№ | Слайд | Текст |
1 |
 |
Реакции окислительного С-О сочетанияИОХ им. Н.Д. Зелинского РАН; РХТУ им. Д.И. Менделеева Терентьев Александр Олегович Москва, 2014 (лекции для студентов и аспирантов университетов, обучающихся по специальности «Органическая химия») |
2 |
 |
Реакции сочетания - надежные инструменты органического синтеза2 С-С сочетание С-O, C-N, C-P, C-S сочетание Реакции Сузуки, Стилле, Хияма, Негиши, Кумада и др. Реакция Хека Реакция Чана-Лэма Реакции Ульмана, Бухвальда-Хартвига и др. Нуклеофильное замещение Направление реакции определяется специально введенными функциональными группами Дополнительные стадии синтеза (введение групп) Образование отходов X = Hal, OTf .... ; M = B(OH)2, SnR3, SiR3, ZnHal, MgHal |
3 |
 |
Окислительное кросс-сочетаниеПовышение атомной эффективности Минимизация отходов Минимизация количества стадий синтеза Сложно обеспечить селективность Сложно прогнозировать результат реакции На данный момент ограничен ряд исходных реагентов 3 |
4 |
 |
Реакции окислительного сочетанияПроблемы окислительного C-O сочетания: один из реагентов в большом избытке в то время, когда О-реагент только начинает окисляться, С-реагент претерпевает глубокое окисление 4 С-С (наиболее изучено) C-O С-n C-P C-S Окислительное C-O сочетание остается одним из наименее изученных |
5 |
 |
Реакции окислительного C-O сочетания5 |
6 |
 |
Примеры реакций окислительного C-O сочетания с направляющими группами6 Org. Lett. – 2006. – V. 8. – Issue 6. – P. 1141-1144. DOI: 10.1021/ol0530272 Tetrahedron Lett. – 2011. – V. 52. – Issue 45. – P. 5926-5929. DOI: 10.1016/j.tetlet.2011.08.098 |
7 |
 |
Примеры реакций окислительного C-O сочетания с направляющими группами7 Org. Lett. – 2010. – V. 12. – Issue 3. – P. 532-535. DOI: 10.1021/ol902720d |
8 |
 |
Примеры реакций окислительного C-O сочетания с участием альдегидов испиртов 8 Angew. Chem. Int. Ed. – 2012. – V. 51. – Issue 50. – P. 12538-12541. DOI: 10.1002/anie.201205921 Chem. Commun. – 2014. – V. 50. – Issue 47. – P. 6240-6242. DOI: 10.1039/C4CC01652A |
9 |
 |
Примеры реакций окислительного C-O сочетания с участием эфиров, кислоти пероксидов 9 Adv. Synth. Catal. – 2012. – V. 354. – Issue 18. – P. 3480-3484. DOI: 10.1002/adsc.201200410 J. Org. Chem. – 2014. – V. 79. – Issue 9. – 3847-3855. DOI: 10.1021/jo500192h |
10 |
 |
Принципы C-O сочетания10 Нуклеофильное замещение Большинство реакций окислительного C-O сочетания Ограничен круг O-электрофилов: Ацилпероксиды Нитрозокарбонильные интермедиаты Аналоги реакций Ульмана и Бухвальда-Хартвига Реакция Чана-Лэма Окислительное C-O сочетание с применением направляющих групп Реакции селективного C-O сочетания с участием нестабильных O-радикалов редки |
11 |
 |
Обнаружен общий класс реакций окислительного C-O сочетания сиспользованием дикарбонильных соединений и их гетероаналогов EWG1, EWG2 = COOEt, COMe, CN |
12 |
 |
Обнаружен общий класс реакций окислительного C-O сочетания сиспользованием дикарбонильных соединений и их гетероаналогов EWG1, EWG2 = COOEt, COMe, CN |
13 |
 |
Катализированное переходными металлами (Cu, Fe, Mn, Co)пероксидирование ?-дикарбонильных соединений 13 Terent'ev A.; Borisov D.; Yaremenko I.; Chernyshev V.; Nikishin G. // J. Org. Chem. 2010, 75, 5065. A. O. Terent’ev, D. A. Borisov, V. V. Semenov, V. V. Chernyshev, V. M. Dembitsky, G. I. Nikishin // Synthesis 2011, 2091. |
14 |
 |
Катализированное переходными металлами (Cu, Fe, Mn, Co)пероксидирование ?-дикарбонильных соединений трет-бутилгидропероксидом 14 16 примеров Выход 37-90 % Terent'ev A.; Borisov D.; Yaremenko I.; Chernyshev V.; Nikishin G. // J. Org. Chem. 2010, 75, 5065-5071. |
15 |
 |
Пероксидирование кетоэфира15 2 Cu(ClO4)2?6H2O CH3CN 100 90 5 Cu(BF4)2?6H2O CH3CN 100 79 1 Cu(OAc)2?H2O CH3CN 71 60 3 Cu(ClO4)2?6H2O EtOH Следы 0 4 Cu(ClO4)2?6H2O CH3COOH Следы 0 6 Cu(acac)2 CH3CN 60 40 7 CuCl CH3CN Следы Следы 8 CuCl2?2H2O CH3CN 16 Следы 9 Mn(OAc)2?4H2O CH3CN 33 21 10 FeCl3 CH3CN 50 24 11 Co(ClO4)2?6H2O CH3CN 0 0 2 Моль ButOOH / моль 1, 0.1 моль катализатора / моль 1, время реакции 1 ч № Опыта Катализатор Растворитель Конверсия 1, % Выход 2, % |
16 |
 |
Пероксидирование дикетона16 4 3 Cu(ClO4)2?6H2O 0.25 100 73 5 3 Cu(BF4)2?6H2O 0.5 100 69 № Опыта Моль t-BuOOH / моль 1 Катализатор ?, ч Конверсия 1, % Выход 2, % 1 2 Cu(OAc)2?H2O 1 87 34 2 2 Cu(ClO4)2?6H2O 0.5 100 64 3 3 Cu(ClO4)2?6H2O 0.5 100 71 6 3 Cu(acac)2 1 38 29 7 3 CoCl2?6H2O 1 100 34 8 3 Co(acac)2 1 98 24 9 3 Fe(acac)3 1 45 23 0.05 моль катализатора / моль 1 |
17 |
 |
Пероксидирование диэфира17 4 5 0.4 1 98 67 № Опыта Моль t-BuOOH / моль 1 Моль катализатора / моль 1 Время реакции, ч Конверсия 1, % Выход 2, % 1 2 0.2 2 62 41 2 5 0.3 1 87 65 3 5 0.3 1.5 98 42 5 5 0.5 0.5 98 59 |
18 |
 |
>> Сравнение реакционной способности дикарбонильных соединений 18 Реакционная способность снижается 5 % 10 % 40 % 15 мин 1 ч 1 ч Оптимальный мольный % катализатора (Cu(ClO4)2?6H2O) Время необходимое для полной конверсии |
19 |
 |
Примеры полученных соединений19 Структура, выход, % Структура, выход, % Структура, выход, % Структура, выход, % 90 53 78 45 58 66 72 46 61 51 75 57 67 37 51 52 |
20 |
 |
Катализированное переходными металлами (Cu, Fe, Mn, Co) окислениемалононитрилов и циануксусных эфиров трет-бутилгидропероксидом в ?-положение 20 A. O. Terent’ev, D. A. Borisov, V. V. Semenov, V. V. Chernyshev, V. M. Dembitsky, G. I. Nikishin // Synthesis 2011, 2091. |
21 |
 |
Структура и выход пероксидов, полученных из производных малононитрилаи циануксусного эфира 21 94% 89% 68% 78% 81% 69% 73% 71% 63% 64% 83% 64% |
22 |
 |
Возможные маршруты пероксидирования22 |
23 |
 |
Исследование механизма пероксидирования -дикарбонильных соединений 23 1 2 2 3 5 4 Продукты присоединения дикарбонильного соединения к аллилацетату отсутствуют |
24 |
 |
Предполагаемый механизм пероксидирования24 Terent'ev A.; Borisov D.; Yaremenko I.; Chernyshev V.; Nikishin G. // J. Org. Chem. 2010, 75, 5065 |
25 |
 |
Окислительное C-O сочетание алкиларенов, -дикарбонильных соединений и их аналогов с оксимами, N-гидроксиимидами и N-гидроксиамидами 25 Terent’ev A.O., Krylov I.B., Timofeev V.P., Starikova Z.A., Merkulova V.M., Ilovaisky A.I., Nikishin G.I., Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 2375-2390. Krylov I.B., Terent’ev A.O., Timofeev V.P., Shelimov B.N., Novikov R.A., Merkulova V.M., Nikishin G.I., Adv. Synth. Catal. 2014, 356, 2266-2280. |
26 |
 |
Окислительное C-O сочетание -дикарбонильных соединений с оксимами 26 Krylov I.B., Terent’ev A.O., Timofeev V.P., Shelimov B.N., Novikov R.A., Merkulova V.M., Nikishin G.I., Adv. Synth. Catal. 2014, 356, 2266-2280. |
27 |
 |
Условия образования продуктов окислительного C-O сочетания27 |
28 |
 |
Влияние окислителя и растворителя28 № Окислитель Р-ль Выход 3, % № Окислитель Р-ль Выход 3, % 1 MnO2 AcOH 79 14 Cu(ClO4)2•6H2O MeCN 45 2 KMnO4 AcOH 90 15 Cu(NO3)2•2.5H2O MeCN 49 3 Mn(OAc)3•2H2O AcOH 92 16 Cu(OAc)2•H2O MeCN <5 4 Mn(OAc)2/KMnO4 AcOH 92 17 (NH4)2Ce(NO3)6 AcOH 55 6 Mn(OAc)3•2H2O MeCN 78 9 Fe(ClO4)3•nH2O MeCN 84 7 Mn(OAc)3•2H2O MeOH 85 10 Fe(NO3)3•9H2O MeCN 25 8 Mn(acac)3 AcOH 74 13 Fe(ClO4)3•nH2O CHCl3 55 Krylov I.B., Terent’ev A.O., Timofeev V.P., Shelimov B.N., Novikov R.A., Merkulova V.M., Nikishin G.I., Adv. Synth. Catal. 2014, 356, 2266-2280. |
29 |
 |
Продукты сочетания с оксимами29 Окислитель: a) KMnO4 b) Mn(OAc)3•2H2O c) Mn(OAc)2•4H2O / KMnO4 |
30 |
 |
Продукты сочетания с оксимами (с донорными заместителями)30 Окислитель: a) KMnO4 b) Mn(OAc)3•2H2O c) Mn(OAc)2•4H2O/KMnO4 |
31 |
 |
Окислительное C-O сочетание -дикарбонильных соединений и их гетероаналогов с N-гидроксиамидами и N-гидроксиимидами 31 Terent’ev A.O., Krylov I.B., Timofeev V.P., Starikova Z.A., Merkulova V.M., Ilovaisky A.I., Nikishin G.I., Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 2375-2390. |
32 |
 |
Влияние окислителя32 № Окислитель Выход 3, % № Окислитель Выход 3, % 1 KMnO4 39 9 Cu(OAc)2 <5 2 MnO2 46 10 Mn(OAc)2cat. / (NH4)2S2O8 <5 3 Mn(OAc)3 87 11 Co(OAc)2cat. / O2 41 4 Co(OAc)2cat. / KMnO4 80 12 Co(OAc)2cat. / (NH4)2S2O8 37 5 (NH4)2Ce(NO3)6 74 13 Co(OAc)2cat. / H2O2 34%aq. 35 6 Fe(ClO4)3 (MeCN, 80 °C) 73 14 MCPBA <5 7 Pb(OAc)4 12 15 BzOOBz <5 8 Co(OAc)2cat. / Pb(OAc)4 61 16 (NH4)2S2O8 <5 |
33 |
 |
Продукты сочетания из -дикетонов и кетоэфиров 33 a Окислитель Mn(OAc)3•2H2O; b Окислитель Co(OAc)2cat./KMnO4 |
34 |
 |
Малоновые эфиры, малононитрилы и циануксусные эфиры в реакциисочетания 34 |
35 |
 |
Вероятный механизм окислительного C-O сочетания35 |
36 |
 |
Окислительное сочетание N-гидроксифталимида с алкиларенами иродственными соединениями 36 Terent’ev A.O., Krylov I.B., Sharipov M.Y., Kazanskaya Z.M., Nikishin G.I. Tetrahedron. 2012, 68, 10263-10271. А. О. Терентьев, И. Б. Крылов, А. Д. Липатников. ЖОХ, 2014, Т. 84, Вып. 11, 1786–1789. |
37 |
 |
Окислительное сочетание N-гидроксифталимида с толуолом под действиемразличных окислителей 37 Опыт Окислитель Растворитель Температура, °С Выход 2, % 1 (NH4)2Ce(NO3)6 Ацетон, AcOH 20-25 65-80 2 (NH4)2Ce(NO3)6 AcOH 60 40 3 Pb(OAc)4 Acoh или chcl3 20-60 36-40 4 PhI(OAc)2 Mecn или acoh 20-60 45-62 5 Mn(OAc)3•2H2O AcOH 60 45 6 KMnO4 AcOH 60 54 |
38 |
 |
O-замещенные производные n-гидроксифталимида из алкиларенов иродственных соединений 38 80% 75% 76% 70% 63% 52% 35% 65% 50% 51% |
39 |
 |
Механизм окислительного сочетания алкиларенов с N-гидроксифталимидомCAN = (NH4)2Ce(NO3)6 39 Terent’ev A.O., Krylov I.B., Sharipov M.Y., Kazanskaya Z.M., Nikishin G.I. Tetrahedron. 2012, 68, 10263-10271 |
40 |
 |
Новые реакции окислительного С-О сочетания40 |
«Реакции окислительного С-О сочетания» |
http://900igr.net/prezentacija/khimija/reaktsii-okislitelnogo-s-o-sochetanija-80549.html