Cơ chế phản ứng vòng hóa?

[Scooby-Doo]

Bạn hãy đề nghị cơ chế phản ứng vòng hóa tạo thành antheliolide A từ hợp chất B.
http://img225.imageshack.us/img225/1465/coreysynthesismg0.png

[tigerchem]

Em đề nghị cơ chế gốc như sau

[Scooby-Doo]

Em đề nghị cơ chế gốc như sau
http://img208.imageshack.us/img208/6337/cochecm1.jpg

Em quan sát trong phân tử B, có những vị trí nào sẽ cho được phản ứng cộng thân hạch (nucleophilic addition) và nguyên tử nào, hay nhóm có thể đóng vai trò là tác nhân thân hạch (nucleophile). Từ đó cho phản ứng cộng thân hạch nội phân tử xảy ra. Sau khi ra chất trung gian đầu tiên, em so sánh tiếp với sản phẩm A thì sẽ nhìn ra bước đi tiếp theo. Lưu ý là: ion iminium không bền sẽ thủy giải thành aldehyde hay ketone tương ứng trên silica gel.
Have fun!

[napoleon9]

sau đây là ý kiến của em ! có gì mong thầy và anh em chỉ bảo
trưa bận về quê nên ko đưa ra đáp án sớm cho anh em thảo luận được :mohoi (
http://i223.photobucket.com/albums/dd281/napoleon9999/2-6.jpg

:gaucon(

[Scooby-Doo]

Bạn hãy đề nghị cơ chế phản ứng vòng hóa tạo thành antheliolide A từ hợp chất B.
http://img225.imageshack.us/img225/1465/coreysynthesismg0.png
Đây là bài trích trong tổng hợp antheliolide A của GS. E. J. Corey, người được giải Nobel về những đóng góp cho tổng hợp hữu cơ.
http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1990/index.html

Cơ chế đề nghị hợp lý cho phản ứng vòng hóa này có thể xảy ra như sau:

- Ban đầu đôi điện tử tự do trên nguyên tử nitrogen sẽ cho hiệu ứng cộng hưởng dương +R vào nối đôi C=C khiến xảy ra phản ứng cộng thân hạch vào nhóm aldehyde tạo ra vòng sáu trong trung gian B1.

- Do silica gel luôn luôn chứa hơi ẩm nên là nguồn cung cấp nước cho phản ứng thủy giải iminium thành aldehyde, và cung cấp proton cho O- thành OH tạo thành trung gian B2. Mặt khác, silica gel có chứa những tâm acid trên bề mặt nên cho phép phản ứng khử nước xảy ra tạo keton tiếp cách (liên hợp) B3 và piperidine.

- Cuối cùng dạng s-trans B3 sẽ nghịch chuyển thành dạng s-cis B4 cho phản ứng Diels-Alder nội phân tử và dị nguyên tố (vì có sự tham gia của nguyên tử oxi ngoài các nguyên tử carbon) để tạo thành sản phẩm A.
http://img402.imageshack.us/img402/5199/coreymechanismto5.png
Enjoy and Happy New Year!

[napoleon9]

he he ! thầy cho em hỏi cách em làm sai chỗ nào vậy? em muốn biết chỗ mình sai để sửa chữa? thầy cho em hỏi cách em có thể dùng để tổng hợp chất A được ko? nếu được thì cần bổ sung điều kiện gì? còn nếu ko thì tại sau?
happy new year

[tigerchem]

Trong bài của Napoleon thì khi đã có iminium không bị thủy giải thành ketone, từ đây những bước sau khác với bài giải.
Lúc đầu em nghĩ là sẽ có Diels Alder nhưng không biết làm sao, nhất là việc cắt nối C-N, từ đó em bỏ giả thuyết phản ứng cộng thân hạch mặc dù thấy nito, nối đôi và nhóm carbonyl, chuyển qua cơ chế từng điện tử nhảy thì "hết sức tào lao". Sau đó anh reply nói phản ứng cộng thân hạch nhưng hổng nói gì thêm, 1 lúc sau mới có iminium, hic!
Anh có thể giải thích thêm về phản ứng Diels Alder như trên (không phải dien + alken như thông thường, mà nhiệt độ phản ứng thấp, chỉ có 23oC).
1 điểm nữa là tâm acid trong silicagel đủ mạnh đến mức khử nước, thì nito lúc đầu rất khó nhảy điện tử để cho, mà không bị tạo thành muối amonium, và hydrogen nằm giữa 2 nhóm carbonyl có tính acid nên "có làm gì" các nhóm alken không?

[J. Org. Chem.]

sau đây là ý kiến của em ! có gì mong thầy và anh em chỉ bảo
trưa bận về quê nên ko đưa ra đáp án sớm cho anh em thảo luận được :mohoi (
http://i223.photobucket.com/albums/dd281/napoleon9999/2-6.jpg

:gaucon(
Cách của napoleon có những điểm sai sau (đây chỉ là ý kiến chủ quan của tớ):
-không thể tạo vòng oxetan như trên vì sự tạo thành vòng 4 đòi hỏi entropy rất âm, entanpy tạo thành lại rất dương, chỉ khi có những động lực thúc đẩy mạnh phản ứng như sự tạo thành liên kết P-O bền, sự đóng vòng mới xảy ra (lưu ý khi pư với sulfonium ylid, vẫn tạo vòng oxiran chứ không phải oxetan)
-liên kết đôi hoàn toàn không đủ tính nucleophil để tấn công Sn2 vào C, bẻ gãy liên kết C-O bền, cho dù nó tạo được carbocation bậc 3
-nhóm đi ra của napoleon là 1 amidua, không hề dễ dàng 1 tí nào, vì nó là 1 bazơ cực mạnh mang điện tích âm
-sự tạo thành enolat là quá gượng ép, tại sao amidua không tấn công ngay trung tâm điện tích dương ở C, mà lại phải đi qua 1 nu yếu hơn là enolat?
Mình thấy đó là 1 số sai lầm trong cơ chế của napo, mong các bạn giúp đỡ mình nhiều hơn, thân ^^

[J. Org. Chem.]

Anh có thể giải thích thêm về phản ứng Diels Alder như trên (không phải dien + alken như thông thường, mà nhiệt độ phản ứng thấp, chỉ có 23oC).

phản ứng mà anh Tiger nói là phản ứng hetero Diels- Alder. Phản ứng này cần 1 dien rất giàu electron (VD như dien Danishefsky) hoặc 1 dienophil rất nghèo e ( ester glyoxylate chẳng hạn)

Dien Danishefski:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7b/Danishefsky_diene_structure.png/100px-Danishefsky_diene_structure.png

thông thường đối với phản ứng này người ta dùng 1 axit Lewis làm xúc tác, vì vậy nhiệt độ cần thiết để phản ứng xảy ra giảm xuống( nó làm giảm năng lượng LUMO trong dienophil xuống thấp hơn nữa nhờ phối trí với nhóm hút e, tăng mật độ điện tích dương trên nhóm này ==> hiệu ứng hút e tăng).
1 phản ứng khá hay về mặt lập thể cho thấy ứng dụng to lớn của pư hetero-Diels-Alder trong tổng hợp hữu cơ là tổng hợp alkaloid Daphniphyllum:

http://img222.imageshack.us/img222/8725/joceahtitlehm2.gif

[Scooby-Doo]

Mấu chốt của câu hỏi này là: phản ứng tạo vòng sáu đầu tiên tương tự với phản ứng súc hợp aldol với xúc tác piperidine hay pyrrolidine (thường không dạy trong chương trình ở VN) nên các bạn nhìn không ra đường đi của cơ chế hợp lý.
Thông thường trong phản ứng súc hợp aldol (aldol condensation) giữa một ketone và aldehyde/ketone khác, nếu khả năng phản ứng của ketone quá yếu do cản trở lập thể hay hiệu suất phản ứng thấp, thì ketone được tăng hoạt bằng cách chuyển về dạng iminium như sau:
http://img150.imageshack.us/img150/7823/phanungdongvongqc6.png
Các beta-hydroxyketone rất dễ cho phản ứng khử nước ngay cả ở nhiệt độ phòng hoặc thấp hơn để tạo ketone tiếp cách bền.
Anh có thể giải thích thêm về phản ứng Diels Alder như trên (không phải dien + alken như thông thường, mà nhiệt độ phản ứng thấp, chỉ có 23oC).
- Phân loại theo hướng tác kích của điện tử, phản ứng Diels-Alder có hai dạng cơ bản

+ Normal Diels-Alder: HOMO của diene (thường là chất có hai nối đôi) giàu điện tử sẽ cung cấp vào LUMO của dienophile (thường là chất chỉ có một nối đôi) nghèo điện tử để tạo vòng sáu.

+ Inverse electron demand Diels-Alder reaction (IEDDA): HOMO của dienophile giàu điện tử sẽ cung cấp vào LUMO diene nghèo điện tử để tạo thành vòng sáu.

Yếu tố quyết định phản ứng sẽ theo normal hay inverse là do chênh lệch mức năng lượng giữa HOMO của diene với LUMO của dienophile (delta HOMO-diene-LUMO-dienophile) và chênh lệch mức năng lượng giữa HOMO của dieneophile với LUMO của diene (delta HOMO-dienophile-LUMO-diene). Phản ứng sẽ đi theo hướng có delta nhỏ hơn.

- Phân loại phản ứng Diels-Alder theo loại nguyên tử tham gia phản ứng có hai dạng cơ bản:

+ Homo Diels-Alder (thường chỉ viết đơn giản là Diels-Alder) : chỉ có duy nhất nguyên tử carbon tham gia tạo vòng sáu.

+ Hetero Diels-Alder: có dị nguyên tố tham gia tạo vòng sáu. Dị nguyên tố gồm có rất nhiều loại, phổ biến nhất là oxygen và nitrogen.

Ngoài ra nếu phản ứng Diels-Alder chỉ xảy ra trong một phân tử được gọi là phản ứng Diels-Alder nội phân tử (intramolecular Diels-Alder).

Mình dạo này bận việc quá, bạn nào có thời gian viết về chủ đề Diels-Alder này dùm đi vì khá hay đó. Tài liệu đã có trong Carey-Sundberg rồi đó về các loại phản ứng Diels-Alder, chọn lọc lập thể, chọn lọc vùng phản ứng…

Phản ứng Diels-Alder có thể xảy ra ớ rất nhiều nhiệt độ khác nhau (cao hay thấp), tùy thuộc vào độ bền của sản phẩm sinh ra, hoạt tính của diene và dienophile. Phản ứng Diels-Alder ở nhiệt độ phòng thường dùng xúc tác là các muối kim loại chuyển tiếp (các acid Lewis), một số chất mang rắn (như silica gel hay polimer có tinh acid.
Để từ từ mình tìm lại bài review về áp dụng phản ứng Diels-Alder trong tổng hợp toàn phần hợp chất tự nhiên và post lên cho các bạn đọc thêm. Mình không thể nào đi vào hết các chi tiết được.
1 điểm nữa là tâm acid trong silicagel đủ mạnh đến mức khử nước, thì nito lúc đầu rất khó nhảy điện tử để cho, mà không bị tạo thành muối amonium, và hydrogen nằm giữa 2 nhóm carbonyl có tính acid nên "có làm gì" các nhóm alken không?
- Ở đây do có driving force tạo thành ketone tiếp cách nên phản ứng khử nước đã xảy ra với xúc tác acid rất yếu là silica gel. Trong trường hợp này các alkene không bị ảnh hưởng có lẽ do phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng.

- Tiếp đó có lẽ tạo thành sản phẩm A là bền nhất, nến driving force đã tiếp tục đóng vòng theo phản ứng Diels-Alder.

Lưu ý: Mọi cơ chế dùng để giải thích kết quả thực nghiệm vẫn chỉ là những hình vẽ trên giấy nhưng đi theo những kiến thức hợp lý đã biết và được nhiều người chấp nhận. Cơ chế chỉ được gọi là chứng minh đầy đủ nếu đã qua khảo sát bằng phương pháp cụ thể như dùng đồng vị phóng xạ, cô lập hay bẫy được chất trung gian...

[HPchem]

Phản ứng Diels-Alder thuộc họ phản ứng cycloaddition, là một nhánh nghiên cứu của pericyclic reaction, mình thấy Bluemonster đã giới thiệu cũng khá nhiều trong box mô hình. Tuy nhiên mình vẫn chờ bạn í viết tiếp, vì đã có lần thọ giáo trực tiếp offline, thấy còn rất rất nhiều cái BM không giới thiệu hoặc viết lên diễn đàn, mà giữ riêng cho mình :matheo(

Hi vọng những cái thầy Scooby-doo định viết có thể một phần nào đó làm động lực để anh chàng BM tung chưởng. Thanks thầy nhiều.
:lon (