HWE с подвохом

Привет, читатель! Скорее всего, ты уже знаком с такой популярной и широко используемой в органической химии реакцией, как HWE Olefination (смотрите нашу старую статью по ссылке), aka олефинирование по Хорнеру-Уодсворту-Эммонсу. Для наглядности она приведена ниже:

1 of 2

Но сегодня мы поговорим о похожей реакции — циклопропанирование по Хорнеру-Уодсворту-Эммонсу (HWE cyclopropanation). Давайте разберёмся, какие вещества вступают в эту реакцию, каков механизм превращения, и какие вещества получаются — конечно же, с иллюстрациями и примерами.

Начнём! В реакцию вступают эпоксиды и HWE-фосфонаты в присутствии основания, и получаются циклопропаны. Для наглядности приведём схему реакции:

Фактически у нас происходит замена кислорода на атом углерода из фосфоната, но механизм этой реакции не так прост. Как же на самом деле проходит эта реакция?

Механизм

Сначала происходит депротонирование фосфоната гидридом натрия — сильным основанием. Атом водорода является достаточно кислотным по понятным причинам: анион стабилизирован и карбонильной, и фосфонатной группой, плюс изначально на них стянута электронная плотность.

Полученный анион атакует эпоксид с наименее замещённой стороны, т.к. при механизме SN2 происходит смена конфигурации. Далее у нас происходит ещё одно нуклеофильное замещение, на этот раз у атома фосфора: уходящей группой является углеродный кусок молекулы. Почему? Ответ на вопрос заключается в том, что фосфор оксофильный — очень хочет образовать связь с кислородом, а получаемый карбанион не такой уж неустойчивый. И теперь следует ещё одна SN2 реакция, с замыканием трёхчленного цикла. Всё вышесказанное можно отразить несложной схемой:

Скорее всего, у вас возникает вопрос: «А где-нибудь эту реакцию использовали?» Да! Например, в синтезе аж из 1984 года хризантемовой дикарбоновой кислоты (англ. chrysanthemum dicarboxylic acid).

У этой реакции есть модификации, давайте рассмотрим их.

Первая модификация заключается в действии на пятичленные лактоны, имеющие фосфонатный заместитель в бета-положении. Схема:

Механизм ничем не отличается от механизма оригинальной реакции. Реакция также идёт без потери оптической чистоты атомов углерода с образованием, в основном, транс-продукта (причина этого явления приведена в той же схеме).

А вторая модификация заключается в действии на 1,2 диоксины HWE-фосфонатов. Весь её разбор можно ограничить следующей схемой:

А на этом всё. Любите химию — мать вашу!

Статья разработана совместно силами Кемтудэя и Артёмом Сорокиным.

Editorial review and final corrections by Goodwin.

Список литературы (для самых любознательных)
A general stereoselective method for the synthesis of cyclopropanecarboxylates. A new version of the homologous Horner–Wadsworth–Emmons reaction

An Improved Synthesis of Cyclopropanes from Stabilized Phosphonates and 1,2-Dioxines

AN ENANTIOSPECIFIC ROUTE TO (+) AND (-) CHRYSANTHEMUM DICARBOXYLIC ACIDS

A New Synthesis of Cyclopropanecarboxylic Acids