reakcje reakcje cykloaddycjicykloaddycji w syntezie ... · główne zagadnienia wykładu •...

Reakcje Reakcje Reakcje Reakcje CykloaddycjiCykloaddycjiCykloaddycjiCykloaddycji

w Syntezie Organicznejw Syntezie Organicznejw Syntezie Organicznejw Syntezie Organicznej

Główne Zagadnienia Wykładu

• Zagadnienia Ogólne

• Reakcja Dielsa-Aldera

• Reakcje Elektrocykliczne

• Reakcje 1,3-Dipolarnej Cykloaddycji

• Inne Typy Cykloaddycji

• Zastosowanie w Syntezie Organicznej

+

‡

[2+ 2]

[3+ 2 ]+

‡

X

Y

ZZ

Y

X

Z

Y

X

+

‡

[4+ 2]

PODSTAWOWE REAKCJE CYKLOADDYCJI

PODSTAWOWE UKŁADY ππππ-ELEKTRONOWE

LUMO

HOMO

REAKCJA DIELSA-ALDERA


Dlaczego reakcja Dielsa-Aldera jest nazywana najbardziej wszechstronną w chemii organicznej?

- bezpośrednie (jeden etap) tworzenie 6-członowego pierścienia z acyklicznych substratów

- utworzony pierścień zawiera wiązanie C=C co umoŜliwia dalsze przemiany

- moŜliwość utworzenia aŜ 4 pozycji chiralnych

+

‡*

*

*

*

Analysisof HOMO-LUMOinteractions:

Ψ2

Ψ3

π* π

(HOMO)

(HOMO)

(LUMO)

(LUMO)

Bonding Bonding Bonding Bonding6electonsystem:Allowed


Reaktywność dienu wzrasta gdy:

- jest on w utrwalonej konfiguracji s-cis

- zawiera grupy elektronodonorowe (wzrasta energia HOMO)


DIENY

Me

Me

malejąca reaktywność


Im większa róŜnica w energii HOMO-LUMO, tym wolniejsza reakcja

Etylen - Butadien Butadien - Akroleina

Grupy elektronoakceptorowe (EWG) w dienofilu obniŜają energię LUMO

+

LUMO1

HOMO1

+

E

HOMO3

LUMO3

HOMO2

LUMO2

H

OO

H

+veryslow

+FastEWG

EWG=electronwithdrawinggroup

EWG

∆

∆

REAKCJA DIELSA-ALDERA - REGIOCHEMIA

disfavoredfavored

toluene, 120 °C 80 : 20

96 : 04C6H6, SnCl4, 25 °C

favored disfavored

CO2MeCO2Me

R R R

CO2Me

R

RCO2Me

R

CO2Me

CO2Me

R = OEtR = PhR = MeR = i-PrR = t-Bu

160 °C150 °C200 °C200 °C200 °C

100 : 04.5 : 12 : 13 : 13.5 : 1

R = NEt2R = MeR = MeR = i-PrR = t-BuR = CO2H

20 °C20 °C200 °C200 °C200 °C150 °C

100 : 018 : 17 : 15 : 14 : 19 : 1

For R = Me:

+

+


Zorientowanie reagentów: Analiza orbitali granicznych (FMO)

Analiza częściowego ładunku moŜe zastąpić w/w analizę

EWG

HOMO

EWG

Donor Donor

LUMO HOMO LUMO

EWG

Donor

favored

EWG

Donor

disfavored

Donor

EWG

+

EWG

Donor

favored

EWG

Donor

disfavored

Donor

EWG+

δ+δ-

δ+δ-

δ+

δ-

EWG

Donor

+δ+δ-

δ+δ-

δ+

δ-

lepiej niŜ


LUMO-π3

HOMO-π2

C C

C C

X

YC

C

secondaryorbital overlap

EWG

Endo TSExo TS

LUMO-π3

HOMO-π2

C C

C C

X

Y

C

C

EWG

+EWG EWG

Me Me

orEWG

Me

"Exo""Endo"

EWGH

HEWG

Me Me

H HEndo TS Exo TS

cis

trans

Wyjaśnienie przy pomocy analizy orbitali granicznych (FMO)

REAKCJA DIELSA-ALDERA – ENDO czy EXO

disfavored favored

+

"Endoproduct""Exoproduct"

H

HH

H

Secondaryorbital overlap

ExoTS‡ EndoTS‡

Produkt endo w reakcji Dielsa-Aldera tworzy się szybciej niŜ bardziej stabilny produkt exo. Spowodowane jest to stabilizacją w stanie przejściowym,

oddziaływanie (nakładanie się orbitali).

2

Exo TS‡EndoTS‡

H

H

HH

REAKCJA DIELSA-ALDERA – WPŁYW KWASÓW LEWISA

favored disfavored

C6H

6, SnCl

4, 25 °C 95 : 05

80 : 20CH2Cl

2, 0 °C

CO2Me

CO2Me

H CO2Me

H

disfavoredfavored

toluene, 120 °C 80 : 20

96 : 04C6H

6, SnCl

4, 25 °C

CO2Me

Me

MeCO2Me

Me

CO2Me

+

Kwas Lewisa nie tylko dramatycznie zwiększa szybkość reakcji (106) ale takŜe

poprawia regio-, endo- i diastereoselektywność

Polaryzuje dienofil (niŜsza energia LUMO)

REAKCJA DIELSA-ALDERA – WPŁYW KWASÓW LEWISA

O

H

+

LUMO1

HOMO1

+

E

HOMO3

HOMO2

LUMO2

H

OO

HH

OH

LUMO3

X-14547A

Endiandric Acid BNicolaou, JACS 1982, 104, 5555-5562

Ley Chem. Commun. 1983, 630Nicolaou JOC1985, 50, 1440

Roush JOC1984, 49, 3429

Endiandric Acid C

(Synthesis)JACS, 1993, 115, 4497

Lepicidin

O

H

O

MeOMe

MeOOMe

NMe2

O

O

O

O

MeEt

H

O

H

HHH

H

H

Me

H

H

H

H

OMe

Me

Et

Et

HN

O

COOH

H

H

H

H

HO2CH

HPh

H

H

H

H

Ph

CO2HH

HH

H

+

‡

PRZYKŁADY REAKCJI DIELSA-ALDERA

reakcje reakcje cykloaddycjicykloaddycji w syntezie ... · główne zagadnienia wykładu •...

Documents