STEREOCHEMIA ORGANICZNA

Transkrypt

1 STEECEMIA GANICZNA Sławomir Jarosz Wykład 6

2 Typowe energie (ev) i współczynniki orbitalne X LUM C 0 Z +3.0 M C Z -9.0 X

3 Typowe energie (ev) i współczynniki orbitalne X LUM C -0.5 Z +2.5 M C -9.5 Z -8.5 X

4 Typowe energie (ev) i współczynniki orbitalne LUM C -0.3 Z +2.3 X M C -9.3 Z -8.7 X

5 Drugorzędowe efekty stereochemiczne reakcji pericyklicznych + + główny produkt endo produkt uboczny egzo + endo egzo

6 Kataliza reakcji Dielsa-Aldera kwasami Lewisa C 3 Me 2 C reakcja biegnie dość dobrze C 2 Me typ Z Me 2 C C 3 typ X + 10% izomeru 'meta'

7 Kataliza reakcji Dielsa-Aldera kwasami Lewisa obniżenie energii AlCl 3 C 3 Me reakcja biegnie bardzo dobrze C 2 Me Me 2 C C 3 C 3 Me 2 C C 3 Me 2 C AlCl 3 + 2% izomeru 'meta'

8 1,3-cykloaddycja dipolarna [3+2] + + C 2 N + N + C 2 Me N N C 2 Me M M N N C N N LUM LUM N N LUM nlum eakcje pericykliczne w stanie podstawowym (termiczne) są dozwolone wtedy gdy ogólna kiczba par uczestniczących jest nieparzysta (2n+1) - procesy suprafacjalne jest parzysta (2n) - procesy antarafacjalne

9 reakcje cheletropowe Jest to sub-klasa reakcji cykloaddycji. Jedyna różnica polega na tym, że oba nowe wiązania są tworzone na jednym atomie jednego z reagentów procesy, które przebiegają łatwo C + C 2 C 2 liczba par elektronowych = 2 (parzysta) + : S 2 p S 2 liczba par elektronowych = 3 nieparzysta T + S liczba par elektronowych = 4 S 2 2 parzysta eakcje pericykliczne w stanie podstawowym (termiczne) są dozwolone wtedy gdy ogólna liczba par uczestniczących jest: nieparzysta (2n+1) - procesy suprafacjalne parzysta (2n) - procesy antarafacjalne procesy 1 i 3 powinny być antarafacjalne a proces 2 suprafacjalny

10 Karben singletowy C + C 2 C 2 podejście suprafacjalne M LUM LUM M podejście antarafacjalne M LUM LUM M

11 eakcje cheletropowe + : S 2 S + 2 : S 2 S 2 ułożenie grup metylowych wskazuje na podejście suprafacjalne S S M LUM

12 eakcje elektrocykliczne T h ν proces konrotacyjny proces dysrotacyjny T h ν proces dysrotacyjny proces konrotacyjny

13 T T proces konrotacyjny proces dysrotacyjny proces konrotacyjny proces dysrotacyjny

14 Przegrupowania sigmatropowe Są to takie reakcje, w których wiązanie przesuwa się wzdłuż systemu sprzeżonego w nowe położenie. Typowym przykładem jest przegrupowanie [1,5] oraz [3,3] LUM Jeśli proces jest uzgodniony ('concerned') to wiązania powinny tworzyć się (i rozrywać) w tym samym czasie. Ponieważ liczba par elektronowych jest nieparzysta (n = 3) to proces powinien być suprafacjalny. M Me D Me Et 250 o C Me D Me Et

15 Substytucja nukleofilowa (S N 2) i elektrofilowa (S E 2) Podstawienie S N 2 biegnie z inwersją konfiguracji, zaś podstawienie S E 2 zwykle z retencją X Nu - E + Nu X E Nu (M) E (LUM) E (LUM) Nu (M) oddz. antywiążące oddz. wiążące inwersja retencja oddziaływania antywiążące oddz. wiążące retencja oddziaływania wiążące (2x) inwersja oddziaływania wiążące (1x) Bn Bn Bn AcN Cl 3 Sn (-) Bn Bn Bn AcN Sn 3 Bn Bn Bn AcLiN Li Burkhart, Kessler Tet. Lett. 1998

16 Nu eakcja S N 2 vs reakcja S N 1 Nu - Nu reakcja S N 1 racemizacja = fenyl = = Ms, Ts etc reakcja S N 2 inwersja = alkil Eliminacja E-2 vs E-1 B - B A X B B A B A C + B A A B - + X A B A B A B A B A B

17 Substytucja nukleofilowa (S N 2 vs S N 2') koniec miękki duży współczynnik orbitalny c na LUM + δ - δ X Cl LUM anionu Nu - Chlorek allilu (elektrofil) angażuje swój orbital LUM nukleofil (np. CN -, S - ) angażuje swój orbital M koniec twardy istotniejsze oddziaływania kulombowskie M anionu LUM kationu Jeśli nukleofil jest miękki to oddziaływania orbitalne są istotne i atak następuje w pozycję γ Jeśli nukleofil jest twardy to dominują oddziaływania kulombowskie i następuje atak na C α

18 ozdział racematu A (50%) + ent_a (50%) B* A-B* ent_a-b* óżne związki Mają różne własności fizykochemiczne

19 C 2 C 3 C 6 13 C 3 oktanol-2 pirydyna C 6 13 Me N enancjomery Me N brucyna N 3 *N 3 C 2 C 3 * C 6 13 C 3 C 6 13 C 3 Krystalizacja, regeneracja diastereoizomery C 6 13

20 1. ozdział racematu wymaga przeprowadzenia go w układ DIASTEEIZMEYCZNY. 2. Wtedy to są różne związki, które można rozdzielić ozdział mieszaniny racemicznej na CIALNEJ kolumnie Kinetyczny rozdział racematu t Bu Ti(i-Pr) 4 winian (D lub L) +

21 Kinetyczny rozdział racematu przykład A Chx Chx szybko 98% 2% A = Ti(-iPr) 4, l(+)-dipt t-bu, -20 C A Chx Chx wolno 62% 38%

22 Desymetryzacja symetrycznych pochodnych 1. Chemiczna 2. Enzymatyczna LiN* 2 lub lub M. Majewski, et.al. "Chiral Lithium Amides on Solid Support: Synthesis and Applications in Enantioselective Deprotonation of Cyclic Ketones" Tetrahedron Letters, 1999, 40,

23 eakcje enancjoróżnicujące []* + C 3 C 3 C 3 % % + %S = 100 %S ee = % - %S eakcje diastereoróżnicujące C 3 [] C 3 + C 3 C 3 C 3 %A + %B = 100 C 3 %A %B de = %A - %B

24 Addycja do grupy karbonylowej S M L Nu-M S L M M Nu główny diastereoizomer L S L S Cram M M Felkin (Anh)

25 Addycja do grupy karbonylowej S Me M Nu-M S Me M M Nu główny diastereoizomer S Me M S M Me M Felkin (Anh)

26 Kondensacja aldolowa tworzenie enolanów kontrola kinetyczna szbciej tworzą sie izomery Z szczególnie gdy mamy duże (stosunkowo) podstawniki LDA Li Li mały duży = Me Z = 3% E = 97% = Z = 100 % E = 0% Z E

27 Kondensacja aldolowa Li + C syn anti = 50% 50% = t-bu 98.7% 1.3% Li i-pr i-pr = Me = Me 55% 45% < 2% >98% Me

28 Kondensacja aldolowa Me Li + Me syn Me Li + Z-enolan Me anti

29 Kondensacja aldolowa Li + Me Me anti enolan E Li + Me Me syn

30 Kondensacja aldolowa + zasada Ukierunkowana directed Należy tak prowadzić reakcję aby uzyskać pożądany produkt

31 Kondensacja aldolowa Ukierunkowana directed Należy tak prowadzić reakcję aby uzyskać pożądany produkt LDA [ enolan ] LDA [ enolan ]

32 Stereoselektywne reakcje w układach cyklicznych Ms Ms Ms - -

33 Stereoselektywne reakcje w układach cyklicznych + Nu Nu Nu Nu