Реакция Посона-Хана

Итак, в моей статье с разбором синтеза райанодола 2016 года одной из ключевых стадий была реакция Посона-Хана. Что это такое и с чем это едят? Сейчас все объясним!

Реакция Посона-Хана принадлежит к классу «мощных» реакций, позволяющих быстро собирать большие куски углеродного скелета молекулы, и стоит в одном ряду с такими реакциями, как реакция Дильса-Альдера, карбонил-еновая реакция или аннелирование по Робинсону. Она позволяет собирать циклопент-2-еноны в одну стадию. Как можно заметить, реакция Посона-Хана сильно упрощает синтез, избавляя от долгих цепочек анионных процессов, идущих далеко не всегда с хорошим выходом.

Что же все-таки такое эта реакция Посона-Хана? Реакция Посона-Хана есть формальное [2+2+1]-циклоприсоединение угарного газа к енинам или смеси олефина и алкина под действием димеров карбонилов металлов или аналогичных комплексов, получаемых in situ (например из гексакарбонилмолибдена или гексакарбонилвольфрама).

Что произошло? Почему это похоже на Дильса-Альдера и когда угарный газ успел стать хорошим донором электронной пары? Почему вообще восьмичленный цикл может образоваться?

Рассмотрим механизм. Начальной стадией является типичное для алкинов образование тетраэдранового комплекса (диметаллатетраэдраны стабильны) через последовательную потерю двух молекул СО с координацией алкина. Каталитический цикл инициируется необратимой потерей ещё одной молекулы CO, в большинстве случаев являющейся скорость-лимитирующей, с последующей координацией алкена. Следующее за этим карбокобальтирование двойной связи c образованием пятичленного кобальтацикла является регио- и стерео-определяющим и сопровождается быстрым захватом молекулы CO. После этого связь C-Co мигрирует от кобальта с присоединением к одному из CO-лигандов и сопровождается захватом ещё одного карбонил-лиганда, заполняя освободившееся координационное пространство на кобальте. Завершающая стадия восстановительного отщепления замыкает пятичленный карбацикл с образованием кетона и декоординацией продукта, регенирируя [Co2(CO)6] для продолжения каталитического цикла. Добавление N-метилморфолиноксида (модификация Шрайбера) или других N-оксидов провоцирует высвобождение CO, стимулируя координацию алкена, и позволяет получать высокие выходы за меньшее время и при комнатной температуре.

Также данная реакция может по аналогичному механизму протекать с инонами, давая гамма-енлактоны. В ней используют комплексы молибдена или родия.

В целом реакция крайне удобная для сборки углеродного скелета, относительно стереоселективная при стерическом контроле (наилучшие результаты с использованием родия, часто дающим только один изомер), дает выходы от хороших до высоких (60-85%) и не слишком дорога в проведении, потому часто используется в синтезах.
Например, в синтезе (+)-форбола Фила Бэрана.

На этом все!