Redukcja heterogeniczna 9. Utlenianie wiązań podwójnych

Podsumowanie

Piśmiennictwo cytowane

760 A. SZYMAŃSKA, E. WIECZERZAK, L. ŁANKIEW1CZ

Mgr Aneta Szymańska doktorantka w Katedrze Che­ mii Organicznej Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego. Główne zainteresowania naukowe to: synteza asymetryczna aminokwasów (w szczególności aminokwasów aromatycznych), związków heterocyk­ licznych o właściwościach fluorescencyjnych (pochod­ ne akrydyny) oraz synteza peptydów.

Mgr Ewa Wieczerzak doktorantka w Katedrze Che­ mii Organicznej Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego. Główne zainteresowania naukowe to: projektowanie i synteza inhibitorów enzymów (prote- azy cysteinowe, metaloproteazy), synteza peptydów i peptydomimetyków (w szczególności azapeptydów).

Dr hab. inż. Leszek Łankiewicz, zatrudniony w Kate­ drze Chemii Organicznej Wydziału Chemii Uniwer­ sytetu Gdańskiego od roku 1984, obecnie na stanowi­ sku profesora nadzwyczajnego. W latach 1988-1990, po doktoracie, przebywał na stażu w University of Louisville, w laboratorium prof. A. Spatoli. Habilito­ wał się w roku 1998. Główne zainteresowania nauko­ we to: synteza asymetryczna, badania konformacyjne biopolimerów (peptydy, białka), synteza i badania inhibitorów enzymów oraz projektowanie i synteza peptydomimetyków.

SULTrtM o p p o l z e r a w a s y m e t r y c z n e js y n t e z i e 761 ABSTRACT

A m o n g m a n y m eth o d s o f asym m etric synthesis, the second-generation reactions, i.e. the ones applying chiral auxiliary to generate new chiral centers, are th e m ost popular and w idely used. In the last tw o d ecad es m an y new and highly effective chiral auxiliaries were described. B o m a - ne-10,2-sultam , introduced by O ppolzer an d co-w orkers [1 ], is on e o f the m o st popular and m ost effective in generating new chiral centers.

U tility o f bornane-10,2-sultam is due to:

— sim plicity o f a m ethod o f its synthesis from the natural, cheap source — cam phore (Schem e 1) [ 2 - 9 ] ,

— high yield o f connecting to prochiral substrates (Schem e 2), — a lm ost q u an titative asym m etric induction,

— straightforw ard rem oval o f the form ed product from bom an e-su ltam , w hich does n ot cause the lo ss o f chirality at a new chiral center,

— its high recovery after rem oval o f a product and possibility o f m ultiple applications. O n e o f th e m o st p opular reactions studied in asym m etric synthesis is aldol condensation. This reaction w as also studied w ith application o f bornane-10,2-sultam (Schemes 4 and 5, Tables 1 and 2) [1 8 -2 1 ]. D ep en d in g o n the type o f the used base and Lewis acid either pure cis or trans isom er can be obtained. T h e chem ical yields o f the reactions were also high (50-90% ).

N -acylated derivatives o f bom an e-10,2-su ltam have been revealed also as facile precursors o f chiral alkylated carboxylic acids, ketones, aldehydes and alcohols (Schemes 6 and 7, Tables 3 and 4) [10, 15, 22, 2 3 ]. D iastereoisoineric excesses were in m any cases above 99% and chem ical yields were also very g o o d (in m ost cases a b ove 80% ) A lkylation step can be also applied for asym m etric synthesis o f a-a m in o acid s (building blocks o f peptides) but it is necessary to use N -[bis(m ettiyl- th io)m eth ylid en e]glycin e m ethyl ester for acylation o f the sultam . Q uite nice selection o f am ino acids in op tically pure form can be obtained by this m ethod (Schem e 8, T able 5) [2 4 -3 1 ].

O th er p ossib ilities o f the sultam u sage arise from nucleophilic and electrophilic am ination reactions (Schem es 9 -1 1 , T ables 6 -8 ) [ 3 2 - 4 3 ]. T hese m ethods were applied to obtain am ino, azido, hydrazino and N -h yd roxyam in o acids w ith high chem ical yield and optical purity.

A p p lication s o f bornane-10,2-sultam derivatives w ith K,/?-unsaturated side chain are also very w ide in asym m etric organic synthesis. O n e o f the m ost popular reactions involving unsaturated com p ou n d s is D iels-A Id er’s cycloaddition (Schem es 11-13) [6, 4 4 -4 8 ]. C yclic com p ou n d s formed during th is a d d ition are m ostly endo-structures. Stereoselectivity is very high (higher than 90%) and depends on a type o f Lewis acid used (Table 9). A nother interesting precursor in this kind o f addition reaction seem s to be the sultam derivative obtained by the m odification with glyoxalic acid [4 9 -5 3 ]. Its application can lead to piran derivatives and substrates o f sugar m oieties (Scheme 14).

N -acylated w ith a,/J-unsaturated carboxylic acids sultam derivatives are also g o o d substrates for carbonyl com p ou n d s stereoselectively substituted o n a- or/and ^-carbons (aldehydes, ketones, carboxylic acids) as w ell as alcohols. F or preparation o f optically active a,/?-disubstituted com pounds either Grignard’s reagents (Schem es 15 and 16, and Table 10) [6 0 -6 2 ] or G ilm an’s reagents (Schemes 17 and 18, and T able 11) [6 2 -6 5 ] can be applied with diastereoselectivity in range 70-95% .

O th er p ossib ilities o f the “unsaturated” sultam derivatives usage arise from reactions w ith “h ydrogen sources” o r oxid ation agents. A sym m etric hydride addition (Schem e 19 and T able 12) [66, 67 ] or catalytic h ydrogenation (Schem e 2 0 and T able 13) [6 8 ] leads to K,/?-disubstituted chiral co m p ou n d s w ith g o o d yield and stereoselectivity. O xidation o f double b on d , o n the other hand, is facile m eth od for ob tain in g 1,2-diols — superior substrates for ketones, acetals and sugars (Sche­ m es 21 and 22) [6 9 -7 3 ].

762 A. SZYMAŃSKA, E WIECZERZAK, L. ŁANKIEWICZ

WSTĘP

Wśród wielu typów reakcji organicznej syntezy asymetrycznej metody II generacji, czyli z wykorzystaniem tzw. chiralnego pomocnika (chiral auxiliary). są najbardziej wszechstronne i popularne. W ostatnich larach opisano zastoso­ wanie Vvielu znakomitycti chiralnych grup pomocniczych. Jedną z bardziej efe­ ktywnych i popularnych grup tego typu jest bornan-10,2-sultam. Został on wprowadzony przez Oppolzera i wsp. w 1984 r. [1] i od tego czasu cieszy się dużym zainteresowaniem, ponieważ doskonale spełnia wymagania stawmne chiralnej grupie pomocniczej, tzn.:

— łatwo łączy się z prochiralnymi substratami. — powoduje wysoki stopień indukcji asymetrycznej, — łatwo odszczepia się od otrzymanego produktu.

Dodatkową zaletą sultamu Oppolzera jako chiralnej grupy pomocniczej jest to, że po usunięciu z produktu można go odzyskać niemal z ilościową

wydajnością i użyć ponownie.

Bornan-10,2-sultam jest pochodną kamfory. Oba jego enancjomeiy otrzy­ muje się z kwasu kamforosułfonowego w kilkuetapowej reakcji obejmującej przekształcenie kwasu w chlorek (za pomocą pentachlorku fosforu r2] lub chlorku tionylu £3]), a następnie w amid [4-6], Amid poddaje się reakcji cyklizacji do iminy [5, 6], którą w ostatnim etapie redukuje się za pomocą wodurku sodowego [7], glino wodorku litowego £6, 8] lub borowodorku sodo­ wego £9] do sulfonamidu (schemat 1).

(-)-kamfora

SULTAM OPPOLZERA W ASYMETRYCZNEJ SYNTEZIE 763 Sulfonamidowa grupa funkcyjna (—S 0 2NH—) umożliwia przyłączenie odczynnika Oppolzera do substratu na drodze N-acylowania. Reakcji tej ulega on stosunkowo łatwo, reagując zarówno z chlorkami kwasowymi, bezwodnika­ mi, jak i estrami [10-13] (schemat Ą.

O

N-acylowe pochodne sultamu są trwałe i mogą być łatwo oczyszczane