Domanda:
Sul meccanismo della fase di rimozione dell'azoto della sintesi dell'olefina di Wharton
Jan
2017-11-18 10:58:50 UTC
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Nel seminario sulla reazione di oggi, la trasposizione di Wharton ha fatto la sua comparsa. Nel nostro caso pratico è partito dall'epossido come nello schema 1 sotto come su Wikipedia; Kürti / Czakó (pagina 482) iniziano dall'enone che viene ossidato dal perossido di idrogeno per dare lo stesso epossido.

General mechanism of the Wharton reaction starting from an alpha,beta-epoxy ketone
Schema 1: Meccanismo generale della sintesi dell'olefina di Wharton a partire da un α, β-epossi chetone per dare l'alcool allilico.

I primi passi mi sono chiari, mi interessa il meccanismo del finale uno. La chiave di soluzione del nostro set di problemi (presa da un libro giapponese a cui non posso fare riferimento per mancanza di comprensione) traccia una migrazione concertata [1,3] come illustrato nello schema 2a. Kürti / Czakó raffigurano un'uscita sequenziale con un anione vinilico intermedio. Wikipedia non prende nota di questo passaggio e non discute le proposte meccanicistiche.

Comparison of the final step as given by our problem set (a) and Kürti/Czakó (b)
Schema 2: Meccanismi forniti per la finale passo. (a) percorso concertato fornito dalla nostra serie di problemi. (b) percorso graduale fornito da Kürti / Czakó.

Kürti / Czakó sottolineano anche che:

In alternativa, è stata proposta la formazione di un radicale vinilico. 6

6: G. Stork, PG Willard, J. Am. Chem. Soc. 1977 , 99 , 7067–7068.

Il meccanismo concordato sembra leggermente irragionevole a causa delle quattro tensioni -Anello membrato che sarebbe richiesto nello stato di transizione. Allo stesso modo, il meccanismo graduale richiede la formazione di un anione vinilico che, sebbene possibile, generalmente non è molto stabile. A sua difesa, il passaggio sarebbe reso irreversibile dalla liberazione di azoto gassoso e dal successivo anione immediatamente catturato da qualsiasi protone acido circostante.

Quale meccanismo segue molto probabilmente la reazione?


Riferimento:

L. Kürti e B. Czakó: Applicazioni strategiche di reazioni denominate nella sintesi organica. Meccanismi di base e dettagliati , Elsevier Academic Press, Burlington, MA, USA, 2005 , pagina 482.

Sulla base di Google, sospetto che il documento di Stork sia stato l'ultima intuizione del meccanismo, sebbene Scifinder sia in fase di manutenzione programmata in questo momento, quindi non posso verificare tale affermazione. Li / Corey * Name Reactions * mette in evidenza le prove, metto solo uno screenshot da Google Libri: https://i.stack.imgur.com/0xSCc.png
La reazione di Wharton viene spesso eseguita in presenza di acido acetico (pKa 4.76. Un anione vinilico ha pKa ~ 44. Sopravvivenza non abbastanza a lungo da effettuare la ciclizzazione (Ohloff, rif. 1 in Stork (1921-2017) paper) come anione. Questo è il motivo per cui Stork ha proposto un meccanismo radicale. Vedere Taber, et al., Tet. Lett. 1992, 33, 903. Per una discussione di queste reazioni liberatorie di N2, vedere ursula.chem.yale.edu/~chem220/ chem220js / STUDYAIDS / WolffKishner / ...
@user55119 Se hai intuizioni che sono alla base di una risposta, sentiti libero di scrivere anche una risposta =)
L'acqua potrebbe agire come un agente di trasferimento di protoni, riducendo così la necessità di un anello a quattro membri a un anello a sei membri nello stato di transizione.Ma immagino ...
Una risposta:
user55119
2019-10-18 05:03:54 UTC
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Il riarrangiamento di Wharton offre l'opportunità di convertire un chetone α, β-insaturo nel suo alcol allilico regioisomerico. A tal fine Ohloff, et al., 1,2 hanno esplorato la trasformazione dell'α-ionone 1 in α-damascone 2 . L'epossido 3 è stato esposto all'idrazina nel metanolo per fornire alcol allilico biciclico 4 (30%) e gli alcoli allilici non ciclizzati 5 e 6 (20%, ~ 1: 1). Il meccanismo proposto ( 3 -> 7 -> 8 -> 9 ) passa attraverso il vinildiazene 8 , che perde azoto per formare specie reattive. Ohloff ha proposto un meccanismo che richiama l'anione vinilico 9 , che è protonato dal metanolo per fornire alcoli allilici aciclici 5 e 6 o subisce la ciclizzazione con il il doppio legame endociclico ha seguito la protonazione dell'anione secondario risultante. L'aspetto fastidioso di questo meccanismo è: può un anione vinilico in un mare di metanolo sopravvivere abbastanza a lungo da evitare la protonazione e subire la ciclizzazione? Lo stesso punto può essere sollevato riguardo alla tradizionale reazione di Wolff-Kishner eseguita a temperatura elevata in glicole etilenico protico.

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Stork e Williard 3 hanno esplorato l'ambito della ciclizzazione in condizioni di Ohloff scoprendo che si possono formare anelli a 5 e 6 membri. La ciclizzazione degli epossichetoni 10a e 10b si è formata rispettivamente in 11a (85%) e 11b (60%) come miscela di stereoisomeri. Nel primo esempio, si è formato poco del prodotto non ciclizzato. Questi autori hanno suggerito un meccanismo basato sui radicali perché in una reazione tipica, il rapporto tra il prodotto ciclizzato e quello non ciclizzato non era notevolmente influenzato dall'impiego del β, del β, del β-trifluoroetanolo più acido o dell'alcool tert-butilico meno acido come solvente . Gli autori sostengono che se fosse coinvolto un anione vinilico, ci si aspetterebbe che il solvente più acido aumenti la quantità di prodotto non ciclizzato a scapito del materiale ciclizzato. Si è sviluppato un colore giallo intenso che è sbiadito con il tempo in seguito alla miscelazione dell'epossido e dell'idrazina indipendentemente dal fatto che si sia verificata o meno la ciclizzazione. Un forte assorbimento di UV a 232 nm e uno debole a 409 nm sono stati attribuiti al vinildiazene. Una ciclizzazione vinildiazenica concertata è stata presa in considerazione ma con meno entusiasmo.

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Taber e Stachel 4 hanno progettato una serie di esperimenti per risolvere questa dicotomia basata sulla nota stereochimica delle ciclizzazioni radicali e anioniche. La ciclizzazione del bromuro 12a iniziata con tri-n-butilstannano ha dato un eccesso di cis -ciclopentano 13a su trans - 14a secondo la ciclizzazione del bromuro da 12b a 13b e 14b ( 13b > 14b ). 5 In alternativa, lo scambio metallo-alogeno di ioduro 15a con t -BuLi ha dato più di trans -ciclopentano 14a sull'isomero cis 13a in una ciclizzazione anionica in accordo con i risultati di Bailey 6 per ioduro 15b . La riduzione di Wolff-Kishner del chetone 16a nel glicole trietilenico (TEG) ha fornito un rapporto 11: 1 di trans - 14a su cis - 13a . Questo risultato ha portato gli autori a concludere che la ciclizzazione di Wolff-Kishner è di natura anionica e non radicale.

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Anche se non è necessaria che il riassetto di Wharton e la riduzione di Wolff-Kishner debbano procedere attraverso lo stesso meccanismo, a mio avviso ci sono ampie possibilità di risultati più definitivi. Se dovesse verificarsi un'occasione in cui si applicherebbe solo il meccanismo radicale o anionico, è stato condotto l'esperimento definitivo.

1) G. Ohloff e G. Uhde, Helv. Chim. Acta , 1970 , 53 , 531.
2) K. H. Schulte-Elte, V. Rautenstrauch e G. Ohloff, Helv. Chim. Acta , 1971 , 54 , 1805.
3) G. Stork e P. G. Williard, J. Am. Chem. Soc. , 1977 , 99 , 7067.
4) DF Taber e SJ Stachel, Tetrahedron Lett. , 1992 , 33 , 903.
5) A. L. J. Beckwith, I. Blair e G. Phillipou, J. Am. Chem. Soc ., 1974 , 96 , 1613.
6) W. F. Bailey, T. T. Nurmi, J. J. Patricia e W. Wang, J. Am. Chem. Soc. , 1987 , 109 , 2442.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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