Макролактонизация шиины - Shiina macrolactonization

Макролактонизация шиины (или же Лактонизация шиины) является органическим химическая реакция который синтезирует циклические соединения с использованием ароматических карбоновых ангидриды кислот в качестве дегидратация конденсация агенты. В 1994 году проф. Исаму Шиина (Токийский университет науки, Япония) сообщили о методе кислотной циклизации с использованием Кислота Льюиса катализатор,[1][2] а в 2002 г. - базовая циклизация с использованием нуклеофильных катализатор.[3][4]

Механизм

Медленное добавление гидроксикарбоновых кислот (секокислоты) в систему, содержащую ароматические карбоновые кислоты. ангидрид кислоты и катализатор дает соответствующие лактоны (циклический сложные эфиры ) с помощью процесса, показанного на следующем рисунке. При кислой макролактонизации Shiina используются кислотные катализаторы Льюиса, в то время как нуклеофильные катализаторы используются для Макролактонизация шиины в базовых условиях.

Макролактонизация Shiina с использованием катализатора кислоты Льюиса

В кислой реакции 4-трифторметилбензойный ангидрид (TFBA) в основном используется в качестве агента дегидратационной конденсации. Сначала кислотный катализатор Льюиса активирует TFBA, а затем карбоксил группа в секо кислота реагирует с активированным TFBA с образованием смешанного ангидрида (MA) один раз. Затем карбонил группа, производная секокислоты в МА, селективно активируется и подвергается атаке гидроксил группа в секокислоте посредством внутримолекулярного нуклеофильного замещения. В то же время остаточная соль ароматической карбоновой кислоты, полученная из МА, действует как депротонирование агент, заставляющий циклизацию прогрессировать и производить желаемый лактон. Чтобы уравновесить реакцию, каждый TFBA принимает атомы одной молекулы воды из своего исходного материала, т.е. гидроксикарбоновой кислоты, а затем превращается в две молекулы 4-трифторметилбензойной кислоты в конце реакции. Поскольку катализатор на основе кислоты Льюиса воспроизводится в конце реакции, требуется лишь небольшая часть катализатора по сравнению с исходным материалом для продвижения реакции.

Макролактонизация Shiina с использованием нуклеофильного катализатора

В основной реакции 2-метил-6-нитробензойный ангидрид (MNBA ) в основном используется в качестве агента конденсации дегидратации.[5] Во-первых, нуклеофильный катализатор действует на MNBA с образованием активированного ацилкарбоксилата. Реакция карбоксильной группы в секокислоте с активированным ацилкарбоксилатом дает соответствующий МА таким же образом, как и в кислой реакции. Затем нуклеофильный катализатор избирательно действует на карбонильную группу, полученную из секокислоты в МА, снова с образованием активированного ацилкарбоксилата. Гидроксильная группа в секо-кислоте атакует свою молекулу-хозяин посредством внутримолекулярного нуклеофильного замещения, и в то же время карбоксилат-анион, полученный из 2-метил-6-нитробензойной кислоты, действует как агент депротонирования, способствуя развитию циклизации и производя желаемый лактон. Чтобы сбалансировать реакцию, каждый MNBA принимает атомы одной молекулы воды из своего исходного материала, превращаясь в две молекулы аминовой соли 2-метил-6-нитробензойной кислоты и, таким образом, прекращая реакцию. Поскольку нуклеофильный катализатор воспроизводится в конце реакции, требуются только небольшие стехиометрические количества.

Подробности

Все процессы макролактонизации шиины состоят из обратимые реакции, за исключением последней ступени циклизации. На первой стадии реакции смешанный ангидрид (МА) образуется быстро в мягких условиях; на втором этапе более быстрая циклизация МА предотвращает увеличение концентрации МА. Чтобы максимизировать этот эффект градиента концентрации, исходный материал, то есть гидроксикарбоновая кислота (секокислота), медленно подается в систему с водитель шприца. Когда секокислота добавляется в систему понемногу с помощью шприца, весь реагент быстро превращается в МА; затем МА немедленно расходуется на реакцию циклизации. Как только что описано, концентрация МА остается низкой на протяжении реакции макролактонизации Шиина. Следовательно, скорость производства мономера очень высока.

Ангидриды ароматических карбоновых кислот используются в качестве агентов дегидратационной конденсации не только для внутримолекулярная реакция гидроксикарбоновых кислот, но также для межмолекулярный реакция карбоновых кислот со спиртами (Этерификация шиины ). Обе эти внутримолекулярные и межмолекулярные реакции используются для искусственного синтеза различных натуральные продукты и фармакологически активные соединения,[6][7] как реакция карбоновой кислоты с амин производит амид или пептид.[8]

В кислых реакциях катализаторы кислоты Льюиса, такие как трифлаты металлов, проявляют высокую активность, а в основных реакциях - 4-диметиламинопиридин (DMAP ), N-оксид 4-диметиламинопиридина (DMAPO) и 4-пирролидинопиридин (PPY).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Shiina, I .; Мукаяма, Т. (1994). «Новый метод получения макролидов из ω-гидроксикарбоновых кислот». Chem. Lett. 23 (4): 677–680. Дои:10.1246 / cl.1994.677.
  2. ^ Шиина, И. (2004). «Эффективный метод синтеза сложных эфиров карбоновых кислот и лактонов с использованием замещенных бензойных ангидридов с кислотными катализаторами Льюиса». Тетраэдр. 60 (7): 1587–1599. Дои:10.1016 / j.tet.2003.12.013.
  3. ^ Shiina, I .; Кубота, М .; Ибука, Р. (2002). «Новая и эффективная макролактонизация ω-гидроксикарбоновых кислот с использованием 2-метил-6-нитробензойного ангидрида (MNBA)». Tetrahedron Lett. 43 (42): 7535–7539. Дои:10.1016 / S0040-4039 (02) 01819-1.
  4. ^ Shiina, I .; Кубота, М .; Oshiumi, H .; Хашизуме, М. (2004). «Эффективное использование бензойного ангидрида и его производных для синтеза сложных эфиров карбоновых кислот и лактонов: мощный и удобный метод смешанного ангидрида, продвигаемый основными катализаторами». J. Org. Chem. 69 (6): 1822–30. Дои:10.1021 / jo030367x. PMID  15058924.
  5. ^ Shiina, I .; Umezaki, Y .; Курода, Н .; Iizumi, T .; Nagai, S .; Като, Т. (2012). «MNBA-опосредованное образование β-лактона: механистические исследования и применение для асимметричного полного синтеза тетрагидролипстатина». J. Org. Chem. 77 (11): 4885–901. Дои:10.1021 / jo300139r. PMID  22553899.
  6. ^ Шиина, И. (2007). «Полный синтез природных 8- и 9-членных лактонов: последние достижения в формировании кольца среднего размера». Chem. Ред. 107 (1): 239–273. Дои:10.1021 / cr050045o. PMID  17212476.
  7. ^ Шиина, И. (2014). «Приключенческое синтетическое путешествие с MNBA от химии реакций до полного синтеза натуральных продуктов». Бык. Chem. Soc. Jpn. 87 (2): 196–233. Дои:10.1246 / bcsj.20130216.
  8. ^ Shiina, I .; Ushiyama, H .; Yamada, Y .; Kawakita, Y .; Наката, К. (2008). «4- (Диметиламино) пиридин N-оксид (DMAPO): эффективный нуклеофильный катализатор в реакции пептидного связывания с 2-метил-6-нитробензойным ангидридом». Chem. Азиат Дж. 3 (2): 454–61. Дои:10.1002 / asia.200700305. PMID  18219641.

внешняя ссылка

  • Shiina, I .; Hashizume, M .; Yamai, Y .; Oshiumi, H .; Shimazaki, T .; Takasuna, Y .; Ибука, Р. (2005). «Энантиоселективный полный синтез окталактина А с использованием асимметричных альдольных реакций и быстрой лактонизации с образованием кольца среднего размера». Chem. Евро. Дж. 11 (22): 6601–6608. Дои:10.1002 / chem.200500417. PMID  16118824.
  • Schweitzer, D .; Kane, J. J .; Strand, D .; McHenry, P .; Теннисвуд, М .; Хелквист, П. (2007). «Полный синтез иеджималида B. Применение макролактонизации шиины». Орг. Lett. 9 (22): 4619–4622. Дои:10.1021 / ol702129w. PMID  17915890.
  • М. В. Хойнацка, Р. А. Батей (2018). «Полный синтез (+) - Прунустатина A: использование органо-трифторборат-опосредованного пренилирования и этерификации Shiina MNBA и макролактонизации для предотвращения конкурирующей ускоренной трансэтерификации с эффектом Торпа-Ингольда». Орг. Lett. 20 (18): 5671–5675. Дои:10.1021 / acs.orglett.8b02396. PMID  30160125.
  • Xu, S .; Held, I .; Kempf, B .; Mayr, H .; Steglich, W .; Зипсе, Х. (2005). «Катализируемое DMAP ацетилирование спиртов - исследование механизма (DMAP = 4- (диметиламино) пиридин)». Chem. Евро. Дж. 11 (16): 4751–4757. Дои:10.1002 / chem.200500398. PMID  15924289.