7.2. Циклоприсоединение

Большинству читателей известна реакция Дильса — Альдетра, которая в своем простейшем варианте представляет собой реакцию сопряженного диена с моноеном [обычно сопряженным с -группой] с образованием циклогексенового производного [реакция (7.6)]:

Известно также, что реакции такого типа не могут бьть в полной мере описаны в терминах электрофильно-нуклеофильного взаимодействия; ясно также, что они не идут по радикальному пути. Они относятся к большой группе реакций, которая включает согласованное взаимодействие -электронных систем через циклические переходные состояния. Такие реакции обычно описываются как перициклические или контролируемые симметрией.

Механизмы этих реакций рассматриваются Сайксом с точки зрения граничных орбиталей. Реакции происходят за счет взаимодействия высшей заполненной молекулярной орбитали одного компонента с низшей свободной молекулярной орбиталью другого компонента. Примем этот подход и здесь, однако, как мы уже отмечали, механизм специально рассматриваться в данной книге не будет. Система обозначений с помощью изогнутых стрелок может также быть использована [как в (7.6а)] для того, чтобы показать общий результат этих реакций. Хотя это и не совсем верно с точки зрения механизма, но такой подход позволяет показать, что все электронные пары исходных веществ могут быть найдены и в продуктах.

Рассмотрим теперь некоторые наиболее важные перициклические реакции с точки зрения их синтетического значения.

7.2.1. Реакция Дильса — Альдера

Основные черты этой реакции рассмотрены в книге Сайкса (с. 191): процесс включает взаимодействие -электронной системы (диена) и -электронной системы (моноена, или диенофила, как его часто называют), поэтому в общем реакцию

можно охарактеризовать как -циклоприсоединение. Редакция стереоспецифична — она идет в -положение по отношению к диену и диенофилу, как и следует ожидать для -взаимодействия типа или

Таким образом, относительная конфигурация исходных соединений сохраняется в продукте, например:

Диен должен быть способным принимать цисоидную конформацию; диены, которые фиксированы в трансоидной конформации, например 18, не могут вступать в реакцию Дильса — Альдера.

Если принятие цисоидной конформации приводит к неблагоприятным стерическим взаимодействиям (как в примере 4

между и реакция может идти очень медленно (сравните примеры 3 и 4).

Если син-присоединение диена и диенофила может привести к двум возможным аддуктам, как в примере 3, обычно аддукт -присоединения [в данном случае 19] преобладает над продуктом эндо-присоединения [в данном случае 20]. Предпочтительное экзо-присоединение объясняется дополнительным частичным перекрыванием между орбиталями компонентов в переходном состоянии (см. 21), которое не может существовать в переходном экзо-состоянии (22):

В реакции Дильса — Альдера могут участвовать самые разнообразные вещества, поэтому метод имеет исключительное синтетическое значение. Например, диен может быть карбоциклическим (пример 5) или гетероциклическим (примеры 7 и 8). Производные бензола с трудом вступают в реакцию Дильса — Альдера, так как аддукты будут неароматическими; но полициклические соединения, такие, как антрацен, легко образуют аддукты (примеры 9 и 10), так как получается дополнительное бензольное кольцо. Диенофильный компонент может также

изменяться в значительной степени: простые алкены типа этилена требуют высокой температуры и давления для успешного проведения реакции, но обычно используют алкены с сопряженной -группой. Алкины (пример 7), в том числе и дегидробензол (примеры 8 и 10), могут быть использованы вместо алкенов. Гетероатомы могут замещать углерод как в диене, так и в диенофиле (примеры, 11—3):

(см. скан)

(см. скан)П

ример 13 показывает удобный путь получения пиридоксиновых () витаминов.

Если как диен, так и диенофил несимметричны, присоединение по Дильсу — Альдеру может идти двумя путями с образо ванием смеси изомерных аддуктов, но, как правило, один из них образуется предпочтительно. Эту региоселективность можно объяснить, используя понятия теории граничных

орбиталей, и, хотя обсуждение теории лежит вне темы этой книги, то же нельзя сказать о конечном результате. Для громадного большинства заместителей в диене и диенофиле основной аддукт по Дильсу — Альдеру имеет такой вид, как в реакциях (7.7) и (7.8). Следует отметить, что «мета-дизамещенный» продукт является минорным изомером в обоих случаях:

(см. скан)

Даже когда можно ожидать влияния стерических препятствий для образования «орто-аддукта», последний все же будет

получаться в значительном количестве: