Trietyloamina (TEA) jest związkiem chemicznym o formule CH3CH2)3N. Jest to organiczna amina znana ze swoich właściwości zasadowych i szerokiego zastosowania w przemyśle chemicznym. Jednym z interesujących aspektów związanych z Trietyloaminą jest jej reakcja z cząsteczkami 146, która prowadzi do utraty HCl i tworzenia związku 147. Ten związek 147 podlega dalszej dimeryzacji, tworząc bis-spirofosforan 32.
W innym badaniu zgłoszono, że można przeprowadzić podstawienie chlorku w spirofosforanie 53 (R = Cl) za pomocą pirazolu lub imidazolu. Ta reakcja jest ciekawym przykładem wykorzystania Trietyloaminy do wprowadzania różnych grup funkcyjnych do cząsteczek organicznych.
Stabilizacja karboanionów w reakcjach Wittiga i Hornera-Wadswortha-Emmonsa
W reakcjach typu Wittiga i Hornera-Wadswortha-Emmonsa, stabilizacja sąsiednich karboanionów jest kluczowa dla efektywnego przebiegu reakcji. W tradycyjnych metodach stosuje się grupy fosforylowe do stabilizacji karboanionów. Jednak w ostatnich latach zastosowano pięciokoordynacyjne centra spirofosforu, które okazały się skuteczniejsze w stabilizacji karboanionów.
Na przykład, litowanie spiroksyfosforanu 148 za pomocą LiHMDS generuje litofosforan 149. Analiza NMR wskazuje, że powstaje silnie zdelokalizowany, prawie płaski karboanion. Jednak stereochemia enolanu jest nieokreślona. Przypuszcza się, że reakcja z benzaldehydem przebiega przez trigonalne bipiramidowe fosforany, które dają diastereomeryczną mieszaninę heksakoordynowanych oksyfosforanów 150, zidentyfikowanych przez charakterystyczne przesunięcie w gorę w NMR. Szybkie równoważenie do pięciokoordynacyjnych fosforanów 151, a następnie powolne wytłaczanie alkenu daje końcowy anionowy produkt fosforanowy i mieszaninę (E)- i (Z)-alkenów. Na stereochemię tworzenia wiązania podwójnego węgiel-węgiel może mieć wpływ zmiana temperatury reakcji po dodaniu benzaldehydu. Pod kontrolą kinetyczną w niskiej temperaturze faworyzowany jest produkt antyaddycyjny i dominuje mniej stabilny termodynamicznie (Z)-alken.
Akiba doniósł o znacznie ulepszonej selektywności (Z) dla estrow cynamonowych przez traktowanie spirofosforanu 70 (R = Me) t-BuOK, a następnie dodanie benzaldehydu. Silny efekt przeciwjonowy zaobserwowano w temperaturze 0 °C w przypadku enolanów potasu, co dało stosunek Z:E wynoszący 98:2 w porównaniu ze stosunkiem Z:E wynoszącym 72:28 w przypadku enolanów litu. Zawada przestrzenna grup trifluorometylowych skutkuje prawie wyłącznym produkcji anty-połproduktu. Zmniejsza to również możliwość reakcji retro-aldolowej, a tym samym zapobiega równowadze termicznej między połproduktami anty i syn. Wysoką (Z)-selektywność przypisuje się dodaniu aldehydu będącego krokiem determinującym szybkość, a szybkość odwrotnej reakcji retro-aldolowej jest powolna.
Proponowano raczej heksakoordynacyjne niż zwykłe pentakoordynacyjne oksafosfetanowe związki pośrednie zgodnie z mechanizmem zaproponowanym przez Evansa, który zidentyfikował takie związki pośrednie na podstawie charakterystycznych przesunięć chemicznych w NMR. Jednak takich związków pośrednich nie zaobserwowano dla 70. Próbowano zaobserwować pokrewne heksakoordynacyjne spiroperfosforanki i zsyntetyzowano β-hydroksyalkilofosforan 152 metodą deprotonacji 70, a następnie dodano benzofenon. Deprotonowanie 152 1,8-diazabicyklo[5.4.0]undec-7-enem (DBU) w diglyme w 130°C dało produkt z wydajnością ilościową, o czym świadczy przesunięcie w gorę pola o 100 ppm w NMR. Stwierdzono, że początkowe formy ulegają stereomutacji, tworząc izomer 153. Analiza NMR sugeruje, że etapem determinującym szybkość było heterolityczne rozszczepienie wiązania P-O wspomagane przez jon potasu.
Hydrospirofosforan 154 reaguje z siarczkiem metylu poprzez mechanizm wolnorodnikowy. Powodzenie reakcji zależy od minimalnego przeciążenia sterycznego wokół centralnego fosforu rodników atakujących siarczek dimetylu. Fosforany niosące grupę SMe wytworzono przez traktowanie hydrofosforanu 70 (R = H) DBU, a następnie siarką elementarną i jodkiem metylu. Analogiczny metoksyfosforan jest dostępny przez traktowanie 70 DBU, następnie SO2Cl2 i nadmiarem metanolu. W obu przypadkach otrzymuje się mieszaninę egzo- i endo-izomerów. Reakcje podstawienia nukleofilowego związków SMe z odczynnikami alkilolitowymi spowodowały odwrócenie konfiguracji w centrum fosforu. Jednak odpowiednie kompleksy metoksylowe dawały różne stosunki produktów inwersji i retencji w zależności od stereochemii materiałów wyjściowych i polarności rozpuszczalnika. Zachowanie konfiguracji wynika z wchodzenia nukleofila między atomem węgla równikowego i tlenem równikowym, a nie między dwoma węglami równikowymi, co prowadziłoby do inwersji. Wydaje się, że istnieje atrakcyjna interakcja między grupą metoksylową a nukleofilem, która kieruje atakiem nukleofila. Takie przyciąganie jest mniej powszechne w tetrahydrofuranie (THF), stąd obserwuje się pewną inwersję.
Reakcje związane z hydrospirofosforanem
Reakcja spirohydrofosforanu 70 (R = H) z trzema równoważnikami odczynników alkilolitowych, a następnie dodanie HCl, daje monocykliczny hydrofosforan 133 z wodorkiem w pozycji wierzchołkowej. Izomery z wewnątrzcząsteczkowym wiązaniem wodorowym i międzycząsteczkowym wiązaniem z cząsteczką rozpuszczalnika rozdzielono i scharakteryzowano metodą krystalografii rentgenowskiej <1996TL8409>.
Przygotowanie wszystkich czterech diastereoizomerów β-hydroksydifenyloetylospirofosforanów 72 przez deprotonowanie hydrospirofosforanów 70 (R = H) za pomocą BuLi ułatwiło późniejsze badania mechanistyczne nad stereospecyficznym tworzeniem alkenu. Trzy z diastereoizomerów można wytworzyć w reakcji 70 (R = H) z BuLi, a następnie działaniu tlenku cis lub trans-stilbenu przy temperaturze pokojowej.
Diastereomer 155 najdogodniej wytworzono przez traktowanie 70 (R = Bn) BuLi, a następnie chlorkiem benzoilu, z wytworzeniem związku karbonylowego 154, a następnie dalszą stereoselektywną redukcją za pomocą LiBH4. Co ciekawe, izomer O-cis 69 daje przegrupowany produkt 156 po benzoilowaniu.
Traktowanie wszystkich czterech diastereoizomerów 72 zasadami sodowymi lub potasowymi dało stylbeny o wysokiej stereoselektywności. Dwa z diastereoizomerów dały początek niektórym produktom retro-aldolowym. W dwóch przypadkach gatunki heksakoordynacyjne zostały zidentyfikowane przez przesunięcie chemiczne w NMR. Zauważono, że fosforany, które zamykają się w pierścieniu, tworząc heksakoordynacyjne formy trojpierścieniowe, to te, które nie przeszły reakcji retro-aldolowej z wytworzeniem aldehydów. Zamknięcie pierścienia było niekorzystne dla związków pośrednich ze sterycznym odpychaniem między grupami trifluorometylowymi i fenylowymi.
O-cis-spirofosforany 69, które wykazują działanie przeciwapikofilowe, wykazują zwiększoną reaktywność wobec nukleofilów w porównaniu z O-trans-spirofosforanami 70. Na przykład, 69 wytwarza heksakoordynator 157 po potraktowaniu MeLi w 0 °C, podczas gdy 70 jest niereaktywne w tych samych warunkach. Związek 69 (R = Bn) jest bardziej reaktywny w stosunku do zasad niż 70 (R = Bn) z KHMDS deprotonującym 69 (R = Bn) w THF w 0°C, ale nie 70 (R = Bn). n-BuLi był wystarczająco podstawowy, aby zdeprotonować zarówno 69, jak i 70. Dalsze różnice obserwuje się w stabilności i stereochemii produktów bromowanych powstałych między reakcją anionu z BrCF2CF2Br. Działanie podstawnika bromkowego w pochodnej O-cis jest takie, że przyspiesza pseudorotację do izomeru O-trans.
Reakcje związane z hydrofosforanem
Dwa równoważniki hydrospirofosforanu 158 dodają się szybko do diimin w temperaturze pokojowej, tworząc alkilobis(α-aminospirofosforany) 159. Amfifilowe kwasy (α-amino)fosfonowe 160 w enancjomerycznie czystej postaci zsyntetyzowano w reakcji chiralnych spirofosforanów 158 z długołańcuchowymi prochiralnymi aldiminami, a następnie selektywnej hydrolizie. Reakcja spirofosforanu 158 pochodzącego z kwasu hydroksyizowalerianowego była prawie natychmiastowa, podczas gdy reakcje spirofosforanu 43 (R = Et) pochodzącego z winianu dietylu były bardzo powolne, wymagając do 10 dni.
Reakcja hydrofosforanu 38 z siarką lub selenem w obecności zasady daje siarko- i seleno-spirofosforany 161.
Spirofosforany 79 i 162 ulegają otwarciu pierścienia w reakcji z [Rh(CO)2Cl]2 i [PtCl2(COD)], dając odpowiednio 163 i 49.
Spirofosforan 162 również ulega otwarciu pierścienia po potraktowaniu [PtCl2(COD)] i [PdCl2(COD)], dając 164 (M = Pd, Pt).
Reakcja 165 z obojętnymi nukleofilami, takimi jak anilina, prowadzi do dissubstytucji grupy PCl2, ale bez dalszego podstawienia. Sterycznie niewymagające naładowane nukleofile zastępują wszystkie trzy chlory.
Podsumowanie
Trietyloamina (TEA) ma szerokie zastosowanie w reakcjach chemicznych, w tym w reakcjach związanych z fosforanami. Dodanie Trietyloaminy do cząsteczek organicznych może prowadzić do tworzenia różnych produktów, takich jak bis-spirofosforany, alkohole i wiele innych. Stabilizacja karboanionów przy użyciu pięciokoordynacyjnych centrów spirofosforu okazała się skuteczna i umożliwia selektywną syntezę związków o pożądanej konfiguracji. Reakcje związane z Trietyloaminą i fosforanami są obszarem intensywnych badań, które mają na celu lepsze zrozumienie mechanizmów reakcji i rozwinięcie nowych metod syntez organicznych.
Wnioski z przeprowadzonych badań mogą mieć znaczenie dla przemysłu chemicznego, który może wykorzystać te informacje do opracowania nowych procesów i optymalizacji istniejących reakcji. Trietyloamina jest wszechstronnym związkiem chemicznym, który może pełnić wiele ról w syntezie organicznej i reakcjach chemicznych.
Bibliografia: