분자내 반응

Intramolecular reaction

분자 내 화학은 단일 분자의 구조, 특성 또는 단일 분자의 범위로 제한된 현상을 말한다.

예

  • 분자 내 수소화물 이동(같은 분자 내의 한 부분에서 다른 부분으로 수소화물 이온 이동)
  • 분자 내 수소 결합(같은 분자의 두 작용기 사이에 형성되는 수소 결합)
  • γ-할로알킬아민 및 알코올을 각각 대응하는 포화 질소와 산소 복소환을 형성하기 위한 환화(같은 분자 내의 S2N 반응)

분자내 유기반응에서는 1개의 분자내에 2개의 반응부위가 포함되어 있다.이것은 매우 높은 유효 농도를 생성하기 때문에(높은 반응률을 초래한다), 따라서 두 화합물 사이의 분자간 반응으로 일어나지 않을 많은 분자내 반응이 일어난다.

분자내 반응의 예로는 스마일즈 재배열, 디크만 응축, 마델룽 합성이 있다.

상대 환율

분자내 반응, 특히 5원환과 6원환을 형성하는 반응은 유사한 분자간 과정에 비해 빠르다.이것은 주로 링 형성의 전이 상태에 도달하기 위한 엔트로피 비용의 감소와 이러한 크기의 링 형성과 관련된 유의한 변형률의 부재의 결과이다.테더 길이가 다른 기판의 고리화에 의한 고리 사이즈의 형성에 있어서, 일련의 γ-브로모알킬아민에 대해서, 통상, 반응 속도(n원환 형성의n 속도 상수 k)는 k5 > k37 > k6 > k > k이다4.이 다소 복잡한 환율 추세는 다음과 같은 엔트로픽 및 변형률의 상호작용을 반영합니다.

SN2intramolecular.png
사이클라이제이션의 상대 속도 상수(n = 5를 k = 100으로 설정rel)
n k릴 n k릴 n k릴
3 0.1 6 1.7 12 0.00001
4 0.002 7 0.03 14 0.0003
5 100 10 0.00000001 15 0.0003

'작은 링'(3 및 4-멤버)의 경우 느린 속도는 전이 상태에서 발생하는 각도 변형률의 결과이다.3원 고리는 긴장도가 높지만 아지리딘의 형성은 아제티딘의 형성보다 빠르기 때문에 아제티딘의 형성이 빠르며, 이는 아제티딘이 반응성 배열에서 만날 확률을 높인다.구속되지 않은 링(5원, 6원 및 7원)에도 같은 논리가 적용됩니다.'중간 크기 고리'(8~13원)의 형성은 점점 더 불리한 엔트로피 비용과 고리 전체의 입체적 상호작용에서 발생하는 경망간 변형의 추가 존재의 조합으로 인해 특히 바람직하지 않다.마지막으로, '큰 고리'(14원소 이상)의 경우, 이탈 그룹과 친핵자 사이의 거리가 너무 커서 [1][2]분자간 반응이 효과적으로 이루어지기 때문에 속도 상수는 수평이 된다.

세부 사항은 다소 변경될 수 있지만, 일반적인 경향은 래디칼 매개 및 전이 금속 촉매 과정을 포함한 다양한 분자 내 반응을 유지한다.

사슬형 분자내 [2+2]반응

사슬형 [2+2] 분자내 반응은 분자내 2+2 광사이클로드 디케이션을 통해 시클로부탄과 시클로부타논의 형성을 수반한다.테더링은 다중 사이클 시스템의 형성을 보장합니다.

Figure 1 - tethered intramolecular [2+2] reactions

테더의 길이는 [2+2] 반응의 입체 화학적 결과에 영향을 미친다.긴 테더는 알켄의 말단 탄소가 에논의[3](\ - 탄소에 연결된 "직선" 생성물을 생성하는 경향이 있다.테더가 2개의 탄소만으로 구성되어 있는 경우, 에논의β(\ - 가 알켄의 말단 탄소(그림 [4]2)에 연결된 "벤트" 생성물이 생성된다.

Figure 2 - Effects of the length of tether on [2+2] photocyclization reaction

사슬형 [2+2] 반응은 흥미로운 고리 체계와 위상을 가진 유기 화합물을 합성하기 위해 사용되어 왔다.예를 들어 [5][2+2] 광사이클라이제이션은 1988년 E. J. Corey와 동료들에 의해 은행가 B의 삼환 코어 구조를 구축하는 데 사용되었다.

Figure 3. Tethered [2+2] reaction in Corey's total synthesis of (+) - Ginkgolide B

분자 테더

분자 테더라고 불리는 틈새 개념에서, 그렇지 않으면 분자간 반응은 그것과 관련된 모든 이점들과 함께 테더에 의해 양쪽 반응을 고정시킴으로써 일시적으로 분자 내에서 만들어질 수 있다.일반적으로 사용되는 테더에는 탄산 에스테르, 붕소 에스테르, 실릴 에테르 또는 실릴 아세탈 링크(실리콘 테더)[6][7]가 포함되어 있으며, 많은 유기 반응에서 상당히 불활성이지만 특정 시약에 의해 절단될 수 있습니다.이 전략이 작동하기 위한 주요 장애물은 테더의 적절한 길이를 선택하고 반응 그룹이 서로에 대해 최적의 방향을 갖도록 하는 것입니다.예를 들어 알켄과 알킨이 실릴에테르를 [8]통해 결합되어 있는 파우손-Khand 반응이 있습니다.

Pauson-Khand silicon tether

이 특정 반응에서 반응성 그룹을 하나로 묶는 테더 각도는 소프를 통해 실리콘 원자에 이소프로필기를 배치함으로써 효과적으로 감소한다.잉골드 효과이러한 부피가 큰 그룹이 더 작은 메틸기로 대체되면 반응이 일어나지 않습니다.

또 다른 예는 실리콘 아세탈기(레이스믹, 다른 에난티오머는 묘사되지 않음)를 통해 결합된 2개의 알켄기를 가진 광화학 [2+2] 시클로디션이며, 그 후 TBAF에 의해 분할되어 엔도디올이 생성된다.

Cycloaddition silicon tether

끈이 없으면 엑소 이성체가 [9]형성된다.

레퍼런스

  1. ^ Streitwieser, Andrew; Heathcock, Clayton H.; Kosower, Edward M. (2017). Introduction to Organic Chemistry. New Delhi: Medtech (Scientific International, reprint of 1998 revised 4th edition, Macmillan). p. 198. ISBN 9789385998898.
  2. ^ Jonathan Clayden (2001). Organic chemistry. Oxford: Oxford University Press. pp. 454]. ISBN 0198503474. OCLC 43338068.
  3. ^ Coates, R. M.; Senter, P. D.; Baker, W. R. (1982). "Annelative Ring Expansion via Intramolecular [2 + 2] Photocycloaddition of α,β-Unsaturated γ-Lactones and Reductive Cleavage: Synthesis of Hydrocyclopentacyclooctene-5-carboxylates". J. Org. Chem. 47 (19): 3597. doi:10.1021/jo00140a001.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  4. ^ Tamura, Y.; Kita, Y.; Ishibashi, H.; Ikeda, M. (1971). "Intramolecular photocycloaddition of 3-allyloxy- and 3-allylamino-cyclohex-2-enones: formation of oxa- and aza-bicyclo[2,1,1]hexanes". J. Chem. Soc. D. 19 (19): 1167. doi:10.1039/C29710001167.
  5. ^ Corey, E. J.; Kang, M. C.; Desai, M. C.; Ghosh, A. K.; Houpis, I. N. (1988). "Total Synthesis of (.+-.)-Ginkgolide B". J. Am. Chem. Soc. 110 (2): 649–651. doi:10.1021/ja00210a083. PMC 6746322. PMID 31527923.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  6. ^ Cox, Liam R.; Ley, Steven V. (2007). "Use of the Temporary Connection in Organic Synthesis". In Diederich, François; Stang, Peter J. (eds.). Templated Organic Synthesis. pp. 274–395. doi:10.1002/9783527613526. ISBN 9783527296668.
  7. ^ Bracegirdle, S.; Anderson, E. A. (2010). "Recent advances in the use of temporary silicon tethers in metal-mediated reactions". Chem. Soc. Rev. 39 (11): 4114–4129. doi:10.1039/C0CS00007H. PMID 20838677.
  8. ^ Dobbs, A.; Miller, I.; Martinovic, S. (2007). "The use of silicon-based tethers for the Pauson-Khand reaction". Beilstein Journal of Organic Chemistry. 2007 (3): 21. doi:10.1186/1860-5397-3-21. PMC 1949821. PMID 17617903.
  9. ^ Booker-Milburn, Kevin I.; Gulten, Sirin; Sharpe, Andrew (1997). "Diastereoselective intramolecular photochemical [2 + 2] cycloaddition reactions of tethered l-(+)-valinol derived tetrahydrophthalimides". Chem. Commun. 1997 (15): 1385–1386. doi:10.1039/a702386c.