Реакція Жуліа

Реа́кція олефінува́ння Жуліа́ (реакція Жуліа-Ліжо) — це реакція отримання алкенів, в результаті взаємодії фенілсульфону 1 з альдегідами (або кетонами) з наступним відновним елімінуванням з допомогою амальгами натрію або SmI₂. Реакція названа в честь французького хіміка Марка Жуліа (фр. Marc Julia), який відкрив її в 1973 році.

Реакція олефінування Жуліа

Всі чотири етапи реакції можуть бути проведені в одній посудині, а використання R³X не є обов'язковим. Однак очищення сульфонового проміжного продукту 2 дозволяє підвищити вихід реакції і чистоту продукту. Найчастіше R³ — це ацетильний або бензоїльний замісник, а для отримання 2 як R³X використовують ангідрид оцтової кислоти або бензоїлхлорид.

У результаті реакції утворюються переважно транс-алкени.

Механізм реакції

Реакція проходить через такі основні стадії: 1) приєднання α-метилфенілсульфонату до альдегіду або кетону; 2) ацилювання отриманого β-алкоксисульфонату; та 3) відновного відщеплення β-ацилоксисульфонату (з допомогою амальгами натрію або SmJ₂) для отримання бажаного продукту.

Механізм реакції олефінування Жуліа

Перші стадії є прямими. Фенілсульфоновий аніон 2 реагує з альдегідом, в результаті чого утворюється алкоксид 3, який у свою чергу функціоналізують з допомогою R³-X з утворенням стабільного інтермедіату 4. Точний механізм класичної реакції Жуліа не відомий, але з допомогою маркування Дейтерієм було показано, що реакція проходить через стадію утворення вінільних або вторинних алкільних радикалів 5. Обидва інтермедіати з різною стереохімією здатні еквілібрувати до більш стабільних ізомерів перед утворенням продукту. Бажаний продукт 6 утворюється в результаті протонування вінільних радикалів. Стереохімія алкену 6 залежить від стереохімії сульфонового інтермедіату 4. Вважається, що радикальні інтермедіати 5 з різною стереохімією здатні еквілібрувати, в результаті чого утворюються термодинамічно більш стабільні транс-олефіни.

Стереоселективність

У результаті класичної реакції Жуліа утворюються переважно транс-(або (Е)-)алкени з високим стереоселективним виходом. (Е)-селективність можа підвищити, якщо використовувати такі вихідні сполуки, щоб ланцюги біля новоутвореного подвійного зв'язку були якомога більш розгалуженими. Відносна стереохімія інтермедіату β-ацилоксисульфонату не впливає на геометрію отриманого алкену.

Модифікації реакції Жуліа

Реакція Жуліа з використанням гетероарилсульфонатів

Оскільки весь синтез досить важко провести в лабораторії, Марк Жуліа зі співробітниками розробив метод синтезу «в одній посудині», де гетероарилсульфонати додаються до карбонільних сполук замість традиційних фенілсульфонатів. (Хоча очищення сульфонового інтермедіату в середині синтезу дає змогу отримати кращий вихід та чистіший продукт.)

Заміщення фенілсульфонів на гетероарилсульфони значно змінює шлях проходження реакції. Показовим прикладом є бензотіазолсульфон. Реакція бензотіазолсульфону 1 з Літій диізопропіламідом дає метилбензотіазоліл сульфон, який швидко реагує з альдегідами (або кетонами) з утворенням алкоксидного інтермедіату 2. На відміну від фенілсульфонів, такі алкоксидний інтермедіат 2 є нестабільним та піддається перегрупуванню Смайлза з утворенням сульфінатної солі 4. Остання одразу ж розкладається на діоксид Сульфуру та бензотіазолон Літію 5 даючи бажаний алкен 6.

Реакція олефінування Жуліа з використанням гетероарилсульфонатів

Оскільки реакція Жуліа з використанням бензотіазолу не має стадії з утворенням різноважних інтермедіатів, стереохімічних вихід залежить від стереохімії початкого карбонільного приєднання. Тому продуктом реакції завжди є суміш стереоізомерних алкенів.

Олефінування Жуліа — Кочинські

Після аналізу кількох гетероароматичних активаторів, стало зрозуміло, що не всі гетероарилсульфонати однаково впливають на вихід продукту та стереосективність. Бензотіазол-2-іл сульфони реагують з α,β-ненасиченими або ароматичними альдегідами з утворенням спряжених 1,2-дизаміщенів (Е)-алкенів. Кочинські (англ. Philip J. Kocieński) помітив, що 1-феніл-1Н-тетразол-5-їл сульфон дає неспряжені 1,2-дизаміщені алкени з високим (Е)-селективним виходом, якщо немає значного стеричного напруження в молекулі.

У реакції Жуліа — Кочинські алкілуючим агентом є тетразол. Така реакція проходить за тим же механізмом, що й реакція з бензотіазолсульфоном. У іншому випадку, реакція з трет-бутилтетразоїлметилсульфоном може проходити в тетрагідрофурані з біс-(триметилсиліл)амідом при −70 °С або ж з карбонатом цезію при +70 °С.

Реакція олефінування Жуліа — Кочинські

Високий (Е)-селективний вихід олефінування Жуліа-Кочинскі є наслідком кінетично контрольованого, незворотного діастереоселективного приєднання метальованого 1-феніл-1Н-тетразол-5-їл сульфону до неспряжених альдегідів з утворенням anti-β-алкоксисульфонів, які стереоспецифічно розкладаються до (Е)-алкенів. Для отримання 1,2-дизаміщених (Z)-алкенів рекомендують використовувати алільні або бензильні 1-t-бутил-1Н-тетразол-5-іл сульфони.

Див. також

• Реакція Віттіга
• Реакція Петерсона
• Реакція Хорнера — Водсворта — Еммонса

Примітки

1. Julia, M.; Paris, J.-M. Tetrahedron Lett. 1973, 14, 4833-4836. (Стаття)
2. Keck, G. E., Savin, K. A., Weglarz, M. A. J. Org. Chem. 1995, 60, 3194. (Стаття)
3. Wadsworth, D. H., Schupp, I. O. E., Sous, E. J., Ford, J. J. A. J. Org. Chem. 1965, 30, 680. (Стаття)
4. Baudin, J. B., Hareau, G., Julia, S. A., Ruel, O. Tetrahedron Lett. 1991, 32, 1175. (Стаття)
5. Blakemore, P. R. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 2002, 2563. (Стаття)
6. Baudin, J. B.; Hareau, G.; Julia, S. A.; Ruel, O. Tetrahedron Lett. 1991, 32, 1175. (Стаття)
7. Truce, W. E.; Kreider, E. M.; Brand, W. W. Org. React. 1970, 18, 99. (Стаття)
8. Blakemore, P. R., Cole, W. J., Kocienski, P. J., Morley, A. Synlett 1998, 26. (Стаття)
9. Blakemore P. R., Cole W. J., Kocieński P. J., Morley A. Synlett 1998, 26. (Стаття)
10. Aïssa Ch. J. Org. Chem. 2006, 71, 360. (Стаття)
11. Satoh, T., Yamada, N., Asano, T. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 6935. (Стаття)
12. Horner, L., Hoffmann, H., Wippel, H. G. Chem. Ber. 1958, 91, 61. (Стаття)

Джерела

• Clayden J., Greeves N., Warren S. Organic chemistry. — 2nd ed. — Oxford University Press, 2012. — P. 686—688. — ISBN 978-0-19-927029-3.
• Глосарій термінів з хімії / уклад. Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Дон. : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.