Cykloadièné reakcie

Cykloadi n reakcie

Cykload cie a reakcie zameran na tvorbu kruhov, pri ktor ch sa zvy uje po­ et 6^–v zieb. Opa n proces sa naz va retroeykload cia. V irokom meradle sa uplat uj na synt zu troj– a sedem lankov ch kruhov. Vyu vaj sa nie­len na tvorbu uhl kov ch cyklov, ale aj na tvorbu heteroeyklov. M u by aktivovan termicky alebo fotochemick a prebiehaj vn tromolekulov m alebo medzimolekulbv m sp sobom. Pri cykload ci ch nedoch dza k od tepovaniu ma­l ch molek l alebo i nov a nedoch dza k tiepeniu 0^–v zieb. Po et at mov vo vstupn ch komponentoch zodpoved po tu at mov v cykloadukte. Pri reakcii viac ako dvoch komponentov sa za cykload ciu pova uje stupe ved ci k uaat–voreniu kruhu. Produkt cykload cie nemus by stabiln a izolovate n , no mus tvori definovan medzistupe v slede reakci . Za cykload ciu teda ne­pova ujeme reakciu, ktor len prebieha cez cyklick prechodov stav.

typickou cykload ciou pod a uvedenej defin cie je reakcia ubovo n ho di nu 8 anhydridom kyseliny male novej, no nie s ou reakcie typu Dieckmannovej alebo acylo novej kondenz cie, preto e pri nich sa od tepuje alkohol.

V eobecnou rtou cykloadi n ch reakci je ich v estrann pou ite nos v or­ganickej synt ze, vysok v a ky produktov a vo v d ine pr padov aj v razn stereo peeifickos priebehu.

Priebeh cykloadi n ch reakci sa riadi princ pom zachovania orbit lovej sy­metrie, ktor hovor : v priebehu s inn ch reakci ost va zachovan symet­ria orbit lov. Reakcia, pri ktorej nie je poru en symetria interaguj cich orbit lov, je symetricky dovolen , a tie, pri ktor ch by do lo k poru eniu symetrie, s symetriou zak zan (Woodwardove–Hoffmannove pravidl

Za reakciu je zodpovedn interakcia hrani n ch orbit lov reak n ch komponen­tov. Vznik v zby medzi reslctentmi spojen m elektr nov z najvy ieho obsade­n ho molekulov ho orhit lu HOMO (pod a Highest energy Occupied Molecular Or–bital) s najni m neobsaden m orbit lom molekuly LUMO (pod a Lowest energy Uhoccupied Molecular Orbit;>l) ved k najni iemu poklesu energie reaguj ce­ho syst mu. V zbov interakcia je energeticky v hodn , a preto je symetriou dovolen , nev zbov interakcia je symetricky zak zan

Woodwardove–Hoffmannove pravidl maj irok dosah v organickej synt ze,pre­to e umo uj predpoklada usporiadanie substituentov v cykloaduktoch vzni­kaj cich a nesymetrick ch komponentov. Platia pre termicky aj fotochemick indukovan reakcie.

SYNTETICK VYU ITIE KARB NOV

V [i⁺2] cykloadi nej reakcii karb nov s viacn sobn mi v zbami sa uplat uje elektrofiln charakter karb nu, vytv raj sa dve nov –vMzby, pri om vzni–k troj l nkov kruh. Viacn sobn v zba m e by alk nov ho, aromatick ho alebo alk nov ho typu. Ako produkty vznikaj cykloprop nov kruhy alebo pro­dukty ich pre mykov. Vieme, e uhl k v karb ne nem n boj, tyri z jeho iestich elektr nov tvoria kovalentn vfizby a zvy n dva s nev zbov . Ak s tieto nev zbov elektr ny sp ren , karb n je v singletovora stave, ak s 3pinovo paraleln , je v tripletovom stave. Pri organickej synt ze maj tie­to dve mo nosti ve k d sledky. Singletov karb n sa synchr nne aduje na viacn sobn v zbu, a t m nast va stereo pecificita cykload cie, t.j. z trans––alk n vznik trans–cykloprop n a z cis–alk nu vznik cis–cykloprop n. Tri–platov karb n reaguje nestereo pecificky (5.1.1). Preto pri stereo pecific–kych synt zach trojfil nkov ch kruhov vol me podmienky tak, aby sme generova­li singletov karb n. Alkylkarb ny, halog n– a dihalog nkarb ny, etoxykarbo–nylkarb n a acetylkarb n vznikaj v singletovom stave.

Pri synt zach sa pravdepodobne najlep ie vyu va schopnos karb nov vytv ra trojSl nkov kruh pri ad cii na alk ny alebo alk ny. Vzh adom na ahk do­stupnos a stereo pecifick cia–ad ciu s halog nkarb ny u ito n mi interme–di tmi. Haldg ncykloprop ny vznikaj ce z alk nov sa vyu vaj na pr pravu cykloprop nov elebo al nov (5.1.4).

Dichl rkarb n je m lo reakt vny, aby reagoval benz nom, vyu va sa v ak na synteticky u ito n premenu pyrolov na pyrid ny (5.1.5). Ad cia karb nov na aromatick syst my je synteticky vyu van preto, lebo je to pohodln cesta k sedem l nkov m kruhom. Fotol zou diazomet nu v benz ne sa z skava v 32 % v a ku cykloheptatri n. Termicky rozklad diazomet nu v pr tomnosti me nat ch i nov d va omnoho vy Sie v a ky (asi 60 %). Fotochemick utvore­n etoxykarbonylkarb n vytv ra s benz nom zmes esterov cykloheptatri nkarbo–xylov ch kysel n prevahou 7–etoxykarbonyl izom ru (3.1.6).

Cykloprop nov kruh sa d syntetizova prostredn ctvom karb nu utvoren ho p sobeniu zliatiny zinku a medi na dij dmet r.(Simonsova–Smithsova reakcia). Met da bola vyu it na po etn synt zy zl en n s troj lAnkov m kruhom, na­ch dzaj cich sa v pr rode (5 V znamn m znakom tejto synt zy je stereo–chemick kontrola vznikaj ceho cykloprop nov ho kruhu vo i hydroxylovej sku­pine alylov ho typu Metyl n sa aduje cis–sp sobom na najmenej stericky br nen stranu viacn sobnej v zby (5*1*8).

Pri synt zach sa vyu vaj niektor pre myky uhl kov ho re azce vplyvom kar–b nov. Najd le itej je termicky alebo fotochemick indukovan pre myk dia–zoket nov na ket ny (Wolfov pre myk), ktor je k ov m krokom homologiz cie karboxylov ch kysel n na najbli vyS homol g (Arndtova–Eisterova synt za – 5.1.9). Pre myk cyklick ch diazoket nov sp sobuje z enie kruhu a vyu–Aíva sa na synt zu mal ch kruhov, ako napr. pri synt ze bicyklo [ 2,1,1] he–x nu (5.1.10).

5.2 SYNTETICK VYU ITIE [2+2] CYKLOADICNT CH REAKCI

Termick dimeriz cia alk nov prebieha len pri pou it katalyz torov na b ze prechodn ch kovov. Pri fotosenzibilizovanom o arovan alk nov doch dza k ich nestereo pec fickej dimeria cii (biradik lov mechanizmus), pri om vznikaj doriv ty cyklobut nu. Dimeriz cia acyklick ch alk nov d va v dy zmes produk­tov, reakcia m asto nestereo pecifick priebeh, a preto sa pri synt zach m lo vyu va. Pre synt zy bud ma teda vyzn m tak C 2+2 ] reakcie, pri kto­r ch vznikaj jednozna n a dobre separovate n produkty v dobr ch v a koch, z ahko dostupn ch surov n.

5.2.1 Potocyklcad cie alk nov a cC , –nenas ten ch karbonylov ch zl en n

Fotoeykload cia alk nov a alk nov na o –nenas ten ket ny d va trans–cyk–lobut nov , resp. cyklobut nov deriv ty (5.2.1.1). Ochota k cykload cii st pa s pr tomnos ou elektr novodonorn ch substituentov na alk ne a sleduje nazna en postupnos (5.2.1.2). Reakcia prebieha vysoko stereoapeeificky, vznik produkt, v ktorom sa spoj or–uhl k en nu s najnukleofilnej m uhl kom alk nu. T to reakcia bola synteticky vyu it na pr pravu 1,5–diket nov. Fotocykload cia alk nu a enolovej formy 1,3–diket nu d va –hydroxyket n, ktor spont nne retroaldolizuje s otvoren m cyklobut nov ho cyklu, pri om vznik 1,5–diket n (5.2.1.3).

5.2.2 Synt za napnut ch syst mov

Fotochemick m p soben m na deriv ty benz nu stabilizovan rezonan nou ener­giou sa z skali deriv ty bieyklo[2,2,0]2,5–hexadi nu (Dewarovho benz nu^kto–r al ou fotochemickou premenou d va deriv ty prizm nu 1,3₍6–tri–terc.bu–tyltetracyklo–[2,2,0,0² ] hex nu – 5.2.2.1).

Bicyklick alk ny, napr. produkty Dielsov ch–Alderov ch reakcii di nov al–k nmi, s v aka fixovanej trukt re v born mi surovinami na synt zu 'kliet–kov ch zl en n'. Deriv ty bicyklo[2,2,l]2,5–heptadi nu d vaj kvadricykl n a jeho deriv ty vo vysok ch v a koch (5.2.2.2). Synt zy napnut ch klietko–v ch zl en n v razne prispeli k rozvoju teoretickej organickej ch mie.

5.2.3 Pr prave a syntetick vyu itie oxet nov

Intra– a intermolekulovou cykload ciou excitovanych karbonylov ch zl en n na viacn sobn v zby vznikaj oxet ny, resp. oxet ny, ktor s d le it syn­tetick medziprodukty (Paternova–Buchiho reakcia). Kombin cia reak n ch kom­ponentov je takmer nevy erpate n . Pou vaj sa najrozmanitej ie mono– a di–karbonylov al eniny (okrem kysel n) a mono– aj polyalk ny enol tery, al–k ny alebo nitrily. Ako produkt fotoeykload cie benzonitrilu 2,3–dimetyl––2–but nom (tetrametyletyl nom) nevznikne pr slu n azetidin, ale produkt jeho termick ho pre myku (5.2.3.1).

Fotocykload cie enol terov s po etn mi karbonylov mi zl eninami d vaj zmes 2–alkoxy– a 3–alkoxyoxet nov v 50 – 70 % v a koch. Nev hoda n zkej regio–aelektivity je kompenzovan skuto nos ou, v podmienkach nukleofiln ho o–tvorenia 2–alkoxyoxet nov sa 3–alkoxyderiv ty nemenia. Preh ad mo nosti vy–

u itia 2–alkoxyoxetanov na pr pravu mono terov I,3–diolov, –hydroxyalde–hydov a ich alkoxyacet lov je na sch me (5.2.2*2).

Pa Sl nkov heterocykiy d vaj ako fin lne produkty otocykload cie karbony–lov eh zl en n a enol terov –substituovan alkylalkoholy. Fur n reaguje s rozliSnymi aldehydmi, napr. s propanalom na oxet ny v relat vne vysok ch v a koch (70 – 80 %). Ket ny d vaj s fur nom velmi n zke v a ky; asi 2 %, Pri N–metylpyrole a N–metylimidazole neboli izolovan oxet ny, ale len pro­dukty ich termick ho pre myku (5.2.3.3).

2–dialkoxyoxet ny, produkty otocykload eie acet lov ket nu ochotne otv ra jii kruh hydrol zou, pri om vznikaj estery –hydroxykarboxylov eh kyse­l n, alebo sa oxet nov kruh m e otvori p soben m LiAlH₄. Op san vyu itie acet lov ket nu je form lne analogick Claisenovou kondenz ciou (5.2.3.4).

3–alkoxyoxet ny, hlavne' produkty vinyl terovej fotocykload cie (5.2.3.2),ea pri intenz vnej ej hydrol ze (HC1 – H₂O, 25 C) menia na glycerol–2–alkyl tery (5.2.3.5).

Op san fotocykload cie enol terov s nasleduj cou hydrol zou alebo alkohol –zou d vaj produkty aldoliz cie, ale v porovnan s aldoliz ciou maj z sadn v hodu v tom, e sa neuskuto uj v pr tomnosti siln ch z sad, a t m vzniknu­t aldol nepodlieha n slednej dehydrat cii, o sa takmer v dy st va pri al­ternat vnej aldoliz cii.

Karbonylov – alk nov metat za. Termick retrocykload cia oxet nov (asi pri C) prebieha tak, e nevznikne v chodiskov alk n a karbonylov zl eni­na, ale vznik allc n so substituentmi v chodiskovej karbonylovej zl eniny a uvo n sa formaldehyd. Tak to podvojn v mena (metat za) m ve k v znam pri synt zach , preto e je to alternat vna cesta k Wittigovej synt ze alk nov (5.2.3.6).

Kyslo katalyzovan tiepenie oxet nov (kyselina p–tolu nsulf nctv , benz n) pripraven ch z cyklick ch alk nov a aldehydov je nestereo pecifick a d va nenas ten aldehydy. Termick m tiepen m vznikaj tie ist produkty v n a–k ch v a koch (asi 23 * – 5.2.3.7). Karbonylov – alk nov metat za na la v znamn uplatnei pri synt ze erom nov v3aka poznatku, e fotocykload cia cyklick ch di nov a niektor Sinidl na kyslo katalyzovan otvorenie oxet –nov ho kruhu s pr sne stereo pecifick . Synt za niektor ch komer ne vyr ba­n ch ferom nov, napr. trana–6–non n–i–olu a trane–5–dec n–1–olu je na sch me (5.2.3*8).

5.3 [3+2]CYKL0ADlfiN REAKCIE A ICH SYNTETICK VYU ITIE

1,3–dipol rne cykload cie predstavuj v eobecn , met du synt zy pfi l nov ch heterocyklov. Ich v znam pre synt zy spo va v stereo pecifickej synchr nnej cis–ad cii 1,3–dipol raej zl eniny na dipolarofil. Preh ad vybran ch truk­t r 1,3–dipol rnyeh zl en n je v tab. 5.3.1. Opis trukt ry uveden ch zl e­n n pomocou lokalizovan ho dip lu je len pom cka na pochopenie priebehu re­akcie. VMS ina 1_t3–dipol rnych fiinidiel je v skuto nosti m lo pol rna. Ich doplnkov m reagentom dipolarofilom b va zvy ajne alk n, alk nov zl enina, viacn sobn v zba uhl k– dus k v im noch, izokyan toch, dvojit v zba uhl k –– s ra v tiokarbonylov ch zl enin ch alebo izotiokyan toch.

Vybran 1,3–dipol rne zl eniny            Tabu ka 5.3.1

Xyrazollny e. triazol ny sa vyu vaj na synt zu troj l nkov ch cyklov. Od– tiepenie dus ka sa uskuto uje termicky alebo fotochemick . Reakcia prebie­ha cez karb nov , resp. nitr nov mechanizmus. Ak z le na stereo pecific–kom uzatvoren troj l nkov ho kruhu, generujeme karb n a nitr n do singleto–v ho stavu (5.3.4).

1,3–dipol rne inidlo sa v niektor ch pr padoch generuje in situ otvoren m vhodn ho troj l nkov ho kruhu. Azirid ny d vaj ad ciou na aktivovan dvoj–n v zbu pyrolidiny (5.3*5).

5.4 SYHTETICK VYU ITIE [ 4+2 ] CYKLOADlCK CH REAKCI

Cykloadifin reakcie, na ktor ch sa z ast uje 1,3–di nov jednotka s alk no–v m, resp. alk nov m dienofilom, prifiom vznik es l nkov hydroaromatick kruh, je jednou zo synteticky naju ito nej ch reakci v organickej ch mii. Pri reakcii vznikaj dve nov £–vfizby na kor dvodb K –v zieb z v chodisko­v ho materi lu.

V znam a u itofinos cykloadi nej reakcie je vo v eobecnosti a v raznej ste–reo pecificite priebehu. Vo v ine pr padov v etk ch es at mov z ast u­j cich sa na tvorbe cyklu s uhl kov at my, uzavretie kruhu m e v ak nasta aj cez rozli n heteroat my, pri om vznikaj pr slu n heterocykly. Pre or­ganick synt zu je obzvl v znamn e asto z mno stve rozli n ch mo n ch truktur lnych alebo stereoizom rnych produktov vznik jeden v kvantitat v­nom alebo vysokom v a ku.

Vratnos Dielsovej–Alderovej reakcie sa tie v znamne vyu va pri synt ze. P vodn cykloadukt sa asto chemicky uprav tak, aby obsahoval trukt ru i–nej elanej zl eniny, ktor sa uvo n za zv enej teploty (retro Dielsova––Alderova reakcia).

Vo v ine pr padov prebiehaj cykload cie tohto druhu ve mi ochotne, asto jednoduch m zmie an m reak n ch komponentov pri laborat rnej teplote, alebo po slabom zahriat vo vhodnom rozp adle, naj astej ie v benz ne a jeho al–kylovan ch deriv toch. Pre nereakt vne di ny alebo dienofily s niekedy po­trebn aj tvrd ie reak n podmienky, napr. vy ia teplota alebo v nimo ne vy ie tlaky.

Dielsove–Alderove reakcie s exoternick a vratn . Preto mno stvo produktov vznikaj cich za n zkych tepl t sa pri vy ch teplot ch rozpad va na p vod–n komponenty. V tak ch pr padoch je zahrievanie nevhodn a lep ie v a lty sa dosiahnu pou it m nadbytku jedn ho z komponentov, alebo sa pracuje v ta­kom rozp adle, z ktor ho produkt po as reakcie vykry talizuje, m sa po­s va reak n rovnov ha v smere produktu. Mnoho'cykload ci tohto typu je priaznivo ovplyvnen katal zou Lewisov mi kyselinami.

5.4.1 V ber reak n ch komponentov

Pri v bere reak n ch komponentov pre [4+2 ] cykloadi n reakcie je nevyhnutn dodr a nieko ko pravidiel, ktor boli vypracovan na z klade sk senost z mnoh ch experimentov a od vodnen met dami kvantovej ch mie.

V ber di nov. Di ny musia by v s–cis–koAform cii, preto e s–trans–konform –cia je nereakt vna. Najv hodnej ie s trukt ry s fixovanou cis– trukt rou dvojit ch v zieb, napr. vo ur ne alebo cyklopentadi ne. Butadi n, produkt priemyselnej organickej ch mie, sa vyu va v mnoh ch synt zach v kombin cii s reakt vnymi dieno ilmi, ako s anhydrid kyseliny maleinovej, chin ny, ak–rylonitril alebo kyselina acetyl ndikarboxylov a jej estery. Substituenty na butadi novej molekule ovplyv uj r chlos cykload cie svoj m elektr no­v m inkom aj sterick m p soben m na konforma n rovnov hu. Objemn substi­tuenty br nia s–eis–usporiadanie di nu, a t m brzdia reakciu. Napr. 2–metyl–, 2,3–dimetyl– a 2–terc. butylbutadi n reaguj s anhydridoo kyseliny maleino­vej norm lne, 2,3–difenylbutadi n je vSak m lo reakt vny a 2,3–diterc.butyl­butadi n nereaguje v bec. Cis–alkylov alebo arylov substituenty v polohe 1

na di ne zni uj jeho reaktivita prostredn ctvom nev zbov ch interakcii me­dzi subetituentora a vod kom v polohe 4. Trans–1–substituovan butadi ny re­aguj norn lne (5.4.1.1). Napr. cis–s–2,4–pentadi n I d va a anhydridom ky­seliny mal novej len 4 % v a ok (100 C, 8 h), k m trana–s–cis–tranaizom r II kvantitat vne reaguje u pri 0 C.

1,1–distubatituovan butadi ny reaguj tie s a kos ami, napr. reakcia 2–met l–2,4–pentadi nu s akrylonitrilom je sprev dzan najprv izomeriz ciou na 4–metyl–2,4–pentadi n, ktor m norm lnu reaktivitu. Tento rozdiel reak­tivity cis– a trans–1–substituovan ch deriv tov voCi anhydridu kyseliny ma­l nove j bol vyu it na ur enie stereoch mie di nov ch syst mov v po etn ch di noch a poly noch nach dzaj cich sa v pr rode.

Elektr novo donorovl substituenty, ako OCH,, CH, nadviazan na di ne zvySuj r chlos cykloadicie, ak tak to dien reaguje s elektr novo defi­citn m dienofilom. Alkoxy– a acetyloxybutadi ny s u ito n di nov komponen­ty. 2–alkoxybutadi ny reaguj s anhydridom kyseliny mal novej, prifiom vzni­k enol ter, ktor sa ahko hydrolyzuje na deriv ty cyklohexan nu (5.4.1*2).

t–aeetoxy–1,3–butadi n d va s akrole nom 2–acetoxy–3–cyklohex n–1–karbalde–hyd, z ktor ho elimin ciou vznikne 2,3–dihydrobenzaldehyd (5.4.1.3); 2,3––dihydrobenzaldehyd sa analogicky z ska aj z 1–dietylemino–1,3–butadi nu,ako je nazna en na sch me (5.4.1.4). Pri pou it kyseliny akrylovej vznik ana­logickou cestou kyselina 2,3–dihydrobenzoov

Cyklopentadi n je tak reakt vny dien, e samovo ne prech dza na dim r, pri­ om jedna molekula sl i ako dien, dx–uh ako dienofil. Len v aka vratnosti Dielsovej–Alderovej reakcii m eme pracova s monom rom z skan m zahrievan m dim ru na 180 C (5.4.1.5). Fur nov deriv ty reaguj s etyl nov mi a acety­l nov mi dienofilmi za tvorby 7–oxabicyklohept nov. Nesubstituovan fur n

potrebuje na reakciu siln dienofil, ako je imid alebo anhydrid kyseliny ma­l no vej, Estery kyseliny ecetyl ndikarboxylovej reaguj nadbytkom fur nu, pri om vznik bis–adukt (5.4.1.6).

Oxabioyklohept ny z skan z fur nov a deriv tov kyseliny male novej sa ahko menia v kyslom prostred na deriv ty benz nu. Tieto premeny maj v znam pri identifik cii fur nov ch aduktov, a je to aj cesta k niektor m benz nov m deriv tom; napr. anhydrid kyseliny 3,6–dimetyl talovej sa pohodlne z ska na­zna en m postupom z 2,5–dimetylfur nu. Preto e v ina aduktov z skan ch z fur nov ch deriv tov je termicky labiln a ochotne sa tiepi na v chodisko­v suroviny, zv en teplota sa nem e pou va na ur chlenie vzniku cyklo–aduktov.

Heterodi ny. Pou itie heterodi nov je relat vne vz cne, a len nieko ko z nich m v znam pri synt ze. S to predov etk m cC ,/3 –nenas ten karbonylo–v zl eniny typu akrole nu, ktor reaguj s elektr novo bohat mi dienofil–mi, ako s enol tery a enam ny. Ich cykloadukty sa hydrol zou menia na syn­teticky d le it 1,5–dikarbonylov zl eniny (5.4.1.7). Ak sa pou ij na cykload ciu menej reakt vne dienofily, prebieha aj konkuren n dimeriz cia o£t –nenas ten ch karbonylov ch zl en n, napr. akrole n sa dimerizuje na 2–formyl–2,3–dihydropyr n v 40 % v a ku pri zahrievan v benz ne. Jedna mo­lekula reaguje ako di nov komponent, druh ako dienofil.

Vinyl tery a vinylestery maj v znam pri synt zach na pr pravu dihydropyr –nov a chr manov. Pri reakcii s oC, –nenas ten mi karbonylov mi zl enina­mi vznikaj 2–alkoxydihydropyr ny, ktor s d le it medziprodukty na pr prava aldehydu kyseliny glut rovej a alkoxypentenalov (5.4.1.8).

Ako heterodi ny mo no pou i aj heterocykly s cis–fixovan m heterodi nov m syst mom, napr. deriv ty oxazolu. Oxazolov typ bol vyu it na synt zu pgrri–dox nu (vitam nu ). 5–etoxy–4–metyloxazol d va s dietylesterom kyseliny me–leinovej cykloadukt, ktor sa men inkom etanolov ho roztoku chlorovod ka na di tylester kyseliny 5–etoxy–6–metylpyrid niumchlorid 3,4–dikarboxylovej kyseliny, ktorej redukciou s LiAlH₄ bol z skan vitam n B_fi (5.4.1.9).

V ber dienofilov. Pre dobr dostupnos a ve k reaktivitu s cC , –nenas ten karbonylov zl eniny synteticky u ito nej mi dienofilmi. Naj astej ie sa vyu vaj kyselina male nov a jej anhydrid, kyselina akrylov a jej e te ry, aldehyd kyselina akrylovej, deriv ty acetyl nu, ako fenylacetyl n a kyse­lina acetyl ndikarboxylov jej estery.

Heterodie'nof lov zlo ka sa pou va omnoho astej ie ako zlo ka heterodi no–v . Jeden alebo obidva uhl kov at my vo viacn sobnej v zbe n u by nahrade­n heteroat mom bez straty reaktivity (5.4.1.10). Aj ke3 Dielsove–Alderoye reakcie vyu vaj ce heterodi nofily sa pri synt ze nepou vaj v takom merad­le ako aktivovan alk ny a alk ny, bolo ich prostredn ctvom uroben ch mnoho zauj mav ch synt z rozli n ch heterocyklick ch zl en n. Napr. nitr zobenz n reaguje s butadi nom a jeho deriv tmi aj s cyklick mi di nmi, pri om vznika­j N–fenyl–3,6–dihydrooxaz ny (5.5.1.11)

Prehlad pou van ch heterodi nofilov

Iminochloridy ochotne vznikaj ce z amidov a triehloridu fosforylu s v hodn m zdrojom dihydropyrid nov. Napr. 2,3–dimetylbutadi n reaguje s acetamidom v pr tomnosti POCl–j, pri om vznik 3,4,6–trimetyl–l,2–dihydropyrid n (5.4.1.12).

Niektor azozl eniny s elektr novo akceptorn mi funk n mi skupinami napoje­n mi na dus ku s ve mi reakt vne dieno ily. Naj astej ie sa pou va dietyl–ester kyseliny azodikarboxylovej. V fisina esterov azodikarboxylov ch kysel n m trans–konfigur ciu, a napriek tomu reaguj v Dielsovej–Alderovej reakcii, o je presn opak v porovnan s reaktivitou izom rnych alk nov ch dienofilov. Uk zalo sa v ak, e cis–deriv ty s e te reakt vnejSie. Azodienofily umo u­j pohodln synt zu pyridaz nov ho cyklu. Napr klad 2_t3–dimetylbutadi n a di~ etylester kyseliny azodikarboxylovej reaguj u pri laborat rnej teplote v kvantitat vnom v a ku na tetrahydropyridaz n, z ktor ho sa ahko z ska cyk­lick hydrazln (5.4.1.13).

Fur n tie ve mi ochotne reaguje s aaodi nofilmi (5.4.1.14).

Z pr kladov uveden ch v stati 5.4.1 vypl va, 2e vhodn dvojica di nu a die–nofilu mus ma doplnkov elektr nov charakter. Pri synt ze sa najviac vy­u vaj Dielsove–Alderove reakcie medzi di nmi bohat mi na elektr ny (napr. 1–metoxybutadi nom) a elektr novo deficitn mi di nofilai (napr. oC, /3–nena–s ten mi karbonylov mi zl eninami). Na Dielsove–Alderove reakcie s opa n m elektr nov m n rokom s potrebn elektr novo deficitn di ny (napr. 1–ky no–butadi n) a di nofily bohat na elektr ny, napr. enam ny alebo vinyl tery,

5.4,2 Vplyv katalyz torov

Dielsove–Alderove reakcie, v ktor ch vystupuje ako di nofil c , /^–nenas ten zl enina, s v ra2ne katalyzovan Lewisov mi kyselinami, ako e chlorid hli­nit , cini it , titani it a zino nat , a ter t fluoridu borit ho. V razn katalytick vplyv sa vysvet uje tvorbou komplexov medzi katalyz torom a po­l rnou kysl kovou as ou molekuly (5.4.2.1).

Katalyz tor ovplyv uje aj obsah polohov ch izom rov. Pri pou it katalyz to­ra je silne favorizovan jeden produkt na rozdiel od nekatalyzovan j reakcie (5.4.2.2). Katalyz tory typu chloridu hlinit ho ovplyv uj pomer endo– a e–xo–izomerov, So zn zor uje reak n sch ma(5–4.2.3). Kyslo katalyzovan reak­cie maj ve k preparat vny v znam, s asne s v ak obmedzen nestabilitou niektor ch di nofilov aj di nov v pr tomnosti Lewisov ch kysel n.

5.V.3 Syntetick vyu itie stereoselektivity Dielsov ch–Alderov ch reakci

Ve k v znam t chto reakci pre synt zu nespo va len v tom, ze umo uj synt zu ve k ho po tu rozli ne substituovan ch cyklick ch zl en n, ale po­znanie z konitosti stereoselektivity umo uje predv da aj trukt ru synte–tizovan ch zl en n.

Dielsove–Alderove reakcie s stereoSpecifick . VyznaCuj sa vysokou regiose–lektivitou a polohovou selektivitou. Umo uj predv da nielen polohov izo­m ry cykloaduktov, napr. subctituovan ch cyklohexen nov (tab. 5.4.3.1), ale aj konfigur ciu substituentov na cykle. Pri synt ze biologicky inn ch zl en n zvy ajne len jeden z nieko k ch stereoizom rov vykazuje potrebn akti­vitu, k m ostatn s ne inn . Preto stereo pecifick synt zy maj prvorad v znam pri synt ze biologicky akt vnych zl en n.

V razn polohov selektivita sa v dy t ka dvojice pol h, napr. anhydrid ky­seliny mal novej reaguje v dy s antrac nom cez polohy 9,10– a nie 1,4. 2,3––diky nobenzochin n reaguje r chlej ie na C₂ a C, ako na C– a Cg uhl koch (5.4.3.D.

alSie pravidlo, ktor zatia plat bez v nimky, je 'cis–princ p' alebo prin­c p zachovania konfigur cie. Vystihuje skuto nos e reakcia di novej a di nofilnej zlo ky je cis–ad ciou, pri om sterick usporiadanie di nu a dieno–

filu ost va vo vznikaj com cykloadukte zachovan . Teda dienofily s trans–eub–stituentmi daj cykloadukt s trans–konfigur ciou a cis–disubstituovan dieno–fil bude tvori cykloadukt s cis–usporiadan mi substituentmi. V s hlase s cis–princ pom pri reakcii cyklopentadi nu s dietylesterom kyseliny male no–vej vznikne dimetylester kyseliny cis–bicyklo[2,2,i]–2–hept n–5,6–dikarboxy–lovej, k m s dimetylesterom kyseliny fumarovej vznikne jej trans–izom r. To ist plat aj pre reakciu trane, trans–,a cis_ftrans–2,4–hexadi nu s anhydri–dom kyseliny maleinovej (5.4.3.2), (5.4.3–3).

Polohov izom rie substituovan ch cyklohex nov vznikaj Tabu ka 5.4.3.1 cich zo substituovan ch 1,3–di nov a aktivovan ch alk nov

Pri pou it 1,4– a 2,3–disubstituoven^ –?h 1 ,3–butadi nov vznikaj obvykle obidva polohov izom ry a z vis od povahy substituentov, ktor z nich bu­de vznika v prevahe.

+-

Pri cykload cii cyklick ho di nu a dienofilu m u vznikn dva priestorov izom rne produkty l iace sa polohou substituerita k vani kovej forme cyklo–hex nov ho kruhu. V endo–adukte s aubstituenty nasmerovan do vani ky,pri exo–adukte mimo vani ky. Pod a BNDO–princ pu m pri £4+2 ]cykload cii vzni­ka prednostne, v niektor ch pr padoch v lu ne endoadukt (5.4.4.4).

Pri aplikovan endo princ pu treba vzia do vahy e sa vz ahuje na kine­tick kontrolovan adukty a vplyvom teploty alebo rozp adla m e nasta preSmyk kinetick kontrolovan ho produktu na termodynamicky stabilnej exo–stereoizom r. Cykloadi na reakcia imidu kyseliny male novej je toho n zorn m pr kladom (5.4.4.5). Pri cykload cii fur nu s anhydridom kyseliny male novej bol izolovan len termodynamicky stabilnej exo–izom r v 90 % v a ku.

StereoSpecif ckos Dielsovej–AIderovej reakcie bola vyu it pri synt ze kan–tarid nu. Reakcia butadi nu dimetylest rom kyseliny bicyklo£2₍2, i]–7–oxa––2–hept n–2_t3–dikarboxylovej, pripravene parci lnou redukciou cykloadi n ho produktu zo sch my 5.4.1.6, je k ov m krokom na zavedenie substituen–tov do endo–polohy, a t m je predur en ich konfigur cia v molekule kantari–dinu (5.4.4.6).

Pri cykloed cii necyklick ch dienofilov a necyklick ch di nov sa z ska zmes endo– a exo–izom rov v z vislosti od trukt ry dienofilu a reak n ch podmie­nok. Napr. pri cykload cii kyseliny akrylovej a cyklopentadi nu sa z ska po­mer endo–exo– 75': –2.% pri pou it S–substituovan ch akrylov ch kysel n za­st penie stereoizom rov z vis od povahy H substituenta (5.4.4.7). Lewisove kyseliny v razne katalyzuju vznik endo–produktu (5.4.2.3). Polarita rozp adiel a teplota tie vpl vaj na pomern zast penie endo–produktu. V kine­tick kontrolovanej ad cii cyklopentadi nu na metylester kyseliny akrylovej, metakrylovej alebo metylester kyseliny 3–metyl–2–but *novej podiel endo–pro­duktu vzrast s rast cou polaritou rozp adiel a zni uje sa so zvy uj cou teplotou reakcie. Metylester kyseliny metakrylovej sp soboval vo v etk ch pr padoch prevahu exo–izomeru, k m metylester kyseliny 3–metyl–2–but novej umo uje v niektor ch rozp adl ch prevahu exo–cykloaduktu (v trietylam ne pri 30 C) a endo–cykloaduktu v etanole a kyseline octovej.

5.4.5 Dielsova–Alderova retrosynt za

'N.

Vretnos Dielsovej–Alderovej reakcie m nieko ko v znamn ch vyu it . U sme sa stretli a tepelnou degrad ciou dicyklopentadi nu na cyklopentadi n(5.4.1.5). Pri synt ze je v znamn 3–sulfol n, cykloadicn ' produkt butadi nu s oxidom   * siri it m. ah ie sa s n m manipuluje ako 3 plynn m butadi nom. Zahriat m u–vo uje priamo v reak nej zmesi butadi n, ktor reaguje 8 pr tomn m dienofi–lom (5–4.5.D.

V znamn s termick retrosynt zy vych dzaj ce z chemicky upraven ch cyklo–aduktov. Napr. pr prava dichloridu kyseliny acetyl ndikarboxylovej priamou cestou p soben m chloridu fosfore n ho na kyselinu acetyl ndikarboxylov je komplikovan ad ciou vznikaj ceho chlorovod ka na trojit v zbu, pri om vznik 2–chl rfumaroylchlorid. Tento nedostatok odstr ni ochrana trojitej v aby cykload ciou anhydridu kyseliny male novej a antrac nu. (A) Chlorid kyseliny ecetyl ndikarboxylovej sa z cykloaduktu vytesn anhydridom kyseli­ny male novej (5.4.5.2).

a ko dostupn 3– a 4–disubstituovan furnny sa syntetizuj cez cykloadukt fur nu s etylesterom kyseliny acetyl ndikarboxylovej. Cykloadukt sa hydroge–nizuje ne dihydroderiv t, z ktor ho sa tepelne od tiepi etyl n a etylester kyseliny 3_f4–fur ndikarboxylov j (5.4.5.3). 3–br mfur n bol syntetizovan pomocou retrocykload cie postupnos ou syntetick ch premien pod a sch my

Pri synt ze sa vyu va aj tepeln tiepenie premosten ch Dielsov ch–Aldero–v ch aduktov, z skan ch p soben m dienofilu na di nov 2lo ky typu cyklo–pentadien nu, benzo [c']£ur nu. T to cesta umo uje jednoduch synt zu viac­n sobne substituovan ch deriv tov benz nu, a ko dostupn ch inou cestou (5.4.5.5).