Диастереомерные переходные состояния

РЕАКЦИИ С МЕТАЛЛООРГАИИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ. ДИАСТЕРЕОМЕРНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ СОСТОЯНИЯ В РЕАКЦИЯХ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ К КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЕ [c.2326]

Объяснение механизма частичного А. с. основано на представлении о возможности образования диастереомерных переходных состояний с разл. энергиями. Р-ция направляется преим. по энергетически более выгодному пути. При этом для получения высокого оптич. выхода достаточно небольших различий в энергиях переходных состояний. Так, если разница между энергиями составляет ок. 11 кДж/моль, оптич. выход достигает 98%. [c.207]

Предпочтительное образование одного энантиомера в кинетически контролируемой реакции объясняется образованием диастереомерных переходных состояний [23] (рис. 4 ср. с рис. 3). [c.460]

В процессе реакции рацемической формы с оптически активным соединением образуются два диастереомерных переходных состояния, которые при определенных условиях могут значительно отличаться но [c.106]

Вывод о том, что реакция хирального реагента с одной из двух энантиотопных групп приводит к диастереомерным переходным состояниям, имеет важное значение для асимметрического синтеза и особенно для биохимии [10—12]. Если переходные состояния диастереомерны, то энергии активации будут отличаться для различных путей реакции независимо от того, образуются ли диастереомерные продукты, имеющие различную энергию, или энантиомерные или идентичные продукты с одинаковой энергией. [c.19]

По той же причине к- = к . С другой стороны, в общем случае к Ф к , и к ф к , так как реакции (а) и (б), а также (в) и (г) протекают через диастереомерные переходные состояния с различными энергиями активации. [c.292]

Явление изменения направления хиральности на противоположное с изменением температуры реакции не представляется необычным, хорошо известно в литературе и объясняется сравнительно большим различием в величинах ЛАО диастереомерных переходных состояний при энантиоселективном гидрировании, особенно при небольших значениях оптического выхода (р < 5%). — Прим. перев. [c.141]

Соотношение между оптической чистотой продукта и разностью свободных энергий диастереомерных переходных состояний при 20 °С показано на рис. 7-3. Обращает на себя внимание то, что разность свободных энергий энантиомерных промежуточных форм, необходимая для того, чтобы получить продукт с 98%-ным оптическим выходом, составляет всего 2,66 ккал/моль. [c.220]

Метод (а) применяется для субстратов, которые имеют по меньшей мере одну реакционноспособную функциональную группу для проведения количественной реакции с расщепляющим агентом. Вследствие существования энергетически различных диастереомерных переходных состояний трудностями проведения химической реакции могут быть рацемизация и кинетическое расщепление. Другой недостаток этого метода - возможность случайного фракционирования в процессе получения производного, обработки и хроматографирования, что может приводить к изменению первоначального соотношения энантиомеров в образце. Наконец, систематические ошибки могут возникать и при неполной энантиомерной чистоте расщепляющего агента, что может привести к неправильному определению энантиомерной чистоты высокообогащенных смесей. [c.79]

Присутствие вспомогательной хиральности в реагенте может приводить и к асимметрическому синтезу энантиоселективного типа, когда в ходе реакции непосредственно образуются неравные количества энантиомеров. Такие реакции проходят через диастереомерные переходные состояния разная легкость их достижения (разные энергетические барьеры на пути к энантиомерам) приводит к различной скорости образования оптических антиподов. К асимметрическим синтезам такого типа относится, в частности, восстановление хиральными гидридами. [c.74]

Теперь рассмотрим применение этого метода расщепления на примере ментилового эфира миндальной кислоты (рис. 4-35). Когда ( )-ментол этери-фицируют (гГ )-миндальной кислотой, то молекула (-Ь)-кислоты может реагировать либо с (-Ь)-, либо с(—)-молекулой спирта то же справедливо в отношении молекул (—)-кислоты. Следовательно, существуют четыре типа молекул эфира, изображенные на рис. 4-35 (+) (+), (-Н) (—), (—) (+) и (—) (—), которые образуют две пары энантиомеров. Обе пары в свою очередь диастереомерны по отношению друг к другу (ср. разд. 3-2). При этерификации диастереомеры могут (и, вероятно, будут) образовываться с неравными скоростями, ибо хотя основное состояние одинаково для всех возможных комбинаций, но диастереомерные переходные состояния отличаются по своим энергиям. Таким образом, если реакцию прерывают до ее завершения или если используют количество ментола, недостаточное для полной этерификации, то преимущественно образуется одна пара энантиомеров [предположим, (-Н) (—) и (—) (+)1-Однако поскольку энантиомеры имеют одну и ту же свободную энергию, то они образуются с одинаковой скоростью. Продукт реакции представляет собой смесь (+) (—) и (—) (-г) эфиров (равных количеств) с примесью (-]-) (-Ь) и (—) (—) изомеров (также образующихся в равных количествах). Полное омыление такой смеси дает равное количество (+)- и (—)-кислот следовательно, в данном случае не удается провести расщепление. Однако положение изменится, если при этерификации вместо рацемического спирта берут (—)-ментол. В этом случае могут получиться только два диастереомера, а именно (4-) (—) и (—) (—) эфиры и, как было показано выше, будет преобладать (-(-) (—) изомер, если реакцию прервать, прежде чем она завершится. Гидролиз такой смеси эфиров дает миндальную кислоту, обогащенную (+)-изомером, тогда как в миндальной кислоте, которая остается неэтерифицирован- [c.68]

Данное здесь объяснение является чисто термодинамическим (если рассматривать теорию переходного состояния как продолжение термодинамики), т. е. считают, что метиленовые группы в лимонной кислоте могут вести себя различно по отношению к диссимметрическому реагенту. Такое поведение легко понять, если вспомнить, что диастереомерные переходные состояния имеют различную энергию. В то же время это не означает, что такое поведение будет обязательно иметь место. Иначе говоря, это не означает, что механизм реакции таков, что обязательно проявится это потенциальное различие. Теорией Огстона [77] все же можно пользоваться, поскольку она связана с механизмом реакции и помогает понять, почему происходит процесс, который допустим термодинамически. [c.84]

В разд. 5-2 будет дана интерпретация стереохимических соотношений с точки зрения представлений о пространственном и электронном взаимодействии групп в конкурирующих диастереомерных переходных состояниях. [c.24]

Теория дает возможность построения модели для диастереомерных переходных состояний, которые обозначены символами [Д, и [Д, 5 ] . Три лиганда у исходного асимметрического атома углерода (С) субстрата 85 обозначены буквами Ьь Ьг, Ьз, а лиганды у асимметрического центра (СО- образующегося при реакции, обозначены Ь, и Ь . Эти два центра (С и С ) связаны друг с другом пе непосредственно, а через ряд атомов, обозначенных на схеме ломаной линией. Формулы Й, Я ) -86 и (Д, 8 )-86 не обозначают определенных конформаций соответствующих переходных состояний, а изображают лишь сумму всех возможных взаимодействий лигандов в эпимерных переходных состояниях. [c.58]

Рис. 4-8. Циклический механизм реакции Реформатского при использовании ацетофенона. На схеме показаны только одно диастереомерное переходное состояние и один продукт.

Асимметрический синтез протекает через диастёреомерные переход- ные состояния. В только что описанном случае следует обратить внимание на определенную конформацию реагирующего вещества и рассмотреть возможные направления подходящего реагента. Рассмотрим схемы (5) и (6), изображающие два из нескольких возможных диастереомерных переходных состояний. Переходное состояние (5) является [c.371]

Образование диастереомеров в качестве продуктов р-ции обязательно включает диастереомерные переходные состояния, энергии к-рых неодинаковы. В результате диастереомеры всегда образуются в неравных кол-вах. Поэтому всегда, когда возможно образование диастереомеров, можно считать, что они получаются в неравных кол-вах. Наблюдаемое при этом соотношение продуктов контролируется или разл. относит, скоростями их образования (кинетически контролируемая стереоселективиость), или константой рав- [c.432]

Асимметрическое восстановление карбонильной группы можно осуществить также с помощью дигицропирвдиновых соединений. Эти реакции аналогичны ферментативным процессам, осуществляемым в живых организмах под действием ферментов, содержащих восстановленную форму никотинамидадениндинук-леотида (НАВН), активным центром которых является дигидро-никотиновый фрагмент, а роль хирального распозншощего фрагмента выполняет белковая цепь. В синтетическом дигидропиридине (ЫУ) белок заменен на остаток оптически активной аминокислоты — пролина. Поскольку при образовании хирального реакционного комплекса вовсе небезразлично, каким образом субстрат и реагент Ь1У расположатся относительно друг друга, возникает разница в энергиях диастереомерных переходных состояний, которая достаточно велика и обеспечивает энантиомерный избыток около 80% [c.76]

Для того чтобы различать идентичные группы а и а в реакциях соединений, обладающих типом симл етрии Саа Ьс (например, в случае лимонной кислоты), достаточно, чтобы переходные состояния былн просто диастереомернымн за счет взаимодействия с ферментом. Следует отметить, что в реальных случаях асимметрической индукции, наблюдаемой для простых органических реакций, действует этот же принцип. Так, в результате присоединения асимметрического реагента к энантиоморфным парам карбонильных соединений, образуются диастереомерные переходные состояния. [c.355]

Необходимо подчеркнуть, что в предыдущем анализе были использованы исключительно аргументы симметрии и поэтому выводы не зависят от деталей механизма реакций, которые влияют на различия в энергиях между диастереомерными переходными состояниями чтобы прийти к заключению о принципиальном существовании различий в скоростях реакций, не требуется знания деталей и характера реакций и переходных состояний. Величина и характер различий в константах реакцш" зависят от величины и характера различий в энергиях диастереомерных переходных состояний последние в свою очередь определяются природой и особенностью обоих переходных состояний. Однако аргументы симметрии, которые убеждают нас в существовании различия, в то же время не способны дать информацию о величине и характере этого различия или даже позволить решить, будут ли различия достаточно большими, чтобы их можно было наблюдать. Иначе говоря, хотя иногда имеются гипотезы о механизме реакций,, объясняющие величину и направление различий в скоростях реакций, важно понять, что существует фундаментальное различие между такими аргументами, основанными на механизмах реакции, и аргументами симметрии, которые довольно подробно изложены выше. Гипотезы о механизме реакций являются эмпирическими, и поэтому их можно экспериментально проверить. Напротив, выводы, основанные на свойствах симметрии энантиотопных групп и сторон, нельзя экспериментально подтвердить или опровергнуть они основаны только на логике аргументов и должны иметь силу, если логика верна, независимо от результатов опытов. Полезность этих выводов определяется экспериментальным обнаружением того, что различия между энантиотопными группами и сторонами часто достаточно велики, чтобы их можно было наблюдать, а иногда и очень велики, как, например, в некоторых ферментативных реакциях. [c.25]

Для проверки диастереотопных отношений групп также можно применить критерий замещения. Если замещение каждой группы С. на хиральную или ахиральную группу О дает ряд диастереомеров, то группы О диастереотопны. Этот критерий можно применить к рядам диастереотопных атомов водорода, изображенных на рис. 11. Замещение одного или другого диастереотоп-ного атома водорода на дейтерий приводит к диастереомерам, которые можно легко различить, обозначив их цис-транс, экзо-зндо или аксиалъный-экваториальный. Диастереомеры могут быть хиральными, например производные приведенных выше трех хиральных молекул, или ахиральными, например производные хлорэтилена, бициклобутана и циклогексана в конформации кресла. В 2-хлориндане (Х1д) и в трициклической молеку.ле (Х1з) наборы диастереотопных атомов водорода имеют энантиотопные аналоги. Поэтому замещение диастереотопных атомов водорода в этих молекулах на атомы дейтерия дает хиральные диастереомеры, даже если до замещения сами молекулы были ахиральны. При подходящем масштабе времени наблюдения (см. разд. VI) диастереотопные группы от.личаются по своим физическим и химическим свойствам (например, по химическим сдвигам в ЯМР-спектрах, по скоростям реакций) даже в ахиральном впе-молекулярном окружении. Подход хирального или ахирального реагента к двум диастереотонным сторонам приводит к двум диастереомерным переходным состояниям. Так, восстановление кетона Х1и алюмогидридом лития дает два мезо-диастереомера. [c.29]

Методы кинетическою расщепления основываются на том, что реакции энантиомеров с хиральными (оптически активными) реагентами протекают с различными скоростями отношение скоростей отражает различие в энергиях активации диастереомерных переходных состояний [16]. При взаимодействии ферментов с рацемическими субстратами реакции часто протекают с полной стереоспецифичпостью, т. е. отношение констант скоростей составляет не менее 10. [c.291]

Метод двойного расщепления является относительным методом, так как он позволяет коррелировать неизвестную оптическую чистоту или абсолютное вращение вещества А с оптической чистотой другого вещества Б, абсолютное вращение которого известно. До настоящего времени применение этого метода ограничивалось кислотами и спиртами в качестве реакции для кинетических расщеплений использовалась частичная асимметрическая этерификация. Несомненно, этот метод может быть распространен на другие системы, при условии что вращения соединений как А, так и Б, выделенных при расщеплении, будут достаточно велики для проведения точных определений. Это требует весьма большого различия между константами скоростей / i и к , чтобы обеспечить оптический выход, лежащий вне области ошибок эксперимента. Ясно, что если оптическая чистота используемого для расщепления А невелика, то оптический выход не будет высоким, так как оптическая чистота расщепляемого вещества Б не может быть выше, чем у применяемого для расщепления вещества А, даже если реакция полностью стереоснецифичпа. Кроме того, поскольку оптический выход сильно зависит от стерических факторов в диастереомерных переходных состояниях, он должен быть, вероятно, низким, если оптическая активность обусловлена диссимметричной группой, находящейся па значительном расстоянии от реакционного центра. [c.294]

Геттё и Оро ]28] разработали относительны метод, который позволяет рассчитать абсолютное вращение вещества, используя рацемическую смесь исследуемого ветцества и оптически чистый реагент Б. Рацемическая смесь А+ и А реагирует с недостаточным количеством оптически чистого реагента Б +. Поскольку образование А+Б+ и А Б+ протекает через диастереомерные переходные состояния, количества А+Б+ и А Б+ и скорости их образования будут различны. Непрореагировавшее соединение А будет, следовательно, обогащено А+ или А- (кинетическое расщепление). Такое оптическое обогащение связано с различным количеством обоих образующихся диастереомеров А+Б+ и А Б +. Если добавить такое количество Б +, чтобы в реакцию вступила точно половина рацемической смеси А+ и А-, то отпошепие ненрореагировавших энантиомеров А /А+ будет равно отношению образовавшихся диастереомеров А+Б + /А Б +. [c.298]

НО, ДО образования двух диастереомерных переходных состояний. Таким образом, дифференциация энантиофасных сторон двойной связи происходит при подходе прохиральной молекулы к поверхности катализатора путем ее ориентации в результате взаимодействия с молекулой модификатора, находящегося на поверхности катализатора и придающего ему энан-тиофасные дифференцирующие свойства . Эта точка зрения основывается на предположении авторов, что процесс дифференциации , т. е. возникновение хиральности в продукте, никак не связан с самой химической реакцией. Подтверждение этому авторы находят в весьма ограниченном полученном ими экспериментальном материале по энантиоселективному гидрированию метилацетоацетата на никелевом скелетном катализаторе, предварительно модифицированном оптически активными комплексообразующими соединениями (аминокислоты, оксикислоты). В нескольких сериях опытов они не наблюдали связи между оптической чистотой образующегося метил-р-оксибутирата и начальной скоростью реакции. Однако это наблюдение не было достаточно надежно подтверждено и противоречило многочисленным данным других авторов, установивших существование антибатной зависимости между общей скоростью процесса и скоростью образования избытка энантиомера. Такая закономерность прослеживается и на материале органических реакций (Саркар, Прелог, Працеюс) и следует из того, что пространственные затруднения уменьшают общую скорость реакции, но увеличивают пространственную Направленность реакции, так как стерические препятствия при ААН ФО способствуют образованию предпочтительного диастереомерного переходного состояния, приводящего к образованию одного из энантиомеров. Тем не менее в основном собственный эксперимент послужил авторам основанием для развития такого теоретического подхода к классификации асимметрических реакций. [c.7]

Наличие хирального фактора существенно для образования диастереомерных переходных состояний, которые обладают различными свободными энергиями активации как в реакции асимметрического превращения, так и в стерео-дйфференцирующих реакциях. [c.220]

Для энантиофасных дифференцирующих реакций нет эмпирического правила, которое бы так же широка было применимо, как правила Прелога и Крама. Это означает, что отсутствует общий подход для объяснения взаимодействия между хиральным фактором и энантиофасной стороной в субстрате, как это имеет место в диастереофасных дифференцирующих реакциях. Однако поскольку в энантиофасных дифференцирующих реакциях реагент превращается через стадию диастереомерных переходных состояний, то правило Прелога и другие правила часто применяются с целью объяснения или предсказания результатов энантиофасных дифференцирующих реакций. [c.224]

Так как адсорбция субстрата не является определяющей скорость стадией, то молекулы субстрата на поверхности модифи цированного МКЫ1-катализатора находятся в диастереомерных переходных состояниях (5 — М дс и — М адс) в результата взаимодействия с хиральным модифицирующим реагентом М. Концентрации субстрата в обоих диастереомерных адсорбционных состояниях находятся в равновесии. В системе, которая содержит достаточное количество субстрата О, соотношение между концентрациями субстрата в обоих состояниях и константой равновесия К может быть выражено в виде следующих уравнений [c.249]

Вспомним (см. разд. 1.8), что одним из способов обнаружения энантиотопии являются ферментативные реакции в связи с этим, в частности, говорилось о восстановлении уксусного альдегида под действием ЫАОН. Активным центром в этих ферментах является дигидроникотиновый фрагмент. К таким реакциям близки асимметрические синтезы, также осушествляемые с помощью дигидропиридиновых соединений от ферментативных процессов они отличаются тем, что роль хирального вспомогательного фрагмента здесь играет не белок, а остаток амида оптически активной аминокислоты — пролина. Небезразлично, как субстрат расположится в хиральном реакционном комплексе разница энергий диастереомерных переходных состояний оказывается достаточно большой для того, чтобы обеспечить высокую оптическую чистоту (схема 36). Оптическая чистота продукта реакции составляет около 80 %. Она повышается с увеличением концентрации исходного вещества, а также с ростом степени превращения [82]. [c.76]

В этом типе асимметрического восстановления под действием реактива Гриньяра в противоположность вышеприведенному примеру присоединения реактива Гриньяра к (—)-2-октилбензоил-формиату не удается выделить никаких онтически активных диастереомерных промежуточных соединений. В этом отношении обе реакции отличаются друг от друга, но они обладают и общей чертой, а именно обе они протекают через два конкурирующих диастереомерных переходных состояния. [c.24]

Оптически активные соединения в растворе могут быть получены только путем введения какого-либо хирального реагента, образующего диастереомерные переходные состояния, продукты или комплексы (включая и сольваты). В этом смыс.ле под хиральным реагентом следует понимать и хиральное физическое воздействие, такое, как, нанример, циркулярно поляризованный свет, под действием которого протекает абсолютный асимметрический синтез. Вообще процессы, в которых из оптически неактивных веществ образуются оптически активные соединения, можно разделить на четыре большие группы физическое разделение эпантио-мерных кристаллических форм процессы, основанные на разделении диастереомерных форм термодинамически контролируемые асимметрические превращения стереохимически лабильных диастереомеров и кинетически контролируемые асимметрические превращения. Эта классификация не совершенна можно, очевидно, и иначе разграничить и иначе сгруппировать такие процессы. При обсуждении асимметрического синтеза нам интересно ознакомиться в первую очередь с кинетически контролируемыми процессами. В последующих главах будут рассмотрены реакции, относящиеся к этому четвертому классу. Мы не будем детально обсуждать все пути получения оптически активных соединений будут отмечены лишь основные методы и приведены соответствующие примеры асимметрического синтеза. [c.26]

Четвертый общий метод получения хиральных соединений — кинетически контролируемые асимметрические процессы — представляет наибольший интерес с точки зрения выяснения механизма реакции, так как диастереомерные переходные состояния или промежуточные образования (включая комплексы и сольваты) [c.42]

А) (+А) реагирует с хиральным реагентом (К ) через два конкурирующих диастереомерных переходных состояния ПС( д)к и ПС(+А)н [свободные энергии энаптиомеров (—А) и (+А) всегда идентичны в ахиральном окружении], либо один ахиральный субстрат (В)(или ахиральная группа в хиральной молекуле) реагирует с хиральным реагентом (К ) через диастереомерные переходные состояния. [c.43]

Другое диастереомерное переходное состояние 49В) также приведет к транс-эпокиси, по с противоположной конфигурацией у а- и -атомов углерода. Какое из этих двух переходных состояний, 49Б или 49В, будет обладать меньшей энергией, зависит от взаимодействий хиральной К -группы с остатком молекулы. [c.186]

В этом случае хиральный восстанавливающий агент 7 получен из (> )-(Ч-)-метилизопропилкарбинола субстратом служит метил-циклогексилкетон 8). В моделях переходного состояния (9Л и 9Б) изображен только один из нескольких (вероятно, трех) имеющихся в полимерных алкоголятах атомов алюминия, а другие, которые не показаны на схеме, комплексуются с обеими ОК-грунпами. Если ОК-группы ъ 9А ж 9Б, которые непосредственно не входят в шестичленный цикл переноса водорода, являются хиральными, то они окажут влияние и на стереохимический результат реакции однако это будет уже второстепенным влиянием по сравнению с влиянием хирального алкоголята, участвующего в переносе водорода, как изображено на схемах 9А и 95. Логично предположить. что переходное состояние 9Б, в котором меньшая метильная группа реагента находится рядом с большей циклогексильной группой кетона, а большая изопропильная группа реагента находится рядом с меньше11 метильной группой кетона, будет более предпочтительным по сравнению с диастереомерным переходным состоянием 9А. в котором обе большие группы и две меньшие группы находятся в заслоненной конформации. Таким образом, когда исходят из алкоголята алюминия, полученного из (5 )-(+)-метилизопропилкарбино.ла 7, можно ожидать, что преобладающим [c.196]

Если, как указывается, образуется только ттгракс-кислота, что происходит исключительно путем обращения хирального центра в окиси стирола, то оптически активный продукт должен образоваться в результате какого-либо процесса, включающего кинетическое разделение, а не асимметрический синтез, так как исходное соединение было рацемическим, а в продукте сохраняется хиральный центр рацемического субстрата, хотя он и претерпел инверсию. В то же время, возможно, существует конкуренция между реакциями, ведущими к обращению (преимущественно) и сохранению (в малой степени) конфигурации. Эти конкурирующие реакции могут протекать различными путями д.ля энантиомеров в рацемической окиси стирола через диастереомерные переходные состояния, ведущие к неравным количествам циклопропанов. [c.313]

Аналогичным образом протекают и другие реакции присоединения спиртов к кетенам 180 или 183 под каталитическим действием таких хиральных оснований, как стрихнин, бруцин, хинин, дигидрохинин, цинхонидин, хинидин и цинхонин (обычно в виде их ацетильных производных), часто с образованием энантиомерных продуктов, если реакции осуществлять в широком интервале температур [145]. Працеюс [145, 147] предположил, что существует противоположное влияние энтальпии и энтропии на устойчивость различных диастереомерных переходных состояний, которые можно представить для этой реакции. Можно полагать, что механизм зак.лючается в медленном образовании ионной пары 185 по сравнению с 182Д и 182Е, в которых происходит быстрый перенос протона к возникающему асимметрическому центру с.тож-ного эфира. [c.330]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология