Micunobova reakce

Micunobova reakce je organická reakce, pomocí níž lze přeměnit alkoholy na mnoho jiných sloučenin, například estery, za použití trifenylfosfinu a azodikarboxylátu, například diethylazodikarboxylátu (DEAD) nebo diisopropylazodikarboxylátu (DIAD).[1] Přestože se nejčastěji používají DIAD a DEAD, tak lze použít i mnohé jiné azodikarboxyláty, čímž se v některých případech usnadňuje provedení reakce a/nebo přečištění produktů tím, že je možné použít zásaditější nukleofily.

Reakci objevil japonský chemik Ojo Micunobu. Nejčastěji se začíná přidáváním fosfinu a azodikarboxylátu při -10 °C do rozpouštědla, obvykle tetrahydrofuranu nebo toluenu, dokud se nevytvoří bílá sraženina ylidu. Následně se přidá roztok alkoholu a nukleofilu a mnohdy se reakční směs zahřívá. Alkohol reaguje s fosfinem za vzniku dobré odcházející skupiny, u které dojde k převrácení stereoizomerie SN2 mechanismem. Běžným vedlejším produktem je zde látka vznikající tehdy, když je odcházející skupina odštěpena azodikarboxylátem místo nukleofilu; k tomu dochází, pokud nukleofil není dostatečně kyselý nebo není dostatečně silným nukleofilem.

Micunobova reakce

Tato reakce byla několikrát přezkoumána.[2][3][4][5][6]

Mechanismus

Mechanismus Micunobovy reakce je poměrně složitý, identita jednotlivých meziproduktů a jejich vliv na reakci dosud není jistý.

Na začátku trifenylfosfin 2 nukleofilně reaguje s azodikarboxylátem 1 za vzniku betainu 3, který deprotonuje karboxylovou kyselinu 4 na meziprodukt 5. DEAD následně deprotonuje alkohol 6, z něhož se vytvoří alkoxid, který se následně může přeměnit na oxyfosfoniový ion 8. Poměry množství a vzájemné přeměny meziproduktů 8–11 jsou ovlivňovány pKa karboxylové kyseliny a polaritou rozpouštědla.[7][8][9] V průběhu reakce se tvoří několik meziproduuktů obsahujících fosfor, avšak pouze reakce karboxylátového aniontu s meziproduktem 8 je produktivní reakcí, která vede ke vzniku konečného produktu 12 a trifenylfosfinoxidu 13.

Mechanismus Micunobovy reakce

Bylo zjištěno, že tvorba dvojice iontů 5 probíhá rychle. Vznik oxyfosfoniového meziproduktu 8 je pomalý a probíhá díky přítomnosti alkoxidu. Na rychlost reakce tak má největší vliv kyselost karboxylátu a solvatace.[10]

Pořadí přidání reaktantů

Na průběh Micunobovy reakce může mít vliv i pořadí, v jakém jsou do reakční nádoby přidávány jednotlivé reaktanty. Nejčastěji se rozpustí alkohol, karboxylová kyselina a trifenylfosfin v tetrahydrofuranu (THF) nebo jiném vhodném rozpouštědle (například diethyletheru), směs se ochladí na 0 °C, pomalu se přidává DEAD rozpuštěný v THF a směs se několik hodin míchá při pokojové teplotě. Pokud reakce neproběhne, tak je vhodnější předpripravit betain, což se provede přidáním DEAD k trifenylfosfinu v THF při 0 °C, následným přimícháním alkoholu a nakonec karboxylové kyseliny.[11]

Podobné reakce

S jinými nukleofily

Jako nukleofily lze při Micunobově reakci použít i jiné látky než karboxylové kyseliny. K úspěšnému provedení reakce musí mít nukleofil pKa menší než 15.

Nukleofil Produkt
azoimid alkylazid
imid substituovaný imid[12]
fenol alkylarylether[13][14]
sulfonamid substituovaný sulfonamid[15]
arylsulfonylhydrazin alkyldiazen[16]

Obměny Micunobovy reakce

Za účelem usnadnění oddělení produktů a omezení tvorby odpadů bylo vyvinuto několik obměn původní Micunobocy reakce. V jedné z nich se používá trifenylfosfin navázaný na pryskyřici a di-terc-butylazodikarboxylát místo DEAD. Zoxidovanou trifenylfosfinovou pryskyřici lze odstranit filtrací a di-tert-butylazodikarboxylátový vedlejší produkt reakcí s kyselinou trifluoroctovou.[17] Bruce H. Lipshutz vyvinul jako náhradu k DEAD di-(4-chlorobenzyl)azodikarboxylát (DCAD), při jehož použití může být hydrazinový vedlejší produkt snadno odstraněn filtrací a přeměněn zpět na DCAD.[18]

Byla také popsána varianta, ve které byl DEAD použit v katalytickém množství, při ní bylo ovšem nutné použít stechiometrické množství (diacetoxyjod)benzenu, který oxidoval hydrazinový meziprodukt zpět na DEAD.[19]

Další variantou je redoxně neutrální Micunobova reakce, při níž je použit fosforitý katalyzátor, který aktivuje substrát, zajišťuje obrácení konfigurace při nukleofilním ataku, a vznikající voda se při ní odstraňuje pomocí Deanovy–Starkovy aparatury.[20]

S fosforanovými reaktanty
(Kyanomethylen)trialkylfosforan

Trifenylfosfin a diethylazodikarboxylát lze při Micunobově reakci spojit do jednoho reaktantu, ylidu fosforanu. Dostatrčně účinné jsou jak (kyanomethylen)trimethylfosforan, tak i (kyanomethylen)tributylfosforan.[21]

Mechanismus fosforanové Micunobovy reakce

Ylid zde funguje jako jako redukční činidlo, tak jako zásada. Vedlejšími produkty jsou acetonitril 6) a trialkyfosfinoxid (8).

Využití

Micunobovu reakci lze použít na přípravu aryletherů:[22]

Při této variantě se nepoužívá DEAD, protože je kvůli hydroxylové skupině příliš slabě kyselý, Místo toho se používá 1,1'-(azodikarbonyl)dipiperidin (ADDP), u kterého je příslušný betainový meziprodukt silnější zásadou. Fosfinovým reaktantem je zde trifenylfosfin navázaný na polymer.

Micunobova reakce také nachází využití při přípravě chininu, kolchicinu, sarainu, morfinu, stigmatellinu, eudistominu, oseltamiviru, strychninu a nufaraminu.[23]

Reference

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

  1. O. Mitsunobu; Y. Yamada. Preparation of Esters of Carboxylic and Phosphoric Acid via Quaternary Phosphonium Salts. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1967, s. 2380–2382.
  2. O. Mitsunobu. The Use of Diethyl Azodicarboxylate and Triphenylphosphine in Synthesis and Transformation of Natural Products. Synthesis. 1981, s. 1–28.
  3. B. R. Castro. Replacement of Alcoholic Hydroxy Groups by Halogens and Other Nucleophiles via Oxyphosphonium Intermediates. Organic Reactions. 1983, s. 1–162. ISBN 9780471264187.
  4. D. L. Hughes. The Mitsunobu Reaction. Organic Reactions. 1992, s. 335–656. ISBN 9780471264187.
  5. D. L. Hughes. The Mitsunobu Reaction. Organic Preparations and Procedures International. 1996, s. 127–164.
  6. K. C. K. Swamy; N. N. B. Kumar; E. Balaraman; K. V. P. P. Kumar. Mitsunobu and Related Reactions: Advances and Applications. Chemical Reviews. 2009, s. 2551–2651. PMID 19382806.
  7. E. Grochowski; B. D. Hilton; R. J. Kupper; C. J.Michejda. Mechanism of the triphenylphosphine and diethyl azodicarboxylate induced dehydration reactions (Mitsunobu reaction). The central role of pentavalent phosphorus intermediates. Journal of the American Chemical Society. 1982, s. 6876–6877.
  8. D. Camp; I. D. Jenkins. The mechanism of the Mitsunobu esterification reaction. Part I. The involvement of phosphoranes and oxyphosphonium salts. The Journal of Organic Chemistry. 1989, s. 3045–3049.
  9. D. Camp; I. D. Jenkins. The mechanism of the Mitsunobu esterification reaction. Part II. The involvement of (acyloxy)alkoxyphosphoranes. The Journal of Organic Chemistry. 1989, s. 3049–3054.
  10. D. L. Hughes; R. A. Reamer; J. J. Bergan; E. J. J. Grabowski. A mechanistic study of the Mitsunobu esterification reaction. Journal of the American Chemical Society. 1988, s. 6487–6491.
  11. R. Volante. A new, highly efficient method for the conversion of alcohols to thiolesters and thiols. Tetrahedron Letters. 1981, s. 3119–3122.
  12. HEGEDUS, L. S.; HOLDEN, M. S.; MCKEARIN, J. M. cis-N-TOSYL-3-METHYL-2-AZABICYCLO[3.3.0]OCT-3-ENE. Org. Synth.. 1984, s. 48. Dostupné online. (anglicky); Coll. Vol.. S. 501. (anglicky)
  13. Maghar S. Manhas; W. H. Hoffman; Bansi Lal; Ajay K. Bose. Steroids. Part X. A convenient synthesis of alkyl aryl ethers. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1. 1975, s. 461–463.
  14. Shmuel Bittner; Yonit Assaf. Use of activated alcohols in the formation of aryl ethers. Chemistry & Industry. 1975, s. 281.
  15. KUROSAWA, W.; KAN, T.; FUKUYAMA, T. PREPARATION OF SECONDARY AMINES FROM PRIMARY AMINES VIA 2-NITROBENZENESULFONAMIDES: N-(4-METHOXYBENZYL)-3-PHENYLPROPYLAMINE. Org. Synth.. 2002, s. 186. Dostupné online. (anglicky); Coll. Vol.. S. 482. (anglicky).
  16. Andrew G. Myers; Bin Zheng. New and Stereospecific Synthesis of Allenes in a Single Step from Propargylic Alcohols. Journal of the American Chemical Society. 1996, s. 4492–4493. ISSN 0002-7863.
  17. J. C. Pelletier; S. Kincaid. Mitsunobu reaction modifications allowing product isolation without chromatography: application to a small parallel library. Tetrahedron Letters. 2000, s. 797–800.
  18. B. H. Lipshutz; D. W. Chung; B. Rich; R. Corral. Simplification of the Mitsunobu Reaction. Di-p-chlorobenzyl Azodicarboxylate: A New Azodicarboxylate. Organic Letters. 2006, s. 5069–5072. PMID 17048845.
  19. T. Y. But; P. H. Toy. Organocatalytic Mitsunobu Reactions. Journal of the American Chemical Society. 2006, s. 9636–9637. PMID 16866510.
  20. Redox-neutral organocatalytic Mitsunobu reactions. Science. 2019-08-30, s. 910–914. ISSN 0036-8075.
  21. T. Tsunoda; C. Nagino; M. Oguri; S. Itô. Mitsunobu-type alkylation with active methine compounds. Tetrahedron Letters. 1996, s. 2459–2462.
  22. P. S. Humphries; Q. Q. T. Do; D. M. Wilhite; S. Itô. ADDP and PS-PPh3: an efficient Mitsunobu protocol for the preparation of pyridine ether PPAR agonists. Beilstein Journal of Organic Chemistry. 2006, s. 21. PMID 17076898.
  23. Mitsunobu Reaction at SynArchive Accessed April 26, 2014

Externí odkazy
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.