Szerves kémiai szintézismódszerek 6. Szén-szén többszörös kötések kialakítása: alkinek és kumulének. Periciklusos reakciók
Kovács Lajos
1
Éndiin antibiotikumok Bergman-reakció
200 °C
‘ravasz’
t1/2 (37°C) = 4.5 ± 1.5 s
aktív rész d = 3.35Å hordozó I
calicheamicin γ1 a DNS 5'-TCCT szakaszát képes felismerni és hasítani -7 -11 IC 50: 10 -10 M tumor sejtek ellen
2
d = 3.16Å
Alkinek el állítása
H
H
C
C
L1
L2
C
Ï
Ð C
+
H
C
Î
C
C
L
Ñ C
C:
+
C
C
C
+
C
C
P acetilén el állítása metánból P karbidszintézis
< CaO + 3 C 6 CaC2 + CO + 465,7 kJ/mol < 6,4 millió t (1982) < CaC2 + 2 H2O 6 Ca(OH)2 + C2H2 - 120 kJ/mol
P alkin metatézis 3
Alkinek el állítása 2. Két távozócsoportot tartalmazó vegyületekb l ı
OEt CHO
OEt
1. Br2, Et2O 2. (EtO)3CH ZnCl2
Br
OEt
NaNH2 OEt
Br OH
OEt O
O (R)
HO
OH
H+
(R)
CO2Et
O
(R)
(S)
LiAlH4
(MeO)2CMe2 (R)
O
(S)
CO2Et
O
O
OH
EtO
BnCl, NaH Cl
LDA -78 °C
(R)
O
OH
(R)
O
CCl4, Ph3P (S)
BnO
OH
(S)
(S)
O
O OBn
4
OBn
Alkinek el állítása 3. Egy távozócsoportot tartalmazó alkénekb l ı
Br
1. Br2 2. KOtBu
LDA -85 °C
4a. A Cadiot-Chodkiewicz-reakció
5
Alkinek el állítása 4. A Glaser-kapcsolás
6
Kumulének el állítása A karbén módszer
Br
CHBr3, KOtBu
EtLi -65 °C
C
Br
EtLi -65 °C
-Br-
: Br
7
:
Periciklusos reakciók Egyidej vagy közel egyidej (”koncertált“) kötésátrendez dés, amelyben a változó kötések egy gy r mentén helyezkednek el P Cikloaddíciók
< Diels-Alder-reakciók < 1,3-Dipoláris cikloaddíciók
P Elektrociklusos reakciók P Keletróp reakciók P Szigmatróp reakciók P Én-reakciók
8
Diels-Alder-reakciók A reakció jellemz i ı
P Egy dién és egy alkén (dienofil) között játszódik le ciklohexénszármazék képz dése közben ı
P ∆S ‡ nagy negatív érték P ∆H ‡ rendszerint kicsi P az alkénben található elektronvonzó
Otto P. H. Diels (1876-1954), Kurt Alder (1902-1958): megosztott kémiai Nobel-díj, 1950
szubsztituens rendszerint gyorsítja a reakciót
P a diénben található elektrontaszító
csoport szintén gyorsítja a reakciót
P Lewis-savak szintén gyorsítják a reakciót
P kinetikus (endo) és termodinamikus (exo) termékek keletkezhetnek
9
Diels-Alder-reakciók 2. Értelmezés a frontális molekulapályaelmélet segítségével
P Az új kötések kialakulása a legalacsonyabb betöltetlen (LUMO) és a legmagasabb betöltött (HOMO) molekulapályák kölcsönhatásával értelmezhet P A legtöbb esetben ez dién-HOMO és alkén-LUMO kölcsönhatást jelent (Z = elektronvonzó szubsztituens) P Az ún. inverz-elektronigény folyamatokban a dién-LUMO és alkén-HOMO kölcsönhatások játszanak szereper (Z = elektrontaszító szubsztituens) P A kinetikus (endo) termék képz dése másodlagos pályakölcsönhatásokkal értelmezhet ı
ő
ı
ı
10
Diels-Alder-reakciók 3. Alkalmazások
-78 °C 74%
11
1,3-Dipoláris cikloaddíciók
A dipólusok fajtái:
12
1,3-Dipoláris cikloaddíciók 2. A propargil/allenil anion típusú dipólusok fajtái:
P Koncertáltan vagy kett s gyökök részvételével végbemen reakciók P Jó sztereoszelektivitás érhet el ı
ı
ı
13
1,3-Dipoláris cikloaddíciók 3. Alkalmazások
14
1,3-Dipoláris cikloaddíciók 4. Alkalmazások
15
1,3-Dipoláris cikloaddíciók 5. Alkalmazások
16
Elektrociklusos reakciók
17
Én-reakciók
n
18
Feladatok 1. F6.1. Hogyan lehet el állítani az alábbi vegyületet? ı
19
Feladatok 2. F6.2. Hogyan megy végbe az alábbi átalakulás?
21
Feladatok 3. F6.3. Hogyan megy végbe az alábbi átalakulás?
Br
O
Br
N O
O
PhMe Reflux, 4 d
But
23
O
O N O
But
Feladatok 4. F6.4. Hogyan megy végbe az alábbi átalakulás? O
O O
OH
hν
OH
CH3CN, 6h, 97%
+
HO HO2C
O
25
O
Ajánlott olvasmányok P R. O. C. Norman, J. M. Coxon (1993): Principles of organic synthesis. 3rd ed. Blackie Academic and
Professional,London.811pages,pp.270-298. P J.R.Hanson(2002):Organicsyntheticmethods.Royal Societyof Chemistry,Cambridge.175pages.pp. 71-73. P C.Willis,M.Wills(1995):Organicsynthesis.(SeriesEd:S. G. Davies. Oxford ChemistryPrimers, 31.) Oxford University Press, Oxford. 92 pages. pp. 26, 38. P Bergmann-reakció, éndiinantibiotikumok: < http://en.wikipedia.org/wiki/Bergman_cyclization < http://www.chem.wisc.edu/areas/organic/studsemin/erwin/bergman_files/v3_document.htm
P L.Brandsma,H.D.Verkuijsse(1981):Synthesisof acetylenes,allenesandcumulenes.1sted.(Studiesin
OrganicChemistry,8.)Elsevier,Amsterdam.276pages. P Periciklusos reakciók: < http://en.wikipedia.org/wiki/Pericyclic_reaction
P Diels-Alder-reakciók:
< http://en.wikipedia.org/wiki/Diels-Alder_reaction < http://www.organic-chemistry.org/namedreactions/diels-alder-reaction.shtm
P 1,3-Dipoláris cikloaddíciók:
< http://en.wikipedia.org/wiki/1%2C3-dipolar_cycloaddition < http://en.wikipedia.org/wiki/Azide_alkyne_Huisgen_cycloaddition < http://en.wikipedia.org/wiki/Diazoalkane_1%2C3-dipolar_cycloaddition < http://en.wikipedia.org/wiki/Ozonolysis < http://www.organic-chemistry.org/namedreactions/huisgen-1,3-dipolar-cycloaddition.shtm
P Elektrociklusos reakciók:
< http://en.wikipedia.org/wiki/Electrocyclic_reaction
P Én-reakciók:
< http://en.wikipedia.org/wiki/Ene_reaction < http://www.organic-chemistry.org/namedreactions/alder-ene-reaction.shtm
27
