, что данные соединения могут быть использованы в качестве хиральных лигандов в реакции каталитического асимметрического присоединения диэтилцинка к бензальдегиду (ее 71%).

1. С. J. Brown, А. С. Farthing, Nature, 1949,164, 915.

2. Н. Hopf, С. Marquard, "Strain Release in Aromatic Molecules: the 2n. Cyclophanes", series C: Mathematical and physical ser., Ed. by A. de Meijere and S. Blechert, "Strain and Its Implications in Organic Chemistry", Dordrecht: Kluver, 1989, 273, 297-332.

3. F. Vogtle, Cyclophane chemistry. Chichester: Willey, 1993, 71-112.

4. D. J. Cram, N. L. Allinger, J. Am. Chem. Soc., 1955, 77, 6289-6294.

5. O. Weigang, Jr., M. Nugent, /. Am. Chem. Soc., 1969, 91,4555-4556.

6. A. Cipiciani, F. Fringuelli, O. Piermatti, F. Pizzo, R. Ruzziconi, J. Org. Chem., 2002, 67, 2665-2670 и цитируемая в ней литература.

7. S. Tanji, A. Ohno, I. Sato, К. Soal, Org. Lett., 2001, 3, 287-289 и цитируемая в ней литература.

8. Н. Amii, Y. Hatamoto, М. Seo, К. Uneyama, J. Org. Chem., 2001, 66, 7216-7218, и цитируемая в ней литература.

9. L. I. Trakhtenberg, G. N. Gerasimov, L. N. Alexsandrova, Potapov V. К., Radiation Physics and Chemistry, 2002, 65, 479-485.

10. E. L. Popova, V. I. Rozenberg, Z. A. Starikova, S. Keuker-Baumann, H.-S. Kitzerov, H. Hopf, Angew. Chem., 2002,114, 3561-3564 и цитируемая в ней литература.

11. S. Lober, В. Ortner, L. Bettinetti, H. Hubner, P. Gmeiner, Tetrahedron: Asymm., 2002,13, 2303-2310 и цитируемая в ней литература.

12. X.-W. Wu, Ке Yuan, W. Sun, M.-J. Zhang, X.-L. Hou, Tetrahedron: Asymm., 2003, 14, 107-112 и цитируемая в ней литература.

13. Н. J. Reich, D. J. Cram, J. Am. Chem. Soc., 1969, 91, 3527-3533.

14. J. Lahann, H. Hocker, R. Langer, Angew. Chem. Int. Ed. Engl, 2001, 40, 726-728.

15. D. J. Cram, H. P. Fischer, J. Org. Chem., 1965, 30, 1815-1819.

16. Y. L. Yeh, W. F. Gorham, J. Org. Chem., 1969, 34, 2366-2370.

17. В. А. Никаноров, В. Г. Харитонов, Е. В. Яценко, Д. П. Крутько, М. В. Галахов, С. О. Якушин, В. В. Микулыиина, В. И. Розенберг, В. Н. Гурышев, В. П. Юрьев, О. А. Реутов, Изв. АН СССР Сер. хим., 1992, 1837-1843.

18. Н. J. Reich, D. J. Cram, J. Am. Chem. Soc., 1969, 91, 3505-3516 и цитируемая в ней литература.

19. Н. J. Reich, К. Е. Yelm,, J. Org. Chem., 1991, 56, 5672-5679.

20. A. Pelter, B. Mootoo, A. Maxwell, A. Reid, Tetrahedron Lett., 2001, 42, 8391-8394.

21. A. Marchand, A. Maxwell, B. Mootoo, A. Pelter, A. Reid, Tetrahedron, 2000, 56, 7331-7338.

22. X.-W. Wu, X.-L. Hou, L.-D. Dai, J. Tao, B.-X. Cao, J. Sun, Tetrahedron: Asymm., 2001,12, 529-532.

23. E. A. Truesdale, D. J. Cram, J. Org. Chem., 1980, 45, 3974-3981.

24. H. Zitt, I. Dix, H. Hopf, P. G. Jones, Eur. J. Org. Chem., 2002,14, 2298-2307.

25. A. Pelter, R. A. N. C. Crump, H. Kidwell., Tetrahedron: Asymm., 1997, 8, 38733880.

26. Д. Ю. Антонов, "Синтез новых хиральных бифункциональных арил2.2.парациклофанов", 2002, дипломная работа, Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова, Кафедра химии и технологии элементоорганических соединений.

27. Вейганд-Хильгетаг, Методы эксперимента в органической химии, Химия Москва, 1968, 150-153.

28. D. J. Cram, А. С. Day, /. Org. Chem., 1966, 31, 1227-1232.

29. V. Rozenberg, V. Kharitonov, D. Antonov, E. Sergeeva, A. Aleshkin, N. Ikonnikov, S. Orlova, Yu. Belokon', Angew. Chem. Int. Ed. Engl, 1994, 33, 91-92.

30. G. Casiraghi, G. Casnati, G. Puglia, G. Sartori, G. Terenghi., J. Chem. Soc., Perkin Trans. I,1980, 1862-1865.

31. V. I. Rozenberg, D. Yu. Antonov, R. P. Zhuravsky, E. V. Vorontsov, V. N. Khrustalev, V. N. Ikonnikov, Yu. N. Belokon', Tetrahedron: Asymm., 2000, 11, 2683-2693.

32. R. Ruzziconi, O. Piermatti, G. Ricci, D. Vinci, Synlett, 2002, 5, 747-750.

33. R. Yanada, M. Higashikawa, Y. Miwa, T. Taga, F.Yoneda, Tetrahedron: Asymm., 1992, 3, 1387-1390.

34. V. Rozenberg, T. Danilova, E. Sergeeva, E. Vorontsov, Z. Starikova, K. Lysenko, Yu. Belokon', Eur. J. Org. Chem., 2000, 3295-3303.

35. R. Martin, Org. Prep. Proced. Int., 1992,24, 369-435.

36. V. Rozenberg, T. Danilova, E. Sergeeva, E. Vorontsov, Z. Starikova, A. Korlyukov, H. Hopf, Eur. J. Org. Chem., 2002, 468-477.

37. H. J. Reich, D. J. Cram, J. Am. Chem. Soc., 1967, 89, 3078.

38. H. J. Reich, D. J. Cram, J. Am. Chem. Soc., 1969, 91, 3517-3526.

39. P. J. Pye, K. Rossen, R. A. Reamer, N. N. Tsou, R. P. Volante, P. J. Reider, J. Am. Chem. Soc., 1997,119, 6207-6208.

40. M. J. Burk, W. Hems, D. Herzberg, C. Mallan, A. Zanotti-Gerosa, Org. Lett., 2000, 2,4173-4176.

41. A. Zanotti-Gerosa, Ch. Malan, D. Herzberg, Org. Lett., 2001, 3, 3687-3690.

42. Д. Ю. Антонов, E. В. Сергеева, E. В. Воронцов, В. И. Розенберг, Изв. АН СССР Сер. хим., 1997,11, 2001-2004.

43. D. С. Braddock, I. D. MacGlip, В. G. Perry, J. Org. Chem., 2002, 67, 8679-8681.

44. V. I. Rozenberg, D. Yu. Antonov, R. P. Zhuravsky, E. Y. Vorontsov, Z. A. Starikova, Tetrahedron Lett., 2003, 44, 3801-3804.

45. H. Hopf, D. G. Barret, Liebigs. Ann., 1995, 2, 449-451.

46. T. Focken, H. Hopf, Y. Sniecksus, I. Dix, P. Jones, Eur. J. Org. Chem., 2001, 22212228.

47. A. Cipiciani, F. Fringuelly, V. Manicini, O. Piermatti, F. Pizzo, /. Org. Chem., 1997, 62, 3744-3747.

48. F. Fringuelly, O. Piermatti, F. Pizzo, R. Ruzziconi, Chem. Lett., 2000, 38-39.

49. H. Hopf, S. Sankararaman, I. Dix, P. Jones, H. Alt, A. Licht, Eur. J. Inorg. Chem., 2002, 1, 123-131.

50. V. Sniecksus, Chem. Rev., 1990, 90, 880-993.

51. X.-L. Hou, X.-W. Wu, L.-X. Dai, A.-J. Tao, B.-X. Cao, J. Sun, Chem. Comm., 2000, 1195-1196.

52. C. Bolm, K. Wenz, G. Raabe, J. Organomet. Chem. 2002, 662, 23-33.

53. P. Beak, A. I. Meyers, Acc. Chem. Res., 1986, 120, 1825-1828.

54. Ж. А. Мамырбекова, И. А. Бекро, С. А. Солдатова, E. А. Агеев, В. H. Гурышев, А. Т., Солдатенков, Фарм. химия, 1994, 52-54.

55. D. J. Cram, F. L. Harris, Jr., J. Am. Chem. Soc., 1967, 89, 4642.

56. H. Falk, P. Reich-Rohrwig, K. Schlogl, Tetrahedron, 1970, 26, 511-527.

57. S. Dahmen, S. Brase, Tetrahedron: Asymm., 2001,12, 2845-2850.

58. V. I. Rozenberg, Т. I. Danilova, E. V. Sergeeva, I. A. Shouklov, Z. A. Starikova, H. Hopf, K. Kuhlein, Eur. J. Org. Chem., 2003, 2, 432-440.

59. E. V. Sergeeva, V. I. Rozenberg, E. V. Vorontsov, Т. I. Danilova, Z. A. Starikova, A. I. Yanovsky, Yu. N. Belokon', H. Hopf, Tetrahedron: Asymm., 1996, 7, 3445-3454.

60. D. Yu. Antonov, Yu. N. Belokon', N. S. Ikonnikov, S. A. Orlova, A. P. Pisarevsky, N. I. Raevski, V. I. Rozenberg, E. V. Sergeeva, Yu. T. Struchkov, E. V. Yorontsov, J. Chem. Soc., Perkin Trans. I, 1995, 1873-1879.

61. A. Pelter, H. Kidwell, R. A. N. C. Crump, J. Chem. Soc. Perkin Trans. I, 1997, 31373139.

62. J. L. Marshall, L. Hall, Tetrahedron, 1981, 37, 1271-1275.

63. Y. Yamamoto, N. Asao, Chem. Rev., 1993, 93, 2222-2237 и цитируемая в ней литература.

64. М. Reddy, Н. Broun, P. Ramachandran, J. Organomet. Chem. 2001, 624, 239-243 и цитируемая в ней литература.

65. Т. Arnauld , A. Barret, R. Seifred, Tetrahedron Lett., 2001, 7891-7901 и цитируемая в ней литература.

66. Yu. N. Bubnov, Pure&Appl Chem., 1987, 59,. 895-906.

67. R. W. Hoffmann,Риге &Appl Chem., 1988, 60, 1123-1130.

68. N. Ikeda, J. Aroi, H. Yamamoto, J. Am. Chem. Soc. 1986, 108,483-486.

69. W. R. Roush, L. K. Hoong, M. A. J. Palmer, J. Ch. Park, J. Org. Chem. 1990, 55, 4109-4117.

70. W. R. Roush, L. B. Banafi, J. Am. Chem. Soc., 1998, 110, 3979-3982.

71. Ю. H. Бубнов, Дис. докт. хим. наук, Ин-т органической химии РАН, 1983, 100110.

72. Ж. А. Мамырбекова, Дисс. канд. хим. наук, Университет дружбы народов им. П. Лумумбы, Москва, 1994, 106.

73. Общая Органическая Химия, Химия, Москва, 1984, 6, 510-511.

74. V. Rozenberg, N. Dubrovina, E. Vorontsov, E. Sergeeva, Yu. Belokorf, Tetrahedron: Asymm., 1999, 10, 511-517.

75. V. Rozenberg, N. Dubrovina, E. Sergeeva, D.Antonov, Yu. Belokon, Tetrahedron: Asymm., 1998, 9, 653-656.

76. Isumi Т., Hinada Т., Jacqueline Seyden-Penne // "Chiral auxiliaries and ligands in asymmetric synthesis", John Wiley&Sons, Inc., 1995, 268-282.

77. S. Thormeier, B. Carboni, D. Kaufmann, J. Organomet. Chem., 2002, 657, 136-145.

78. A. Cipiciani, F. Bellezza, F. Fringuelli, M. G. Silvestrini, Tetrahedron Asymm., 2001, 12, 2277-2281.

79. A. Cipiciani, F. Fringuelli, V. Mancini, O. Piermatti, A. M. Scappini, R. Ruzziconi, Tetrahedron, 1997, 53, 11853.

80. C. Schulz, H. Hopf, C. Syldatk, M. Pietzsch, Eur. J. Org. Chem, 1998,1441.

81. H. A. Staab, W Rebafka, Chem. Ber., 1977,110, 333-3550.

82. R. Gleiter, W. Scheufer, H. A. Staab, Chem. Ber., 1988,121, 1257-1264.

83. A. K. Wisor, L. Czuchajowski, Theor. Chim. Acta, 1988, 74, 445-461.

84. H. A. Staab, G. Knaus, H.-E. Henke, C. Rrieger, Chem. Ber., 1983,116, 2785-2807.

85. H. A. Staab, R. Reimann-Haas, P. Ulrich, C. Krieger, Chem. Ber., 1983, 116, 28082826.

86. Б. M. Михайлов, Г. С. Тер-Саркисян, Н. А. Николаева, Изв. АН СССР, Сер. хим., 1968, 541-548.

87. Г. С. Тер-Саркисян, Н. А. Николаева, В. Г. Киселев, Б. М. Михайлов, ЖОХ, 1971, 41, 152-158.

88. Н. М. Crawford, /. Am. Chem. Soc., 1939, 61, 3310.

89. L. J. Smith, H. H. Hoehn, J. Am. Chem. Soc., 1939, 61, 2619.

90. J. McKinley, A . Aponick, J. C. Raber, Ch. Fritz, D. Montgomery, С. T. Wigal, J. Org. Chem., 1997, 62, 4874-4876.

91. Liotta D., Saindane M„ Barnum, C. /. Org. Chem., 1997, 81, 3369.

92. Alonso, F.; Yus, M., Tetrahedron, 1992, 48, 2709-2774, и цитируемая в ней литература.

93. A. Rieker, G. Henes, Tetrahedron Letters, 1968, 34, 3775-3778.

94. E. Schinzel, F. Wessely, Monatsch., 1955, 86, 912-923.

95. E. Miiller, "Methoden der Organischen Chemie" (Houben-Weyl), Pittsbutgh PA USU, 122 Tallelen; Georg Thieme Verlag, Stuttgart // Ch. Grundmann, Chinone I, 1977, 7{3a), 651.

96. M. Takeshita, H. Tsuzuki, M. Tashiro, Bull. Chem. Soc. Jpn., 1992, 65, 2076-2082.

97. Ed. Burgi H.-B.,Dunitz J. D., Structure Correlation, VCH, Weinheim-New York, 1994, 2, 768.

98. H. M. Crowford, M. Lumpkin, M. McDonald, J. Am. Chem. Soc., 1952, 74,4087.

99. В. А. Коптюг, "Карбакатионы Строение и реакционная способность", Москва, Наука, 2002, и цитируемая в ней литература.

100. У. I. Rozenberg, V. A Nikanorov, V. I. Bakhmutov, О. A. Reutov, J. Organomet. Chem. 1986, 351-362.

101. К. Krohn, H. Rieger, H. Hopf, D. Barrett, P.G. Jones, D. Doring, Chem. Ber., 1990, 123, 1729-1732.

102. D. J. Cram, J. M. Cram, Acc. Chem. Res., 1971, 4, 204.

103. D. J. Cram, R. C. Helgeson, D. Lock, L. A. Singer, J. Am. Chem. Soc., 1966, 88, 1324.

104. M. H. Delton, R. E. Gilman, D. J. Cram, J. Am. Chem. Soc., 1971, 93, 2329.