Meerwein–Ponndorf–Verley indirgemesi - Meerwein–Ponndorf–Verley reduction

Meerwein-Ponndorf-Verley (MPV) azalma olarak organik kimya olan indirgeme ve ketonlar ve aldehidler bunların karşılık gelen alkoller , alüminyum kullanan alkoksit , bir gözden çıkarılabilir alkolün mevcudiyetinde kataliz. MPV indirgemesinin avantajları, yüksek kimyasal seçiciliği ve ucuz, çevre dostu bir metal katalizör kullanımında yatmaktadır.

Şekil 1, Alüminyum izopropoksit varlığında karbonil oksidasyon durumlarının değişimi.

MPV indirgemesi Meerwein ve Schmidt tarafından ve ayrı olarak 1925'te Verley tarafından keşfedildi . Alüminyum etoksit ve etanol karışımının aldehitleri alkollerine indirgeyebileceğini buldular . Ponndorf, reaksiyonu ketonlara uyguladı ve katalizörü izopropanol içinde alüminyum izopropoksite yükseltti .

mekanizma

MPV indirgemesinin, Şekil 2'de gösterildiği gibi altı üyeli bir halka geçiş durumunu içeren bir katalitik döngüden geçtiğine inanılmaktadır. Alüminyum alkoksit 1 ile başlayarak , tetra koordineli alüminyum ara ürünü 2 elde etmek için bir karbonil oksijen koordine edilir . Ara ürünler 2 ve 3 arasında hidrit, perisiklik bir mekanizma yoluyla alkoksi ligandından karbonile aktarılır . Bu noktada yeni karbonil ayrışır ve üç koordineli alüminyum türünü 4 verir . Son olarak, çözeltiden bir alkol, katalizör 1'i yeniden oluşturmak için yeni indirgenmiş karbonilin yerini alır .

Şekil 2, Meerwein–Ponndorf–Verley indirgemesinin katalitik döngüsü

Döngüdeki her adım tersine çevrilebilir ve reaksiyon, ara ürünlerin ve ürünlerin termodinamik özellikleri tarafından yönlendirilir. Bu, verilen süre içinde termodinamik olarak daha kararlı olan ürünün tercih edileceği anlamına gelir.

Bu reaksiyon için, bir radikal mekanizmanın yanı sıra bir alüminyum hidrit türlerini içeren bir mekanizma dahil olmak üzere birkaç başka mekanizma önerilmiştir . Doğrudan hidrit transferi, son zamanlarda deneysel ve teorik verilerle desteklenen yaygın olarak kabul edilen mekanizmadır.

kemoseçicilik

Meerwein-Ponndorf- Verley indirgemesinin en büyük avantajlarından biri kimyasal seçiciliğidir . Aldehitler, ketonlardan önce indirgenir ve reaksiyon üzerinde bir kontrol ölçüsü sağlar. Bir karbonili diğerinin mevcudiyetinde azaltmak gerekirse, ortak karbonil koruma grupları kullanılabilir. Alkenler ve alkinler gibi normalde başka yollarla indirgeme sorunu oluşturan grupların bu koşullar altında reaktivitesi yoktur.

Stereoseçicilik

Alüminyum bazlı Meerwein-Ponndorf-Verley indirgemesi, kiral alkollere yol açan prokiral ketonlar üzerinde gerçekleştirilebilir . Asimetrik indirgemeyi başarmanın üç ana yolu, bir kiral alkol hidrit kaynağının kullanılması, bir intramoleküler MPV indirgemesinin kullanılması veya alüminyum alkoksit üzerinde bir kiral ligandın kullanılmasıdır.

Asimetrik MPV indirgemesine ulaşmanın bir yöntemi, kiral hidrit veren alkollerin kullanılmasıdır. Kiral alkol (R)-(+)- sec - o -bromofen-etil alkolün kullanılması 2-kloroasetofenonun indirgenmesinde %82 ee (yüzde enantiyomerik fazlalık ) verdi . Bu enantiyoseçim, Şekil 3'te gösterildiği gibi altı üyeli geçiş durumundaki iki fenol grubunun steriklerinden kaynaklanır. Şekil 3'te , iki fenil grubundan 2'deki büyük sterik etki nedeniyle 1, 2'ye tercih edilir .

Şekil 3, kiral alkol ile MPV indirgemesinin geçiş durumları

Molekül içi MPV indirgemesinin kullanılması iyi bir enantiyopurite sağlayabilir. Ketonu hidrit kaynağına bağlayarak, asimetrik indirgemeye yol açan yalnızca bir geçiş durumu mümkündür (Şekil 4). Ancak bu yöntem, iki reaktifin yakınlığından dolayı ters Oppenauer oksidasyonuna uğrama yeteneğine sahiptir . Böylece reaksiyon, ürünlerin göreli kararlılıklarıyla ilgili oranı ile termodinamik denge altında çalışır. Reaksiyon yürütüldükten sonra molekülün hidrit kaynağı kısmı çıkarılabilir.

Şekil 4, Molekül içi MPV azalmasının geçiş durumu

Alüminyum alkoksit üzerindeki kiral ligandlar , MPV indirgemesinin stereokimyasal sonucunu etkileyebilir. Bu yöntem sübstitüe edilmiş asetofenonların %83ee'ye kadar azalmasına yol açar (Şekil 5). Bu yöntemin çekiciliği, stokiyometrik bir kiralite kaynağının aksine bir kiral ligand kullanmasıdır . Son zamanlarda, bu yöntemin düşük seçiciliğinin geçiş durumunun şeklinden kaynaklandığı gösterilmiştir. Geçiş durumunun düzlemsel altı üyeli bir geçiş durumu olduğu gösterilmiştir. Bu, geçiş durumu gibi inanılan Zimmerman-Traxler modelinden farklıdır .

Şekil 5, kiral ligand ile MPV reaksiyonu

Kapsam

Diğer indirgeyici ajanların kullanımına kıyasla Meerwein-Ponndorf-Verley indirgemesinin kullanımını bazı problemler kısıtlar. Stereokimyasal kontrol ciddi şekilde sınırlıdır. Ticari reaktif kullanılırken genellikle büyük miktarda alüminyum alkoksite ihtiyaç duyulur ve bilinen birkaç yan reaksiyon vardır.

Ticari alüminyum izopropoksit mevcut olmakla birlikte, bunun kullanımı genellikle % 100-200 mol'e kadar katalizör yüklemelerini gerektirir. Bu, MPV azaltımının ölçekte kullanılmasını engeller. Son çalışmalar, trimetil alüminyum reaktiflerinden in situ yapılan alüminyum alkoksitlerin %10 kadar az yükleme gerektiren çok daha iyi aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir. Aktivite farkının, ticari olarak temin edilebilen ürünün büyük agregasyon durumundan kaynaklandığına inanılmaktadır.

Birkaç yan reaksiyonun meydana geldiği bilinmektedir. Ketonlar ve özellikle aldehitler durumunda aldol yoğunlaşmaları gözlemlenmiştir. α-hidrojen içermeyen aldehitler Tishchenko reaksiyonuna girebilir . Son olarak, bazı durumlarda, indirgeme ile üretilen alkol, bir alkil karbonu verecek şekilde dehidre edilebilir .

Varyasyonlar

Meerwein-Ponndorf-Verley azalma son zamanlarda kiral sentezinde kullanılmıştır aminler arasından ketiminlerin bir kiral alkoksit kullanılarak. Ketiminin nitrojenine bir fosfinoil grubunun eklenmesi, %98 ee'ye kadar yüksek enantiyoseçicilik sağladı .

Meerwein-Ponndorf-Verley indirgemesi için lantanitlerin ve geçiş metallerinin kullanımı konusunda çalışmalar yapılmıştır . Hem rutenyum hem de samaryum , karbonillerin alkollere indirgenmesinde yüksek verim ve yüksek stereoselektivite göstermiştir. Bununla birlikte, rutenyum katalizörünün bir rutenyum hidrit ara maddesinden geçtiği gösterilmiştir. Meerwein-Ponndorf-Verley indirgemesi, plütonyum (III) izopropoksit ile sentetik olarak faydalı verimle de gerçekleştirilmiştir.

Standart MPV indirgemesi homojen bir reaksiyondur, birkaç heterojen reaksiyon geliştirilmiştir.

Ayrıca bakınız

• Açıcı oksidasyon
• karbonil indirgemesi

Referanslar