Oxy-Copeův přesmyk

Sigmatropní přesmyky jsou významným nástrojem v organické syntéze.[6] K předvedení využitelnosti Copeova přesmyku byl použit alkohol s hydroxylovou skupinou v poloze C-3 1,5-dienu, zahříváním plynného bicyklického dienolu v plynném skupenství byl získán cis-∆^5,6-oktalon.[1]

Oxy varianta umožňuje některé postupy, které byly dříve neproveditelné.

V roce 1975 bylo popsáno výrazné urychlení reakce při přidání zásad, jako je hydrid draselný, které se poté stalo běžným. V některých případech však přítomnost aniontů není kvůli přílišné citlivosti vznikajícího enolátu žádoucí; příkladem je následující reakce, z níž byl získán pouze dehet.[7]

Původní oxy-Copeův přesmyk je tak stále významnou součástí syntetické chemie.

Jak neutrální, tak i aniontové oxy-Copeovy přesmyky mohou probíhat jedním ze dvou mechanismů: soustředěným nebo postupným radikálovým, i když většinou převládá první z nich.[8][9] Meziprodukt převažujícího mechanismu zaujímá židličkovou konformaci.[10]

Přesuny chirálních skupin jsou usnadněny vysoce uspořádanými přechodnými stavy.[4][10] Stereochemii produktu určuje poloha dvojné vazby u nejsnáze vznikajícího přechodného stavu.[3] Lodičková konformace je nevýhodná, ovšem existují i přesmyky s významným podílem této varianty, jenž vedou k tvorbě směsí diastereomerů.

Na reakci mohou mít velký vliv sterické efekty.[11]

Probíhat mohou i přesmyky, u kterých se židličkovité meziprodukty z geometrických důvodů nemohou utvořit. Vznik enolátu je dostatečně silným hnacím mechanismem k překonání energetické bariéry spojené s dearomatizací i lodičkovou konformací.[12]

Soustředěné mechanismy převládají; bylo vypočteno, že u aniontového oxy-Copeova přesmyku je heterolýza energeticky o 70-140 kJ/mol výhodnější než homolýza.[13]

Existuje několik faktorů, které mohou překonat tuto energetickou překážku.[10]

Kvůli velkému sterickému napětí způsobovanému methylovými skupinami při přípravě cyklooktenonu převažuje (Z)-izomer nad (E)-izomerem, což naznačuje, že meziprodukt se netvoří současně. Vznik pozorovaného produktu lze vysvětlit fragmentací a následnou izomerizací.[10]

Ve studii zaměřené na aniontové oxy-Copeovy přesmyky v plynné fázi se ukázalo, že urychlení reakce není způsobováno interakcemi s rozpouštědlem, ale samotnou strukturou.[14]

Obecně platí, že snížení stability oxy-Copeova aniontového či oxy-Copeova substrátu oproti produktu vede k rychlejšímu průběhu reakce; lze toho dosáhnout několika různými způsoby. Reakci významně ovlivňují iontové interakce mezi kovem a alkoxidem, kdy disociativní vlastnosti vyvolávají navýšení rychlosti.[5] Použití 15-crown-5 s hydridem sodným vedlo k o 27 % rychlejší reakci než sigmatropní přesmyk alkoxidu bicyklického dienu na enolát, zatímco při použití hexamethylfosforamidu (HMPT) nebyl zaznamenán žádný vliv na rychlost reakce. Podobný účinek, s přibližně 180násobným urychlením, mělo použití hydridu draselného s 18-crown-6.

Použití polárnějších rozpouštědel a katalytického množství katalyzátorů fázového přenosu mělo podobné účinky.[15]

Průběh reakce usnadní, a tedy i urychlí, rovněž omezení kruhového napětí u reaktantů.

Jelikož existuje mnoho přírodních látek obsahujících osmičlenné cykly, jejichž syntéza se ukázala jako obtížná, tak je vhodným náhradním způsobem jejich přípravy aniontový oxy-Copeův přesmyk. Jeho použití umožňuje řízení stereochemie produktů.[16]

I přes možné geometrické vlivy mohou použité nenasycené substráty obsahovat také trojné vazby. Příslušné alkynoly byly využity například při syntéze poitediolu a daktylolu.[6] Takovéto sigmatropní přesmyky mohou probíhat aniontově i tepelně.[17]

Předmětem zájmu je také využití oxy-Copeových přesmyků tam, kde jejich produkt dále reaguje za vzniku konečného produktu. Příkladem je níže zobrazená příprava cis-hydroazulenonu, u níž stereoelektronová konfigurace oxy-Copeova meziproduktu dovoluje S_N odštěpení.[18]

Hydrid draselný, reaktant často používaný v aniontových oxy-Copeových přesmycích, někdy obsahuje stopová množství nečistot, které mohou poškodit dienolátový meziprodukt a vyvolat tak polymerizaci. Před provedením reakce se doporučuje přidání jodu, který odstraní případné pozůstatky superoxidu draselného. Tímto postupem lze výrazně vylepšit výtěžnost reakce i opakovatelnost výsledků.[19]

K vedlejším reakcím patří heterolytické štěpení, při němž se homoallylové alkoholy rozkládají na karbonylovou a allylovou sloučeninu.[20]

Tyto vedlejší reakce je možné potlačit omezením iontové povahy vazby kov-alkoxid, konkrétně použitím elektronegativnějších alkalických kovů nebo rozpouštědel méně náchylných k solvataci kationtů.[21]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Oxy-Cope rearrangement na anglické Wikipedii.