Oxaziridin | |
Azonosítás | |
---|---|
IUPAC név | Oxaziridin |
N o CAS | |
PubChem | 15817734 |
Mosolyok |
C1NO1 , |
InChI |
InChI: InChI = 1S / CH3NO / c1-2-3-1 / h2H, 1H2 InChIKey: SJGALSBBFTYSBA-UHFFFAOYSA-N |
Kémiai tulajdonságok | |
Brute formula |
C H 3 N O [izomerek] |
Moláris tömeg | 45,0406 ± 0,0015 g / mol C 26,67%, H 6,71%, N 31,1%, O 35,52%, |
Egység SI és STP hiányában. | |
A oxaziridines egy osztály szerves vegyületek Heterociklusos három szénatomot tartalmazó atom szénatom , egy atom nitrogén- és egy atom oxigén . Oxaziridin CH 2 NHOis a szülő vegyület a funkciós csoport .
Az oxaziridinek első származékait az 1950-es években szintetizálták Emmons, Krimm, valamint Horner és Jürgens. Míg az oxigén- és nitrogénatomok nagy elektronegativitásuk miatt általában nukleofilekként működnek , az oxaziridinek lehetővé teszik a két heteroatom elektrofil átadását . Ez a különleges reakcióképesség az erősen korlátozott háromatomos gyűrű jelenlétének és az NO-kötés relatív gyengeségének köszönhető. A nukleofil hajlamosak támadni a nitrogén az oxaziridin, amikor a szubsztituens a nitrogénatomon kicsi (jellegzetesen R 1 = H), és az oxigén, amikor a szubsztituens a atom nitrogén nagyon sztérikusan gátolt . Ezek az elektronikus hatások kihasználható végez különböző oxigén- vagy nitrogénatom transzfer reakciók, mint például a α-hidroxilezése enolátok , a epoxidálást az alkének vagy a szelektív oxidációja szulfidok és szelenidek. .
Kidolgozták az oxaziridin-származékok királis reagenseit , amelyek lehetővé teszik a sztereospecifikus heteroatomok átvitelének reakcióit . Az oxaziridinek kiralitása a gyűrű szubsztituenseinek szerkezetéből vagy a nitrogénatom ( invertomer ) konformációjából származhat . Az oxazirinek valójában egyedülállóak a nagyon magas nitrogén-inverziós gát miatt, amely lehetővé teszi sztereokémiai konfigurációjuk megőrzését. Ez a gát szobahőmérsékletre való inverziója 24 és 31 kcal · mol -1 közötti nagyságrendű , és az 1980-as években enanti tiszta oxaziridineket készítettek .
A kámforszármazékokon alapuló oxaziridin- származékokat az 1970-es években szintetizálták , és az aszimmetrikus szintézis alapkövévé váltak . Az oxaziridinek felhasználásával végzett összes teljes szintézis közül a taxol Holton és Wender csapata általi teljes szintézise az aszimmetrikus α-hidroxilezést javasolja kámforszulfoniloxaxiridinnel, mint kulcsfontosságú lépés ezen rákellenes szer szintézisében.
A két fő stratégiát szintézisére NH, N-alkil- és N-Aryloxaziridines vannak (A) oxidációja az iminek által persavak és (B) aminálás a karbonilok .
Ezenkívül a királis iminek oxidációja és az iminek királis savakkal való oxidációja enantiomerileg tiszta oxaziridinek előállításához vezethet .
Az 1980-as évek elején elkészítették az első N-szulfonil-oxaziridint. Ezeket a szulfonil- származékokat kizárólag oxigénatomátviteli reakciókhoz használják, és jelenleg az oxaziridinek leggyakrabban használt osztályai. Eredetileg m-CPBA-ból és benzil-trimetil-ammónium-kloridból fázistranszfer katalizátorként állították elő. A szintézis javítása lehetővé teszi a kálium-hidrogén- szulfát vagy az oxon alkalmazását oxidálószerként.
Számos N-szulfonil-oxaziridin-származékot használnak, amelyek mindegyikének eltérő fizikai-kémiai tulajdonságai és reakcióképessége van. E különböző reagensek összefoglalását a következő táblázat tartalmazza.
A perfluorált (in) oxaziridin- származékok erőteljes reakcióképességet mutatnak az egyenértékű szénhidrogénhez képest . A perfluorozott szubsztituensek elektron-akceptorok, így a perfluorozott oxaziridinek reakcióképessége hasonló a dioxiránok reakcióképességéhez . A perfluor-alkil-oxaziridinek különösen hidroxilezhetnek bizonyos CH-kötéseket nagyon nagy szelektivitással. A perfluorozott oxaziridinek szintetizálhatók egy perfluorozott imin perfluor-metil-fluor- karbonil- peroxiddal és egy fluorozott fémmel történő reakciójával a HF elszívására. megjelent.
Az α-hidroxi- ketoncsoport vagy aciloin sok természetes termékben található egység. Sok szintetikus utak volna használni, hogy reprodukálja ezt a motívumot, mint például a csökkentése az α-deiketones, a szubsztitúció a hidroxilcsoportok egy kilépő csoport , vagy a közvetlen oxidációjával egy enolát . Ez utóbbi módszerben az oxodiperoxi-molibdén (piridin) - (hexametil-foszforsav-triamid) (MoOPH) és az N-szulfonil-oxaziridinek a leggyakrabban használt elektrofil oxigénforrások . Az N-szulfonil-oxaziridinek előnye, hogy nagyobb kiralitást váltanak ki a MoOPH és más oxidánsok alkalmazásához képest. A királis indukciót sok más királis ketonnal és királis segédanyagokkal rendelkező ketonokkal, például SAMP- nal és RAMP- val igazolták .
A prokiral- enolátok kámforszulfonil-oxaziridin-származékokkal történő aszimmetrikus hidroxilezésével kapcsolatos munkát végeztek, lehetővé téve a jó enantiomer-felesleg elérését . Általánosan elfogadott, hogy az átmeneti állapot, amely lehetővé teszi ennek a jó sztereokémiának az elérését, egy nyitott átmeneti állapotot foglal magában, amelyben a szterikailag akadályozott csoport határozza meg azt az oldalt, amelyen a molekula megközelíti.
A szelektivitás bizonyos hidroxilációk javítható hozzáadásával koordináló csoportok az alfa helyzetben a oxaziridin-gyűrű, mint a oxaziridines 3b és 3c a fenti táblázatban. Javasoljuk, hogy a reakció zárt átmeneti állapoton megy keresztül , amelyben a fém-oxianion kelátképződéssel stabilizálódik a szulfátnak és a kámfor koordináló csoportjainak köszönhetően .
Az oxaziridinekkel végzett a-hidroxilezést nagyon széles körben alkalmazták a teljes szintézis során . Ez kulcsfontosságú lépés a taxol Holton (in) teljes szintézisében és a taxol Wender (en) teljes szintézisében . Hasonlóképpen, Forsyth is ezt a reakciót használja az okadainsav C3-C14 rendszerének (1,7-dioxaspiro [5.5] undec-3-én szubsztituált) szintézisében.
Az alkének epoxidálásaA epoxidálást az alkének széles körben használják a szerves szintézis , mivel epoxidok lehet alakítani számos funkciós csoportok . Az epoxidálás során általában m-CPBA-t (vagy más savsavakat ) használnak, de az oxaziridnekről kimutatták, hogy hasonló szintézisek elvégzésére alkalmasak, és nagyon hasznosak savas körülményekre érzékeny epoxidok előállításához . Az alábbiakban ismertetjük a (-) - kaotominin szintézisét, amely az alkén oxaziridin általi epoxidációját használja szintézisének utolsó szakaszai egyikében.
A szerves szintézis feldolgozási osztályában még egy széles körben használt epoxidációs aszimmetrikus , mint a Sharpless epoxidáció , Jacobsen epoxidáció vagy Julia-Colonna (en) epoxidációja . E reakciók legfőbb hátránya, hogy a szelektivitáshoz nagyon specifikus funkciókra van szükség . Sharpless epoxidációs működik allil-alkoholok , Jacobsen epoxidálásról cisz- diszubsztituált alkének a aromások, és Julia-Colonna epoxidálásával telítetlen α-β ketonok . Használata aszimmetrikus oxaziridines lehetővé teszi, hogy végezzen sztereospecifikus transzformációk a funkcionálisan nem alkének . Az alábbi reakcióvázlat mutatja az epoxidálási a transstilbene királis oxaziridiniumsók sót használva oxont , mint egy oxidálószer.
Dezaktivált szénhidrogén hidroxilezésA oxaziridines perfluorozott (en) ismert, hogy hidroxilezni a szénhidrogének dezaktivált nagy regio- és diastéréospécificité . Ez a reakció nagyon fontos, és kevés más vegyület mutat ilyen típusú reaktivitást. A perfluorozott oxaziridinek nagyon jó szelektivitást mutatnak a tercier szénnel szemben . Soha nem figyelték meg a primer szénatomok hidroxilezését vagy a két oxidálható hellyel rendelkező vegyületek dihidroxilezését. A sztereokémia retenciója nagyon magas, 95-95% nagyságrendű, és tovább növelhető fluorid-só hozzáadásával .
Kevesebb figyelmet szenteltek az oxaziridineknek, mint nitrogénatom transzfer reagenseknek. Az oxaziridinek, amelyek nem szubsztituáltak, vagy amelyek a nitrogénatomon acilcsoporttal rendelkeznek, használhatók ilyen reakciókhoz, az első példa a hatvanas évekből származik .
Az N-nukleofilek megsemmisítéseA aminálást a nukleofil a oxaziridines szubsztituálatlan nitrogénatomon nagyon sokoldalú tekintetében nukleofilekkel, amely felhasználható. A hidrazinok tehát előállíthatók a a aminok szekunder vagy tercier aminok, hidroxil- és a thiohydroxylamines el az alkoholok és a tiolok , a szulfil-imin a tioéterek és α-amino-ketonok el az enolátok .
N-acilamidálásAz acilezett aminok átadása nehezebb, mint a helyettesítetlen aminoké. Ezeket a transzferreakciókat először nukleofilek , például aminok és hidrazinok alkalmazásával hajtották végre . Néhány ritka példát is leírtak az acilezett aminok nukleofil szénatomokba történő átvitelére.
Az oxaziridinek ultraibolya besugárzás útján átrendeződési reakciókat hajthatnak végre , radikális mechanizmus útján vagy redukálószer, például CuI jelenlétében .. A spirociklusos oxaziridinek szintén meghosszabbíthatják ciklusukat, hogy megkapják a megfelelő laktámot . Migrációja a szubsztituens által ellenőrzött sztereoeiektronikus hatásokat, és a transz -csoport a nem- nitrogén -kötő dublett túlnyomórészt ad a migrációs termék. Ez a hatás lehetővé teszi a nitrogén kiralitásának felhasználását a magas nitrogén inverziós gát miatt az átrendeződés irányítására, amint azt az alábbi ábra bemutatja. Az ábra bal oldalán kizárólag a termodinamikailag kedvezőtlen termék figyelhető meg, míg a diagram jobb oldalán a kevésbé stabil gyökös köztitermékből származó termék részesül előnyben.
Ez a típusú átrendezési használunk kulcsfontosságú lépés a teljes szintézis a (+) - yohimbin , természetes hatóanyag, amely lehet ellen hatásos impotencia és a szexuális problémák által okozott szelektív szerotonin-újrafelvétel inhibitorok szerinti hatóanyag. National Institutes of Health .
Az oxaziridinek termikus átrendeződési reakciókon is áteshetnek, így nitronokat kapnak . A cisz-transz szelektivitás alacsony, de a hozamok jók. Az is elképzelhető, hogy bizonyos oxaziridinek idővel racemizálódnak egy nitron köztiterméken átjutva .
Az oxaziridinek hetero kumulénekkel reagálva különböző öt atom heterociklust eredményezhetnek , amint az az alábbi ábrán látható. Ez a reaktivitás a háromatomos gyűrű korlátozásának és az NO-kötés gyengeségének köszönhető.