Reguły Baldwina
Synteza związków pierścieniowych
•Zaproponowane w 1976 przez Jack’a Baldwina
•Przewodnik po reakcjach cyklizacji dla pierścieni 3- do 7- członowych
•Reguły empiryczne wywiedzione z obserwacji eksperymentalnych
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734-736Advanced organic chemistry, March p 212Clayden 1st Edn p 1140
Reguły Baldwina
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734-736
Reguły Baldwina
Nomenklatura
3, 4,......7
Numer pokazuje jakiej wielkości pierścień powstaje
1. Wielkość pierścienia
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734-736
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734-736
Wiązanie zrywane podczas cyklizacji znajduje się na zewnątrz pierścienia
X-
exo
XY Y-
X-Y X Y-
endo
2. Wiązanie
Wiązanie zrywane podczas cyklizacji znajduje się wewnątrz pierścienia
Nomenklatura
sp3 węgiel tetraedryczny tet
sp2 węgiel trygonalny trig
sp węgiel digonalny dig
3. Geometria
Geometria atomu węgla biorącego bezpośrednio udział w reakcji cyklizacji:
Nomenklatura
Y
Y
Y
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734-736
1
3 4
2
OH
OH
OH
5
5-exo-trig
2
3
1H2N
Br
3-exo-tet
O56
12
3
4
O
6-endo-dig
Reakcja może być uprzywilejowana or utrudniona
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734-736
Reguły Baldwina
Trajektoria podejścia
O
Nu-
= 109°
Nu
OH
Trig(Bürgi-Dunitz)
YX-
X Y- = 180°
C C
X-
= 120°C C
Y
X
Y
Tet(Walden inversion)
Dig
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734-736
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734-736
Układy tetraedryczne
-XY
X-
YX-
Y X- Y
X-
YX-
Y
X-
Y
5-exo-Tet3-exo-Tet 4-exo-Tet 6-exo-Tet
7-exo-Tet 5-endo-Tet 6-endo-Tet
12
351
23
5
6
7
1
2
3
1
2
3
1
2 3
4
4
4
5
6
4
1
2
3
45
6
1
2
3
4
Wszystkie cyklizacje exo-tet są uprzywilejowane
X
Y
n
Skuteczne nakladaniewolnej pary X z C-Y *Mozliwy atak pod katem 180°
H2NBr1
2 3
3-exo-Tet
Układy tetraedryczne
Wszystkie cyklizacje exo-tet są uprzywilejowane
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734-736
Układy trygonalne
-XY
X-Y
X-
Y X- Y X-
Y
X-
Y
X-
Y
5-exo-Trig3-exo-Trig 4-exo-Trig 6-exo-Trig 7-exo-Trig
5-endo-Trig 6-endo-Trig
-XY
-X Y
X-
Y
3-endo-Trig 4-endo-Trig 7-endo-Trig
12
3
51
23
5
6
71
2
3
1
2
3
1
2 3
4
445
6
4
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
1
2
3
12
3
4
5
71
2
3
45
6
Wszystkie cyklizacje exo-trig są uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest utrudniona
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734-736
OH
OH
O1
2
3 4
5
5-exo-Trig
X n
Y
Skuteczne nakladanie wolnej pary przy X z C=Y *Mozliwy atak pod katem 109°
Wszystkie cyklizacje exo-trig są uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest utrudniona
Reguły Baldwina
Wszystkie cyklizacje exo-trig są uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest utrudniona
O
O
XBase O
O
5-endo-Trig
H
OH
OH
OH
OH
O
HOH
Reguły Baldwina
Wszystkie cyklizacje exo-trig są uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest utrudniona
OH OX
Base
5-endo-Trig
OMe
O
OMe
O
OH
OMe
O
Base
O
OMe
O
5-endo-Trig
OOMe
O
1
2
34
5
5
1
2
3
4
50%
5-exo-Trig1
2
3
4
O O5
100%
Reguły Baldwina
MeO2C CO2Me
NH2 HN
MeO2C CO2Me
1
23
4
51
2
3
4
5
X
HNO
MeO2C
5-endo-Trig0%
5-exo-Trig100%
1
2
3
45
Wszystkie cyklizacje exo-trig są uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest utrudniona
Eksperyment kontrolny :
CO2Me
PhCH2NH2Ph
HN
CO2Me
HN Ph
100%0%
O
Reguły Baldwina
Wszystkie cyklizacje exo-trig są uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest utrudniona
N
OOMeH
H
Zle ustawienie
Wolna para azotu nie siega orbitalu * akceptora Michaela Atak po trajektorii Dünitza nie mozliwy
N
H H
O
OMe
Zbyt daleko
Reguły Baldwina
Wszystkie cyklizacje exo-trig są uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest utrudniona
SH
OMe
Obase
S
OMe
O5-endo-trig
S
O
OMe
O
OH 5-endo-trig O O O OH
Reguły Baldwina
Wszystkie cyklizacje exo-trig są uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest utrudniona
HO
O
I
3 eq I2, NaHCO3
MeCN
HO
I
Knight et.al. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 8909
Reguły Baldwina
TsHN OH
3 eq I2, K2CO3
MeCN
NTs
I
O
NHTs
I
5-endo-trig
5-exo-trig
OH
•5-exo-trig silnie faworyzowana względem 5-endo-trig
Knight et.al. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 8909
Reguły Baldwina
Układy digonalne
-X -XY
X-
YX- X-
X-
Y
X-
Y
5-exo-Dig3-exo-Dig 4-exo-Dig 6-exo-Dig 7-exo-Dig
5-endo-Dig 6-endo-Dig
-XY -X Y
X-
Y
3-endo-Dig 4-endo-Dig 7-endo-Dig
YY
Y
12
35
6
7
1
23
4
5
6
71
2
3
1
2
3
1
2 3
4
44
5
6
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
12
34
1
1
1
1
63 3
22
4
Wszystkie endo-dig uprzywilejowane
O
O
Ar1
2
3
4 5
5-endo-Dig
O
O* inaccessible
Ar
Możliwe nakładanie w płaszczyźnie pierścienia
• Wszystkie endo-Dig cyklizacje są uprzywilejowane
• 3- i 4-exo-Dig cyklizacje są utrudnione
-X -XY
3-exo-Dig 4-exo-Dig
Y
12
3 1
2 3
4
x x
Nukleofil nie może podejść pod właściwym kątem 120o
Reguły Baldwina
O2S N
C
Ph
Base
e.g. NaOMe
O2S N
C
Ph
isonitrile
H
MeO OR
O2S N
C
Ph
OR
5-endo-dig
O2S N
CPh
OR
H
O2S N
CPh
OR
H
RCHO
quench
R
NC
Hbase
R
NC
N
R
H
(afterprotonation)
Reguły Baldwina
R
O
R'
H2N NH2 R
N
R'
NH2
R
NNH
5-endo-dig
R'
CN
C
NNH
RO CN
NNH
RO
H
CN
C
NNH2
RO
base
CN
NNH
RO
H
H
H
CN
NH2NH
RO workup
Reguły Baldwina
2525J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
Reguły Baldwina
Wewnątrzcząsteczkowe alkilowanie enolanów ketonów
+ Y-
-O Y O
(Enolexo)-Exo-Tet
-O Y O
+ Y-(Enolendo)-Exo-Tet O
Y180° atak
Endocykliczne alkilowanie: 6 - 7 uprzywilejowane i 3 - 5 nieuprzywilejowaneExo: 3 - 7 uprzywilejowane
Reguły Baldwina
2626J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
Reguły Baldwina
Wewnątrzcząsteczkowa kondensacja aldolowa
Endocykliczna kondensacja: 6 - 7 uprzywilejowane i 3 - 5 nieuprzywilejowaneExo: 3 - 7 uprzywilejowaneKąt ataku: 109°
-O Y O
(Enolexo)-Exo-Trig
Y-
-O Y O
(Enolendo)-Exo-Trig
Y-
O
109° atak
Y
O
Y
O
Y
C alkylations C alkylations
180° attack109° attack
O alkylations O alkylations
J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
Reguły Baldwina
Reguły Baldwina
• Czemu cyklizacja 5-(Enolendo)-exo-tet jest utrudniona?
O
Br
O O
Br
M
t-BuOM
O
> 70% 0%5-exo-Tet 5-(enolendo)
-exo-tet
OOO
MX X
M
Wewnątrzcząsteczkowe alkilowanie enolanów ketonów
J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
• Czemu cyklizacja 6-(enolendo)-exo-tet jest faworyzowana?
BrOO Br
M OO
> 95% 0%
t-BuOM
6-(enolendo)-exo-tet
6-exo-Tet
XOM Possible because of extra bond length
Reguły Baldwina
Wewnątrzcząsteczkowe alkilowanie enolanów ketonów
O
O
O O
O
O
O
O
O
+5-(Enolendo)-
exo-trig
6-(Enolendo)-
exo-trig
Statystycznie : 4 możliwości tworzenia pierścienia 5 członowego 2 możliwości tworzenia pierścienia 6 członowegoWedług reguł : Pierścień 6 członowy będzie przeważał zdecydowanie
6-(enolendo)-exo-trig versus 5-(enolendo)-exo-trig
Reguły Baldwina
Wewnątrzcząsteczkowe kondensacja aldolowa
J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
Reguły Baldwina
Wewnątrzcząsteczkowe kondensacja aldolowa
O
O
O O
O
1M KOH
MeOH < 5 min77%
6-(Enolendo)-exo-trig 100%
5-(Enolendo)-exo-trig 0%
H2
O
OIR (observed)C=O Cyclohexanone 1707 cm-1
C=O Cyclopentanone 1740-50 cm-1
J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
Tworzenie cykloheksanonów całkowicie dominuje nad statystycznie preferowanymi cyklopentanonami
RCo2(CO)6
O
RZ
RE Lewis Acid
RCo2(CO)6
ORE RZ
OLA
RE
RZ
H
R
Co2(CO)6 OLA
RE
RZ
H
Co(CO)3
Co(CO)3
R
6-(enolendo)-exo-trig
Reguły Baldwina
R1 Co2(CO)6
OR2
Lewis Acid
R1
OLA H
H
Co(CO)3
Co(CO)3
R1
4-(enolexo)-exo-trig
R2
O
Co2(CO)6
R2
OLA H
R2
R1
Co2(CO)6
Reguły Baldwina
O
OHa
buprzywilejowanynieuprzywilejowany
6-endo (b) 5-exo (a)O O
OH
HO
12
3
45
Reguły Baldwina
HO
O
R
CSA (10 mol%)
CH2Cl2, -40 - 25 oC OR
HO
H
OH
HO
R
+
2/3 Wyd. (%)a) R = CH=CH2 100/0 95 b) R = CH=CHBr 100/0 90c) R = (CH2)2CO2Me 0/100 94d) R = E-CH=CHCO2Me 60/40 96
2 36-endo 5-exo
HH
1
HO
OH
O
OHH
HO
O
HO
O
O
OH
HH
4 5
Nicolaou, K. C.; Duggan, M. E.; Hwang, C-K.; Somers, P. K. J. Chem. Soc., Chem. Commun.1985, 1359
Reguły Baldwina
HOR
O CSA (10 mol%)CH2Cl2
-40 - 25 oC O
HO
R
H
H
OHO
RH
H+
7/8 Wyd.(%)a) R = CH=CH2 44/56 95b) R = Z-CH=CHCl 33/67 92c) R = E-CH=CHCl 76/24 94d) R = C CBr 0/100 87
7 86
Nicolaou, K. C.; Prasad, C. V. C.; Somers, P. K.; Hwang, C-K. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 5330
Reguły Baldwina
R
OAgOTf (5 ekwiw.)
THF/H2O25 oC
O R
H2O
Br-
6-endo
5-exo
O
O
H
H
OH
RH
R
OH
37:38 4:1
R = (CH2)3OTBDPS 39
Br R
O
36
91%Br
Ag
37
38
O
R
H
H
O
H
R
Hcis
trans
40
36
RBr
O
Br
O
RR = (CH2)3OTBDPS
40a
39
O
RBrO
H
H
O
R
OH
O
OH
R
H
H
H
37
38
Hayashi, N.; Fujiwara, K.; Murai, A. Synlett 1997, 793.
Reguły Baldwina
6-endo-Trig
5-endo-Trig
Co warto zapamiętać
Size Exo Endo
Tet Trig Dig Tet Trig Dig
3 X X
4 X X
5 X X
6 X
7
Co warto zapamiętać
Exo-Tet Exo-Trig
Sizeenolend
oenolex
oenolend
oenolex
o
3 X X
4 X X
5 X X
6
7
Reakcje Pericykliczne
•Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
•Reakcje elektrocykliczne (reakcje otwarcia lub zamknięcia pierścienia)
•Cykloaddycje
•Przegrupowania sigmatropowe
•Reakcje enowe
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Reakcje elektrocykliczne (reakcje otwarcia lub zamknięcia pierścienia)
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Cykloaddycje
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Reakcje cheletropowe
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Przegrupowania sigmatropowe
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Przegrupowania sigmatropowe
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Reakcje enowe
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Przeniesienie wodoru
Top Related