原子经济搜索——合成效率 巴里·m·TROST外文翻译资料

 2022-04-29 09:04

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原子经济搜索——合成效率 巴里·m·TROST

高效的合成方法需要组装复杂分子阵列，包括反应都是有选择性的(化疗、部位、作用点——和效率)和经济在原子数(最大的反应物的原子数出现在产品)。涉及简单的方法与其他结合两个或两个以上的构建块反应物只需要催化地构成最高原子经济的程度。过渡金属催化方法选择性和经济的形成循环结构,中国生物的兴趣目的,代表一个重要的起点长期目标。有限的可用性的原材料,结合环境问题,需要强调这些目标。

持续复杂多变景观的分子靶点无数的应用程序从生物学到材料科学需要继续合成方法的进化。一个关键目标必须合成效率在把现成的起始原料最终的目标。选择性-分化(官能团),(区)-定向控制两个反应的伙伴,非对映选择性-(控制相对立体化学)和非对映选择性堆积——(绝对的控制权立体化学)——是主要的焦点,因为它定义了一系列反应构成的总长度一种合成策略(1),选择性合成的成功方法已经开发出来是显而易见的，更复杂的目标是已成功的合成水螅毒素,极其强大的海洋毒素128个碳,64这些手性中心,有超过两个千的七乘方可能的立体异构体(2)

在寻求选择性、效率的第二个特征经常决定反应物的最终产品,功能我们可以称之为原子经济。考虑特定选择的二羟基溴铵,再大量的只有14／ 365转让。的这个反应的重要性不能被夸大;我们考虑它不节俭的使用质量,因为它解决了我们无法解决的一个选择性的问题。另一个过程选择性和原子经济仍然是一个挑战。理想的反应将包含所有的反应物原子。主要的好处来自这些过程包括更有效的使用有限的原始材料和减少排放还废物处理。这样的反应存在于我们的合成方法。最值得注意的在经典的反应[4 n 2]电子环加成作用,Diels-Alder所代表的反应(Eq。1;rt =室温)(3)和醇醛缩合(Eq。2;TBDMS = te-butyldimethylsilyl,四氢呋喃(四氢呋喃,i-C3H7 =异丙酯)(4),

尽管后者通常需要化学计量的基础催化剂。主要目标中合成方法的发展只需要催化量的“催化剂”。过渡金属复合物激活有机分子使他们拥有诱人的发展前景与高原子催化过程、经济。这个概念已经体现在重要的工业过程,如Ziegler-Natta聚合(5)和加氢甲酰化(6)。然而,很少或根本没有关注发展这样的复杂分子的合成方法体系结构或分子内的过程。这些后者努力强调碳环结构。所有的伙伴反应反应涉及简单的求和形式产品,只在催化和任何额外的试剂量作为真正的催化剂,促进物质化学变化不改变自己。

聚合、烯烃低聚二烯烃、乙炔、等等都进行了广泛的研究,但在大多数情况下,事实证明,没有价值的复杂分子的合成由于缺乏选择性(7)。两个或两个通过协调催化可能让更不饱和基质提供热环加涉及重要的兼职教授过渡状态[4 n 2]r电子。考虑Diels-Alder-type反应失败热动力学原因,如反应二烯烃与未激活的乙炔(8),这种动能障碍可以克服通过协调合作伙伴反应到铁(Eq。3;l=配体)(9)或铑(Eq。4;鳕鱼= 1,5-cyclooctadiene dppb =1,4-bis(diphenylphosphino)丁烷)(10)后者给一个产品涉及后续氢转移正式的Diels-Alder加合物,经常的一种过程伴随着过渡金属催化反应。这种区域选择性可能被拘束解决两个反应合作伙伴,从而影反应进程。5(Ph =苯;经颅磁刺激=三甲基硅烷基)(11)。

一个亲电反应延伸到未激活的铑催化剂烯烃(12)。降冰片二烯跳过,参与伙伴合成反应中乙炔的合成(13)。当手性膦配体,良好的不对称诱导是观察(Eq。7;中航商用飞机有限公司=乙酰丙酮,ee =对映体过量)(14)。尽管这些反应的机制只是大略地已知的和毫无疑问随不同的过渡金属变化，从概念上讲,我们可以设想,模板上的反应物金属络合物在促进反应。先天的,在等络合反应中应该不需要焊接1,3-取代基。原则上,我们可以设想一个伙伴合成反应任何三个系统过程。2种类型的反应效用有限源于原子经济的问题。合成的代替苯被转化为单一的可能乙炔(15),但不同乙炔更受限制。拘束的两三个乙炔和使用一个外部不为反应提供乙炔有效的解决这个问题。一个非常短的合成雌激素酮来源于硅烷基和双(三甲基硅烷基)乙炔(Eq。8;Cp =环戊二烯基)(16、17)。炔丙基醇凝结的过程存在镍(Eq。9)(18)或铑(Eq。10)(19)催化。

分子间的区域选择性问题复杂化过程(见Eq。9)拘束所有三个乙炔。一个有效的合成在半萜烯使用一个醚键可分裂的缆索侧链(Eq。11)建设高度取代的芳香核(20)。替代乙炔的链接的其他三键的功能组织是可行的。环加成反应可以使用腈和两个乙炔创建一个有效的吡啶合成(21)。一个实际的合成说明了原子转化过程(Eq。12)(22)。拘束的两个乙炔(23),简化被用于合成维生素B6的策略(Eq。13)(24)合理的证据,参与上述Eq。14

环加碳或(X =杂原子,Y =杂原子)。参与这个中间的表明,其他不饱和现象可能与一个乙炔最后合成阶段有关。事实上,腈似乎涉及到这样一个成功的竞争。在钯(DMAD),2,3,4,5-(TCPC)可以分离(25)和利用 DMAD和作为催化剂烯烃(Eq。15)(26)。一个更一般的反应使用钴催化剂(Eq。16;高压=光解)(27);

不幸的是,在大多数情况下,产品的强有力的协调二烯与钴(与乙炔的芳香产品)可以防止这个反应被催化钴;因此,它通常不是作为原子有效。累积杂原子系统可能拦截催化过程(见Eq。14)。二氧化的乙炔,尤其是1、6-合成的吡喃酮(Eq。17)(28)。异氰酸酯与二乙炔合成的羟基吡啶(Eq。18)(29),担任一个重要任务，在喜树碱合成中间形成形式非常有效的方法，从两个乙炔即使在其他类型的不饱和现象的存在。排除了只有一个乙炔除了在特殊情况下。这样一个案件涉及拘束烯烃和乙炔促进形成如Eq。19。TCPC促进经历与二甲基环加成作用高度的催化选择性(Eq。20;Ac =乙酰)(30)。

根据金属,小说类型的说明，可能发生以一氧化碳为外部两电子的合作伙伴形成的情况。通过钴催化[2 2 1]环戊烯酮的合成结果(Eq。21)(31)。不幸的是,几乎所有的当前实例需要化学计量大量的钴催化剂(8)。尽管这一事实经常适度产量,反应引起了广泛的关注因为它在一个步骤完成了这么多。改进,最重要的是其中应该增加的普遍性催化版本,仍然是一个挑战。另一方面,更换一氧化碳胩允许催化过程使用镍复杂(Eq。22;DMF =二甲基甲酰胺)(32)。热环加通常限于过渡州涉及[4 n 2]rr电子,因为大能源协同和核反应之间的差异途径,这种限制并不适用于金属过渡流程。因此很多竞争通路躺在能源过渡金属催化完成反应,选择性经常成为一个问题,和缺乏综合不能存活的选择性呈现这样的反应实施选择性,可以成为这样的反应重要的。金属催化齐聚集锦这个问题。除了程度的问题齐聚反应,区域选择性的问题，合成的很大的困难8环通过传统方法给予特别的意义这种能力达到一个铁-(33)和镍(Eq。23)(34)催化[4 4)二聚二烯。

分子间版本似乎目前限制分子内允许两个络合,影响这些反应不同合成结果。(35)。一个非常有效的合成(13步骤)也使用了这一过程的关键步骤(Eq。24)(36)。

除了累积未饱和、热[2 2]环加很少(37)。另一方面,这样的环加成作用发生在钯催化剂的存在TCPC(38)。创建一个第二代甲基酯的催化剂替换一个酯来自大大扩展反应的范围。最有趣的是,最初的紧张环丁烯产品遭受原地正式的桥接双环结构复分解反应(39)。这样的桥接二环获得困难结构构成的核心重要的生物分子如临床有用的紫杉烷(40)。pi;字符与环丙烷债券相关许可他们复杂的过渡金属,从而被激活前所未有的新型环加等类型的反应。因为尤为有趣他们的参与[3 2]类型是环加建设五元环(41)，是一种依赖的行为催化剂的性质。1、3官能团参与相当于使用复杂镍作为催化剂的环加成作用(Eq。26)(42),但是,2、3官能团在钯催化裂解环加成作用(Eq。27)(41)。

一个分子内的版本也在后者的反应观察(Eq。28日;DIBAL-H = 氢化物)(43)。这[3 2]合成凸显的主要优势之一这种过渡反应,选择性的互补,在这种情况下区域选择性,可以简单地通过切换过渡金属催化剂。尽管这两种机制反应仍有待建立,钯催化的反应被认为涉及钯复杂催化历程。足够的活性中间不稳定它不能被有效地捕捉到分子间。络合钯模板带来一些稳定,但足够了反应性是保留可催化部位(44)。金属的能力配合物与活性中间体在类似的方式也是激动人心的活动。寻找新的高效催化剂使用这个概念是一个很难解决的问题。钯催化剂促进环加缺电子烯烃(Eq。29日;dba = dibenzylideneacetone)(45)。

这个反应可能涉及环加成作用由,“软”碳亲核试剂的-1,3 -偶极子。

乙烯基环氧化合物偶极子5类似钯催化剂的存在,但“硬度”的结果排除了共轭添加。另一方面,累积不饱和伙伴如二氧化碳(Eq。30;dppp = 1,3 -二(diphenylphosphino)丙烷](46)和异氰酸酯(Eq。31日;Ts = p-toluenesulfonyl)(47)。有效地捕获这个中间产物以得到循环碳酸盐6，a中间向（ ）-病毒-病毒。（ ）-病毒，一种强效的三磷酸腺苷合成酶抑制剂，和氧化-2-一，七，一种介于氨基糖（-）-阿卡沙林的中间产物

蒽环类抗生素的重要碳水化合物共轭。过渡金属模板可以在反应上施加它的印记底物，从而直接形成反热力学产物。因此，你和环氧化合物8和9都浓缩了2-甲氧基-萘基异氰酸酯。

烯基取代基与过渡之间的空间相互作用中间产物10和11的金属模板大于发展中独联体产品中不利的空间相互作用。泛化过渡金属模板的能力产品的立体化学不管它的相对热力学稳定性好不好，都可以成为立体化学控制的有力工具（49）

一种非常原子经济的方式来影响环的保险，包括转换一个不饱和的，不饱和的，一个氢，一个氢转变(Eq。33)。

这个反应的热版本被称为Alder烯反应29）（50），就像它更著名的亲戚，Diels-Alder反应，可能被路易斯酸催化，具有高选择性，甚至是对映选择性(Eq。34)(51)

热过程和结构所需的高温路易斯酸催化反应的限制限制了适用性，在这个过程中，就像在乙酰基板的情况下13：

TIhe发现钯催化了乙酰的烯反应基质（52）改变了13的热反应的失败变成了一个用于合成的定量环化苦味毒(Eq。35)(53)。催化的机理可能是设想的是一种金属环戊烷14，在这种情况下氢Ha迁移产生同类型产品。

对这个中间产物的检查表明另一种路径包括最初的乙烯氢的迁移，可以产生一种更令人兴奋的产品，1,3-二烯，不能由热或路易斯酸协议生成（参见Eq。36)。实际上， 15，只能通过的迁移来反应，平滑地环化到1,3-二烯16，成为很好Diels-Alder伙伴(54):


方程式37（PMB=p-甲基氧苄基，DBU=1,8-二氮杂环烷），方法对于多环结构来说，这是一种非常高效和通用的策略（55），两名成员，立体波利德（56）merulidial（57）是由这种方法合成的。使用一个杂环，比如17，允许这两个步骤再串联;一个非循环的底物最终被折叠成三周期，高化疗，区域，和非对映选择性;BHT=2,6-丁-丁基-甲基苯酚，BSA=ON-bis（三甲基硅基）乙酰胺(58)。


在这种情况下，羟基是一种双重角色，是一种区域化学物质钯催化环异构化的控制元素。对于1,3-二烯，以及作为非对映体的化学控制元素Diels-Alder环加成作用。烯烃（59）的铁催化醛类反应已经被扩展到对非对映体控制的环异构化。环戊烷的形成(Eq。39;bpy = 2,2 #39;联吡啶)(60)。

环异构化的催化剂条件是1,3-二烯的使用，之前的例子不同，暗示另一种机械途径可能在其中发挥作用，即醋酸氢酯是一种催化活性的物种Eq。40(61

这个理由与Eq的不同之处在于，只有一个碳的官能团在任何时候都存在。值得注意的是,这个途径建议最初的环化产品20，仍然保留C-Pd如果3-氢插入，可能会经历进一步的环化会被抑制。实际上，螺旋桨23很容易由dienyne 22（Eq，41）（62）的环异构化组装而成。

这个过程可能会继续，只受双倍数量的限制债券。六个不饱和的地方已经被拉到一起，在一个步骤中生成结构新颖的化合物。

环形系统的性质只取决于与之并列的不饱和烃，在这里，rr轨道就像拉链的牙齿而钯则作为一个标签;因此，这个过程被称为“a”钯催化的拉链的反应。”

而上面的钯催化环异构化需要一种乙酰基连合作为起始剂，非常有限的环异构化在使用钯（63）、铑（63）的情况下，镍（64）和钪（65）。引人注目,九人环在高产量中使用钪，尽管敏感性对Lewis基本站点的催化剂可能会限制应用程序的应用方法(Eq。43)。

乙酰基列是用于过渡的特殊用途的基质金属。除了他们出色的协调能力外，末端的乙酰基连作为氢的供体，根据Eq。(66)。

在25年建立C-Pd债券允许碳化一个受体乙炔，或者另一个终端分子乙炔或电子缺乏的乙炔，最终形成一个简单的添加产品,26。执行这个反应分子内影响一个环异构化，即使是非常大的产生环，如26个成员的Eq。(67)。

原则上讲，bis-终端27的环化可以形成宏观周期28或29，概率几乎相等。

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