Реакция Кулинковича

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Реакция Кулинковича — синтез циклопропанолов по реакции сложных эфиров с реагентами на основе низковалентного титана, генерируемыми in situ из реактивов Гриньяра и алкоксидов титана(IV). Реакция была открыта О. Г. Кулинковичем и сотр. в 1989 году[1][2]. При использовании реактивов Гриньяра с алкильной группой, отличной от этильной, реакция приводит к образованию 1,2-диалкилциклопропанолов, преимущественно, цис-конфигурации[3].

Механизм реакции

Общепринятый механизм начинается с двух стадий переметаллирования реактива Гриньяра с образованием диалкилдиизопропоксититанового комплекса, который затем подвергается реакции β-элиминирования с выделением молекулы алкана и титанациклопропана 1. Далее следует внедрение карбонильной группы сложного эфира по связи углерод-титан. Оксатитанациклопропан 2 перегруппировывается в β-титанокетон 3. Наконец, внедрение карбонильной группы 3 в оставшуюся связь углерод-титан приводит к формированию циклопропанового цикла в составе титанового циклопропанолята 4. На завершающей стадии происходит регенерация каталитической частицы и образование магниевого алкоголята циклопропанола 5[4].

Механизм данной реакции был изучен методом теории функционала плотности, в частности, было показано, что реакция должна протекать быстро, необратимо и с экзотермическим эффектом[5]. В 2007 году в качестве активных каталитических частиц были предложены промежуточно образующиеся титановые ат-комплексы[6].

Реакция с лигандным обменом

В 1993 году было показано, что промежуточный титанациклопропановый реагент 1 может подвергаться лигандному обмену в присутствии внешнего алкена[7]. Использование лигандного обмена позволяет получать более замещённые циклопропанолы. Для проведения таких реакций предложены циклические реактивы Гриньяра, позволяющие в некоторых случаях повысить выход продукта лигандного обмена[8].

Реакция Кулинковича с лигандным обменом была также реализована во внутримолекулярном варианте[9].

Асимметрическая реакция Кулинковича

В 1994 году Э. Дж. Кори предложил энантиоселективный вариант реакции Кулинковича, в котором использован хиральный катализатор на основе таддола. При этом удалось получить продукт с энантиомерной чистотой, равной 78 %[10].

Модификации

Модификация де Майере

Модификация Армина де Майере (нидерл. Armin de Meijere) предполагает замену сложных эфиров на амиды, что приводит к получению циклопропиламинов[11][12].

Модификация Шимоньяка

В модификации Шимоньяка (пол. Jan Szymoniak) субстратом выступает нитрил, а продуктом реакции является циклопропиламин с первичной аминогруппой[13].

Применение

Реакция Кулинковича служит для синтеза замещённых циклопропанолов, однако, сами циклопропанолы далее могут быть превращены в различные продукты раскрытия циклопропанового фрагмента[14][15]. Это позволило применить реакцию в синтезе многочисленных природных соединений, например, алкалоидов (витасомнин, мезембрин, конгидрин), ряда феромонов насекомых (ипсдиенол, ипсенол, стигмолон, бревикомин, диспарлюр), аналогов аминокислот и др.[16] Демонстрацией возможностей реакции циклопропанирования может служить предложенный Кулинковичем полный синтез эпотилона D, в ходе которого синтез и превращения циклопропановых фрагментов были реализованы шесть раз[17].

См. также

Примечания

  1. ↑ Кулинкович О. Г., Свиридов С. В., Василевский Д. А., Притыцкая Т. С. Реакция этилмагнийбромида с эфирами карбоновых кислот в присутствии тетраизопропоксида титана // Ж. орг. хим.. — 1989. — Т. 25, № 10. — С. 2244-2245.
  2. ↑ Kulinkovich O. G., Sviridov S. V., Vasilevski D. A. Titanium(IV) Isopropoxide-Catalyzed Formation of 1-Substituted Cyclopropanols in the Reaction of Ethylmagnesium Bromide with Methyl Alkanecarboxylates (англ.) // Synthesis. — 1991. — Vol. 1991, no. 3. — P. 234. — doi:10.1055/s-1991-26431.
  3. ↑ Смит В. А., Дильман А. Д. Основы современного органического синтеза. — Москва: Бином. Лаборатория знаний, 2009. — С. 472. — 750 с.
  4. ↑ Кулинкович О. Г. Алкилирование производных карбоновых кислот диалкоксититанациклопропановыми реагентами // Известия Академии наук. Серия химическая. — 2004. — № 5. — С. 1022–1043.
  5. ↑ Wu Y.-D., Yu Z.-X. A Theoretical Study on the Mechanism and Diastereoselectivity of the Kulinkovich Hydroxycyclopropanation Reaction (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 2001. — Vol. 123, no. 24. — P. 5777–5786. — doi:10.1021/ja010114q.
  6. ↑ Kulinkovich O. G., Kananovich D. G. Advanced Procedure for the Preparation of cis-1,2-Dialkylcyclopropanols – Modified Ate Complex Mechanism for Titanium-Mediated Cyclopropanation of Carboxylic Esters with Grignard Reagents (англ.) // Eur. J. Org. Chem. — 2007. — Vol. 2007, no. 13. — P. 2121–2132. — doi:10.1002/ejoc.200601035.
  7. ↑ Kulinkovich O. G., Savchenko A. I., Sviridov S. V., Vasilevski D. A. Titanium(IV) Isopropoxide-catalysed Reaction of Ethylmagnesium Bromide with Ethyl Acetate in the Presence of Styrene (англ.) // Mendeleev Commun.. — 1993. — Vol. 3, no. 6. — P. 230–231. — doi:10.1070/MC1993v003n06ABEH000304.
  8. ↑ Lee J., Kim H., Cha J. K. A New Variant of the Kulinkovich Hydroxycyclopropanation. Reductive Coupling of Carboxylic Esters with Terminal Olefins (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 1996. — Vol. 118, no. 17. — P. 4198–4199. — doi:10.1021/ja954147f.
  9. ↑ Lee J., Kang C. H., Kim H., Jin Kun Cha J. K. Intramolecular Hydroxycyclopropanation of ω-Vinyl Carboxylic Esters (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 1996. — Vol. 118, no. 1. — P. 291–292. — doi:10.1021/ja953055n.
  10. ↑ Corey E. J., Rao S. A., Noe M. C. Catalytic Diastereoselective Synthesis of Cis-1,2-Disubstituted Cyclopropanols from Esters Using a Vicinal Dicarbanion Equivalent (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 1994. — Vol. 116, no. 20. — P. 9345–9346. — doi:10.1021/ja00099a068.
  11. ↑ Chaplinski V., de Meijere A. A Versatile New Preparation of Cyclopropylamines from Acid Dialkylamides (англ.) // Angew. Chem. Int. Ed. — 1996. — Vol. 35, no. 4. — P. 413–414. — doi:10.1002/anie.199604131.
  12. ↑ de Meijere A., Winsel H., Stecker B. Facile Syntheses of Aminocyclopropanes: N,N-Dibenzyl-N-(2-ethenylcyclopropyl)amine. Organic Syntheses, Vol. 81, p.14 (2005). Дата обращения: 1 февраля 2013. Архивировано из оригинала 11 февраля 2013 года.
  13. ↑ Bertus P., Szymoniak J. New and easy route to primary cyclopropylamines from nitriles (англ.) // Chem. Commun. — 2001. — P. 1792-1793. — doi:10.1039/B105293B.
  14. ↑ Wolan A., Six Y. Synthetic transformations mediated by the combination of titanium(IV) alkoxides and grignard reagents: selectivity issues and recent applications. Part 1: reactions of carbonyl derivatives and nitriles (англ.) // Tetrahedron. — 2010. — Vol. 66, no. 1. — P. 15–61. — doi:10.1016/j.tet.2009.10.050.
  15. ↑ Wolan A., Six Y. Synthetic transformations mediated by the combination of titanium(IV) alkoxides and Grignard reagents: selectivity issues and recent applications. Part 2: Reactions of alkenes, allenes and alkynes (англ.) // Tetrahedron. — 2010. — Vol. 66, no. 17. — P. 3097–3133. — doi:10.1016/j.tet.2010.01.079.
  16. ↑ Haym I., Brimble M. A. The Kulinkovich hydroxycyclopropanation reaction in natural product synthesis (англ.) // Org. Biomol. Chem. — 2012. — Vol. 10, no. 38. — P. 7649–7665. — doi:10.1039/c2ob26082d.
  17. ↑ Hurski A. L., Kulinkovich O. G. Total synthesis of epothilone D by sixfold ring cleavage of cyclopropanol intermediates (англ.) // Tetrahedron Lett. — 2010. — Vol. 51, no. 27. — P. 3497–3500. — doi:10.1016/j.tetlet.2010.04.109.

Литература

Книги

  • Смит В. А., Дильман А. Д. Основы современного органического синтеза. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. — С. 469-476. — ISBN 978-5-94774-941-0.

Обзоры

  • Kulinkovich O. G., de Meijere A. 1,n-Dicarbanionic Titanium Intermediates from Monocarbanionic Organometallics and Their Application in Organic Synthesis // Chem. Rev. — 2000. — Т. 100, № 8. — С. 2789–2834. — doi:10.1021/cr980046z. — PMID 11749306.
  • Кулинкович О. Г. Алкилирование производных карбоновых кислот диалкоксититанациклопропановыми реагентами // Известия Академии наук. Серия химическая. — 2004. — № 5. — С. 1022–1043.
  • Wolan A., Six Y. Synthetic transformations mediated by the combination of titanium(IV) alkoxides and grignard reagents: selectivity issues and recent applications. Part 1: reactions of carbonyl derivatives and nitriles // Tetrahedron. — 2010. — Т. 66, № 1. — С. 15–61. — doi:10.1016/j.tet.2009.10.050.
  • Wolan A., Six Y. Synthetic transformations mediated by the combination of titanium(IV) alkoxides and Grignard reagents: selectivity issues and recent applications. Part 2: Reactions of alkenes, allenes and alkynes // Tetrahedron. — 2010. — Т. 66, № 17. — С. 3097–3133. — doi:10.1016/j.tet.2010.01.079.
  • Haym I., Brimble M. A. The Kulinkovich hydroxycyclopropanation reaction in natural product synthesis // Org. Biomol. Chem. — 2012. — Т. 10, № 38. — С. 7649–7665. — doi:10.1039/c2ob26082d.