Уги реакция - Ugi reaction

Уги реакция
Названный в честьИвар Карл Уги
Тип реакцииРеакция сцепления
Идентификаторы
Портал органической химииуги-реакция
RSC ID онтологииRXNO: 0000129

В Уги реакция это многокомпонентная реакция в органическая химия с участием кетон или же альдегид, амин, изоцианид и карбоновая кислота сформировать бис-амид.[1][2][3][4]Реакция названа в честь Ивар Карл Уги, которые впервые сообщили об этой реакции в 1959 году.

Реакция Уги

Реакция Уги экзотермический и обычно завершается в течение нескольких минут после добавления изоцианида. Высокие концентрации (0,5–2,0 М) реагентов дают самые высокие выходы. Полярный, апротический растворители, подобно DMF, хорошо работать. Тем не мение, метанол и этиловый спирт также успешно использовались. Эта некаталитическая реакция имеет высокий атомная экономика поскольку теряется только молекула воды, и химический выход в целом высокий. Опубликовано несколько обзоров.[5][6][7][8][9][10][11][12]

Поскольку продукты реакции являются потенциальными белковые миметики было много попыток разработать энантиоселективный Уги реакция,[13] первый успешный отчет которого был в 2018 году.[14]

Механизм реакции

Один правдоподобный механизм реакции изображено ниже:[15]

Подробный механизм Ugi

Амин 1 и кетон 2 сформировать я добываю 3 с потерей одного эквивалента воды. Обмен протонами с карбоновая кислота 4 активирует иминий ион 5 за нуклеофильное присоединение изоцианида 6 с концевым атомом углерода к нитрил ион 7. В этом промежуточном продукте происходит второе нуклеофильное присоединение с анионом карбоновой кислоты к 8. Последний шаг - это Мумия перестановка с переносом ацильной группы R4 от кислорода к азоту. Все стадии реакции обратимый за исключением перегруппировки Мумма, которая приводит в движение всю последовательность реакций.

В связанных Реакция Пассерини (без амина) изоцианид реагирует непосредственно с карбонильной группой, но другие аспекты реакции такие же. Эта реакция может происходить одновременно с реакцией Уги, выступая в качестве источника примесей.

Вариации

Комбинация компонентов реакции

Использование бифункциональных компонентов реакции значительно увеличивает разнообразие возможных продуктов реакции. Точно так же несколько комбинаций приводят к конструктивно интересным продуктам. Реакция Уги применялась в сочетании с внутримолекулярный Реакция Дильса-Альдера[16] в расширенной многоступенчатой ​​реакции.

Сама по себе реакция - это Реакция Уги – Улыбки с компонентом карбоновой кислоты, замененным на фенол. В этой реакции перегруппировка Mumm на последней стадии заменяется на Перестановка улыбок.[17]

Реакция Уги – Дильса – АльдераРеакция Уги – Улыбки
Реакция Уги – Дильса – АльдераРеакция Уги – Улыбки

Другая комбинация (с отдельной проработкой промежуточного звена Уги) - это комбинация с Реакция Бухвальда – Хартвига.[18] в Реакция Уги – Хека а Хек арил-арильная муфта происходит на втором этапе.[19]

Реакция Уги Бухвальда – ХартвигаУги, черт возьми, реакция
Реакция Уги – Бухвальда – Хартвига. [20]Реакция Уги – Хека [21]

Комбинация амина и карбоновой кислоты

Несколько групп использовали β-аминокислоты в реакции Уги для получения β-лактамов.[22]Этот подход основан на переносе ацила в перегруппировке Mumm с образованием четырехчленного кольца. Реакция протекает с умеренным выходом при комнатной температуре в метаноле с формальдегидом или различными арилальдегидами. Например, п-нитробензальдегид реагирует с образованием β-лактама с выходом 71% в соотношении 4: 1. диастереомерная смесь:

Пример использования реакции Уги для образования бета-лактама

Комбинация карбонильного соединения и карбоновой кислоты

Чжан и другие.[23] объединили альдегиды с карбоновыми кислотами и использовали реакцию Уги для создания лактамы различных размеров. короткий и другие.[24] приготовили гамма-лактамы из кетокислот на твердой основе.

Приложения

Химические библиотеки

Реакция Уги - одна из первых реакций, которая будет использоваться для разработки химических библиотек. Эти химические библиотеки представляют собой наборы соединений, которые можно тестировать повторно. Используя принципы комбинаторная химия, реакция Уги дает возможность синтезировать большое количество соединений за одну реакцию путем взаимодействия различных кетонов (или альдегидов), аминов, изоцианидов и карбоновых кислот. Затем эти библиотеки можно протестировать с ферментами или живыми организмами, чтобы найти новые активные фармацевтические вещества. Один из недостатков - отсутствие химического разнообразия продуктов. Использование реакции Уги в сочетании с другими реакциями увеличивает химическое разнообразие возможных продуктов.

Примеры комбинаций реакций Уги:

Фармацевтическая индустрия

Криксиван можно приготовить с помощью реакции Уги.[26]

Кроме того, многие из КаинС помощью этой реакции синтезируются анестетики -типа. Примеры включают лидокаин и бупивакаин.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Уги I, Мейр Р., Фетцер У, Штайнбрюкнер С. (1959). "Versuche mit Isonitrilen". Энгью. Chem. 71 (11): 386. Дои:10.1002 / ange.19590711110.
  2. ^ Уги I, Штайнбрюкнер C (1960). "Über ein neues Kondensations-Prinzip". Энгью. Chem. 72 (7–8): 267–268. Дои:10.1002 / ange.19600720709.
  3. ^ Уги, И. (1962). «Α-Добавление ионов иммония и анионов к изонитрилам, сопровождаемое вторичными реакциями». Angewandte Chemie International Edition на английском языке. 1 (1): 8–21. Дои:10.1002 / anie.196200081.
  4. ^ Болтьес А., Лю Х., Лю Х., Дёмлинг А (2017). «Многокомпонентная реакция Уги». Орг. Синтезатор. 94: 54–65. Дои:10.15227 / orgsyn.094.0054.
  5. ^ Уги I, Лобергер С., Карл Р. (1991). «Реакции Пассерини и Уги». Комплексный органический синтез. 2. Оксфорд: Пергамон. С. 1083–1109. ISBN  0-08-040593-2.
  6. ^ Уги I, Вернер Б, Дёмлинг А (2003). «Химия изоцианидов, их многокомпонентные реакции и их библиотеки» (PDF). Молекулы. 8: 53–66. Дои:10.3390/80100053. S2CID  53949436.
  7. ^ Банфи Л., Рива Р. (2005). «Реакция Пассерини». В Overman LE (ред.). Органические реакции. 65. Вайли. ISBN  0-471-68260-8.)
  8. ^ Tempest PA (ноябрь 2005 г.). «Последние достижения в области генерации гетероциклов с использованием эффективной реакции многокомпонентной конденсации Уги». Текущее мнение в области открытия и разработки лекарств. 8 (6): 776–88. PMID  16312152.
  9. ^ Ugi I, Heck S (февраль 2001 г.). «Многокомпонентные реакции и их библиотеки для естественной и препаративной химии». Комбинаторная химия и высокопроизводительный скрининг. 4 (1): 1–34. Дои:10.2174/1386207013331291. PMID  11281825.
  10. ^ Bienayme H, Hulme C, Oddon G, Schmitt P (сентябрь 2000 г.). «Максимизация синтетической эффективности: многокомпонентные преобразования впереди». Химия. 6 (18): 3321–9. Дои:10.1002 / 1521-3765 (20000915) 6:18 <3321 :: AID-CHEM3321> 3.0.CO; 2-A. PMID  11039522.
  11. ^ Дёмлинг А., Уги I (сентябрь 2000 г.). «Многокомпонентные реакции с изоцианидами». Angewandte Chemie. 39 (18): 3168–3210. Дои:10.1002 / 1521-3773 (20000915) 39:18 <3168 :: AID-ANIE3168> 3.0.CO; 2-U. PMID  11028061.
  12. ^ Tripolitsiotis, Nikolaos P .; Томаиди, Мария; Неохорит, Константинос Г. (2020-11-15). «Трехкомпонентная реакция Уги - ценный инструмент современного органического синтеза». Европейский журнал органической химии. 2020 (42): 6525–6554. Дои:10.1002 / ejoc.202001157. ISSN  1434–193X.
  13. ^ Ван Кью, Ван ДХ, Ван МХ, Чжу Дж. (Май 2018 г.). «Еще непокоренные: энантиоселективные многокомпонентные реакции Пассерини и Уги». Отчеты о химических исследованиях. 51 (5): 1290–1300. Дои:10.1021 / acs.accounts.8b00105. PMID  29708723.
  14. ^ Zhang J, Yu P, Li SY, Sun H, Xiang SH, Wang JJ и др. (Сентябрь 2018 г.). «Асимметричная четырехкомпонентная реакция Уги, катализируемая фосфорной кислотой». Наука. 361 (6407): eaas8707. Дои:10.1126 / science.aas8707. PMID  30213886.
  15. ^ Дания SE, Fan Y (ноябрь 2005 г.). «Каталитические, энантиоселективные альфа-добавления изоцианидов: основание Льюиса, катализируемое реакциями типа Пассерини». Журнал органической химии. 70 (24): 9667–76. Дои:10.1021 / jo050549m. PMID  16292793.
  16. ^ Ильин А., Кисиль В., Красавин М., Курашвили И., Ивачченко А.В. (декабрь 2006 г.). «Усиление сложности кислотно-промотируемой перегруппировки трициклических продуктов тандема Ugi 4CC / внутримолекулярная реакция Дильса-Альдера». Журнал органической химии. 71 (25): 9544–7. Дои:10.1021 / jo061825f. PMID  17137394.
  17. ^ Эль Каим Л., Гизольм М., Гримо Л., Обле Дж. (Август 2006 г.). «Прямой доступ к гетероциклическим каркасам с помощью новых многокомпонентных соединений Ugi-Smiles». Органические буквы. 8 (18): 4019–21. Дои:10.1021 / ol061605o. PMID  16928063.
  18. ^ Bonnaterre F, Bois-Choussy M, Zhu J (сентябрь 2006 г.). «Быстрый доступ к оксиндолам путем комбинированного использования четырехкомпонентной реакции Уги и внутримолекулярной реакции амидирования Бухвальда-Хартвига с помощью микроволнового излучения». Органические буквы. 8 (19): 4351–4. Дои:10.1021 / ol061755z. PMID  16956224.
  19. ^ Ма З, Сян З, Ло Т, Лу К, Сюй З, Чен Дж, Ян З (2006). «Синтез функционализированных хинолинов через реакции внутримолекулярного арилирования, катализируемые Ugi и Pd». Журнал комбинаторной химии. 8 (5): 696–704. Дои:10.1021 / cc060066b. PMID  16961408.
  20. ^ Вторая часть микроволновая печь ускоренная реакция с Pd (дБа)2 и фосфин лиганд Me-Phos
  21. ^ Шаг Хека происходит с ацетат палладия (II), dppf лиганд карбонат калия и бромид тетра-н-бутиламмония в диметилформамид
  22. ^ Гедей С., Ван дер Эйкен Дж., Фюлоп Ф. (май 2002 г.). «Жидкофазный комбинаторный синтез алициклических бета-лактамов посредством четырехкомпонентной реакции Уги». Органические буквы. 4 (11): 1967–9. Дои:10.1021 / ol025986r. PMID  12027659.
  23. ^ Чжан Дж., Якобсон А., Руше Дж. Р., Херлихи В. (февраль 1999 г.). «Уникальные структуры, созданные реакциями Ugi 3CC с использованием бифункциональных исходных материалов, содержащих альдегид и карбоновую кислоту». Журнал органической химии. 64 (3): 1074–1076. Дои:10.1021 / jo982192a. PMID  11674195.
  24. ^ Короткий KM, Mjalli AM (1997). «Твердофазный комбинаторный метод синтеза новых 5- и 6-членных кольцевых лактамов». Буквы Тетраэдра. 38 (3): 359–362. Дои:10.1016 / S0040-4039 (96) 02303-9.
  25. ^ Xiang Z, Luo T, Lu K, Cui J, Shi X, Fathi R, et al. (Сентябрь 2004 г.). «Краткий синтез изохинолина через реакции Уги и Хека». Органические буквы. 6 (18): 3155–8. Дои:10.1021 / ol048791n. PMID  15330611.
  26. ^ Россен К., Пай П.Дж., ДиМишель Л.М., Воланте Р.П., Рейдер П.Дж. (1998). «Эффективный подход асимметричного гидрирования к синтезу промежуточного продукта пиперазина Криксивана». Буквы Тетраэдра. 39 (38): 6823–6826. Дои:10.1016 / S0040-4039 (98) 01484-1.

внешняя ссылка