Halogenlaktonizace

Halogenlaktonizace je druh chemické reakce, při které vzniká lakton adicí kyslíku a halogenu na dvojnou vazbu; jedná se o vnitromolekulární obdobu syntézy halogenhydrinů. Reakci objevil M. J. Bougalt v roce 1904 a stal se z ní jeden z nejúčinnějších způsobů přípravy laktonů.[1]

Nejčastěji se provádí jodlaktonizace, kdy produkt obsahuje atom či atomy jodu. Využití nachází při syntéze mnoha přírodních látek, z nichž mají některé, jako jsou vernolepin a vernomenin (používané jako cytostatika)[2] a vibralakton (inhibitor pankreatické lipázy používaný při léčbě obezity)[3] medicínské využití. Jodlaktonizaci použil také Elias James Corey při přípravě řady prostaglandinů.[4]

Historie

Popis jodlaktonizace, který vytvořil Kaustubh Rai, byl prvním druhem laktonizace, který bylo možné prakticky použít. Již o dvacet let dříve popsal M. J. Bougalt bromlaktonizaci;[1] bromlaktonizace nebývá prováděna tak často jako jodlaktonizace, protože dochází ke snižování výtěžnosti v důsledku elektrofilní adice bromu na alken.[5]

Bromlaktonizace

Chlorlaktonizace se začaly uskutečňovat v 50. letech 20. století,[1] jsou ovšem ještě méně časté než bromlaktonizace. Použití elementárního chloru je vzhledem k jeho plynnému skupenství obtížné a navíc dochází k elektrofilní adici podobně jako při bromlaktonizaci.[6]

Mechanismus

Halogenlaktonizace začíná tvorbou haloniového kationtu v molekule obsahující karboxylovou skupinu (nebo její prekurzor to it). Karbonylový kyslík funguje jako nukleofil, který další reakcí způsobuje otevření haloniového kruhu a jeho přeměnu na lakton. Reakce obvykle probíhá v mírně zásaditém prostředí, v němž se zvyšuje nukleofilita karboxylové skupiny.

Mechanismus iodlaktonizace

Vlastnosti

Produkty jodlaktonizace lze charakterizovat z hlediska regioselektivity, vhodné velikosti cyklu u reaktantu a termodynamického či kinetického průběhu. Z hlediska regioselektivity probíhá jodlaktonizace přednostně na nejvíce stericky stíněném uhlíkovém atomu sousedícím s jodoniovým kationtem, a to proto, že více substituovaný uhlík si snadněji zachovává částečný kladný náboj a je tak lepším elektrofilem a snadněji reaguje s nukleofily. Pokud je v molekule více stejně reaktivních dvojných vazeb, pak rozhodují konformační vlivy, jestliže je však jedna z dvojných vazeb reaktivnější, potom převažuje vliv reaktivity.[7]

Regioselektivita jodlaktonizace

Při níže znázorněné jodlaktonizaci mohou vznikat produkty s pětičlennými i šestičlennými cykly, pětičlenné však v souladu s Baldwinovými pravidly převažují.[8] Podle těchto pravidel jsou 5-exo uzavírání kruhu pravděpodobnější než 6-endo-uzavírání.[9] Pomocí Baldwinových pravidel lze předpovědět regioselektivitu každé jodlaktonizační reakce.

Převaha tvorby pětičlenných cyklů nad šestičlennými

Stereoselektivní jodlaktonizace mají využití při syntézách velkých molekul, jako jsou vernopelin a vernomenin, protože lakton se může vytvořit, aniž by došlo k ovlivnění ostatních stereocenter. Uzavírání kruhu může být řízeno stereocentry sousedícími s vazbou C=C.[7]

Stereoselektivitní jodlaktonizace

I u molekul, které nemají stereocentra, lze dosáhnout stereoselektivity. P. A. Bartlett se svými spolupracovníky dokázal připravit cis- a trans-laktony s pětičlennými cykly úpravou podmínek reakce, například teploty a reakční doby. Tvorba trans produktu byla řízena termodynamicky (s delší reakční dobou) a cis produkt vznikal za kinetických podmínek (reakce pak probíhala rychleji a kratší dobu).

[10]

Příprava cis- a trans-laktonu

Použití

Jodlaktonizace se používá na syntézu řady biologicky významných látek, jako jsou cytostatika vernolepin a vernomenin, inhibitor pankreatické lipázy vibralakton a prostaglandiny.

V roce 1977 Samuel Danishefsky se svými spolupracovníky připravil dl-vernolepin a dl-vernomenin vícestupňovým procesem, jehož součástí byla laktonizace.[2] Při této syntéze se projevila vhodnost jodlaktonizace k syntéze převážně pětičlenných cyklů.

Příprava vernolepinu a vernomeninu

V roce 2006 byl získán vibralakton syntézou, která zahrnovala tvorbu laktonu.[3]

Syntéza vibralaktonu

V roce 1969 syntetizoval Elias James Corey prostaglandin E2 přes jodlaktonový meziprodukt.[4] I zde byla stereoselektivní jodlaktonizace důležitou součástí procesu.

Iodolactonization

Odkazy

Související články

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Iodolactonization na anglické Wikipedii.

  1. M. D. Dowle; D. I. Davies. Synthesis and synthetic utility of halolactones. Chemical Society Reviews. 1979, s. 171. DOI 10.1039/CS9790800171.
  2. S. Danishefsky; P. F. Schuda; T. Kitahara; S. J. Etheredge. The total synthesis of dl-vernolepin and dl-vernomenin. Journal of the American Chemical Society. 1977, s. 6066. DOI 10.1039/CS9790800171.
  3. Q. Zhou; B. B. Snider. Synthesis of (±)-Vibralactone. Organic Letters. 2008, s. 1401–1404. DOI 10.1021/ol800118c. PMID 18311992.
  4. E. J. Corey; N. M. Weinshenker; T. K. Schaaf; W. Huber. Stereo-controlled synthesis of dl-prostaglandins F2α And E2. Journal of the American Chemical Society. 1969, s. 5675–5677. DOI 10.1021/ja01048a062. PMID 5808505.
  5. R. S. Brown. Investigation of the Early Steps in Electrophilic Bromination through the Study of the Reaction with Sterically Encumbered Olefins. Accounts of Chemical Research. 1997, s. 131–137. DOI 10.1021/ar960088e.
  6. D. G. Garratt; M. D. Ryan; P. L. Beaulieu. Additions of Group 6A and 7A electrophilic reagents to dimethyl endo,endo-bicyclo[2.2.2]oct-5-ene-2,3-dicarboxylate: Competitive formation of γ- and δ-lactones. The Journal of Organic Chemistry. 1980, s. 839. DOI 10.1021/jo01293a016.
  7. M. J. Kurth; E. G. Brown; E. J. Lewis; J. C. McKew. Regioselectivity in the iodolactonization of 1,6-heptadien-4-carboxylic acid derivatives. Tetrahedron Letters. 1988, s. 1517. DOI 10.1016/S0040-4039(00)80340-8.
  8. Jack E. Baldwin. Rules for ring closure. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 1976, s. 734. ISSN 0022-4936. DOI 10.1039/c39760000734.
  9. H. Hirschmann; K. R. Hanson. Reflection-concordant stereospecific numbering. Tetrahedron. 1977, s. 891–897. ISSN 0040-4020. DOI 10.1016/0040-4020(77)80042-2.
  10. P. A. Bartlett; J. Myerson. Stereoselective epoxidation of acyclic olefinic carboxylic acids via iodolactonization. Journal of the American Chemical Society. 1978, s. 3950. DOI 10.1021/ja00480a061.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.