Dielsova-Alderova reakce

Přehled sekcí

• Co je to Dielsova Alderova reakce?
• Precautions
• Použití Dielsovy Alderovy reakce
• Aktuální výzkum a trendy
• Související materiály

Co je to Dielsova Alderova reakce?

 Dielsova-Alderova reakce je reakce mezi konjugovaným dienem a alkenem (dienofilem) za vzniku nenasycených šestičlenných kruhů. Protože reakce zahrnuje vznik cyklického produktu prostřednictvím cyklického přechodného stavu, označuje se také jako "cykloadice". Dielsova-Alderova reakce je elektrocyklická reakce, která zahrnuje [4+2]-cykloadici 4 π-elektronů konjugovaného dienu a 2 π-elektronů dienofilu (alken nebo alkyn). Reakce zahrnuje tvorbu nových σ-vazby, které jsou energeticky stabilnější než π-vazby. Tato reakce má velký syntetický význam a byla objevena dvěma německými chemiky Otto Dielsem a Kurtem Alderem v roce 1928. V roce 1950 jim byla udělena Nobelova cena.¹

Variantou této reakce je hetero-Diels-Alderova reakce která je užitečná pro syntézu šestičlenných heterocyklických kruhů. Při této reakci obsahuje buď dien, nebo dienofil heteroatom, obvykle dusík nebo kyslík.¹

Bezpečnostní opatření

Informace týkající se nebezpečnosti a bezpečného zacházení naleznete v bezpečnostním listu.

Použití Dielsovy Alderovy reakce

Dielsova-Alderova reakce je užitečná pro syntézu:

• Byly popsány nové Dielsovy-Alderovy reakce arynů s funkcionalizovanými acyklickými dieny pro syntézu užitečných cissubstituovaných dihydronaftalenových stavebních bloků.²

• Přirozené a nepřirozené polykarbocykly a polyheterocykly.³
• Substituované (tetrahydro)chinoliny a různé N-polyheterocykly, včetně některých alkaloidů, které obsahují pyrrochinolinové nebo cyklopentachinolinové kruhové systémy.⁴
• Pyrano[3,2-c]chinoliny a indeno[2,1-c]chinolony.⁵
• Symetricky substituované deriváty 1,8-diaza-9,10-antrachinonu.⁶
• Oxazaborolidin odvozený od N-tosylu (αS,β.R)-β-methyltryptofanu byl použit jako katalyzátor pro enantioselektivní Dielsovu-Alderovu reakci 2-bromoakroleinu a furanu. Tato reakce vede k syntéze chirálních derivátů 7-oxabicyklo[2.2.1]heptenu.⁷

• Funkcionalizované 4-(R)-1,2-bis(trimethylsilyl)benzeny.⁸
• Funkcionalizované oxabicyklické alkeny.⁹

Nejnovější výzkum a trendy

• Byly studovány intra- a intermolekulární imino Diels-Alderovy reakce (Povarovovy reakce) N-aryl iminů a různých elektronově bohatých alkenů.⁴
• Ultrazvukové ozařování podpořilo Dielsovu-Alderovu reakci substituovaných furanů s reaktivními dienofily, jako je dimethyl acetylendikarboxylát (DMAD) a dimethyl maleát, a poskytlo funkcionalizované oxabicyklické alkeny v dobrých výtěžcích.⁹

• Dielsova-Alderova reakce grafitu a tetracyanoethylenu byla použita pro mechanickou exfoliaci grafitu na grafenové adukty.¹⁰
• Síťované hydrogely byly připraveny pomocí Dielsovy-Alderovy "click" reakce bez použití katalyzátoru.¹¹
• Asymetrická Dielsova-Alderova reakce mezi N-akryloyloxazolidinonem a cyklopentadienem byla katalyzována heterogenními systémy na bázi mědi(II)-bis(oxazolinu) imobilizované polymerní iontové kapalné fáze (PIILP).¹²
• Chirální komplexy oxazaborolidinu a bromidu hlinitého jsou potenciálními katalyzátory pro enantioselektivní Dielsovy-Alderovy reakce.¹³
• Halocykloalkenony byly zkoumány jako silné dienofily v inter- a intramolekulárních Diels-Alderových cykloadicích.¹⁴
• Byla analyzována chemická termodynamika Diels-Alderových adičních reakcí řady acenů (anthracenu, 9,10-dimenthylanthracenu, tetracenu a pentacenu) na C₆₀ fulleren.¹⁵

Faktory zvyšující účinnost a selektivitu Dielsovy-Alderovy reakce:

• Výběr dienů a dienofilů: Konjugované dieny-dieny by měly být v s-cis konformaci, aby se usnadnilo překrývání s dienofily. Dienofily s nedostatkem elektronů-Dienofily, které jsou chudé na elektrony (např. obsahují karbonylové skupiny nebo nitroskupiny), mají tendenci snadněji reagovat s diény bohatými na elektrony.
• Regioselektivita: Klíčová je schopnost předvídat a kontrolovat regioselektivitu reakce. Substituenty na dienu a dienofilu mohou ovlivnit výsledek.
• Steroselektivita: Tvorbu specifických stereoizomerů lze optimalizovat volbou vhodných substituentů nebo použitím chirálních katalyzátorů k usměrnění reakce.
• Reakční podmínky:
• Teplota: Zvýšená teplota může zvýšit reakční rychlost, zatímco nižší teplota může zvýhodnit selektivitu.
• Rozpouštědlo:
• Kinetika: Volba rozpouštědla může ovlivnit reakční mechanismus a distribuci produktů.
• Kinetika: Rozpouštědlo může ovlivnit reakční mechanismus a distribuci produktů: Dobrá Dielsova-Alderova reakce by měla probíhat přiměřenou rychlostí, což umožňuje praktické použití v syntetických procesech.
• Kompatibilita funkčních skupin: Přítomnost jiných funkčních skupin by neměla reakci narušovat a produkty by měly být snadno oddělitelné a čistitelné.
• Výtěžek a čistota: Vysoké výtěžky a čistota požadovaného produktu jsou nezbytné pro to, aby reakce byla považována za úspěšnou.

Odkazy

1. Fringuelli F, Taticchi A. 2001. The Diels?Alder Reaction. https://doi.org/10.1002/0470845813

2. Dockendorff C, Sahli S, Olsen M, Milhau L, Lautens M. 2005. Synthesis of Dihydronaphthalenes via Aryne Diels?Alder Reactions:  Scope and Diastereoselectivity. J. Am. Chem. Soc.. 127(43):15028-15029. https://doi.org/10.1021/ja055498p

3. Smith MB. 2011. Organic Synthesis.

4. Kouznetsov VV. 2009. Recent synthetic developments in a powerful imino Diels?Alder reaction (Povarov reaction): application to the synthesis of N-polyheterocycles and related alkaloids. Tetrahedron. 65(14):2721-2750. https://doi.org/10.1016/j.tet.2008.12.059

5. Babu G, Perumal PT. 1998. Convenient synthesis of pyrano[3,2-c]quinolines and indeno[2,1-c] quinolines by imino Diels-Alder reactions. Tetrahedron Letters. 39(20):3225-3228. https://doi.org/10.1016/s0040-4039(98)00397-9

6. Pérez JM, López-Alvarado P, Avendaño C, Menéndez J. 2000. Hetero Diels?Alder Reactions of 1-Acetylamino- and 1-Dimethylamino-1-azadienes with Benzoquinones. Tetrahedron. 56(11):1561-1567. https://doi.org/10.1016/s0040-4020(00)00058-2

7. Corey E, Loh T. 1993. Catalytic enantioselective diels-alder addition to furan provides a direct synthetic route to many chiral natural products. Tetrahedron Letters. 34(25):3979-3982. https://doi.org/10.1016/s0040-4039(00)60594-4

8. Reus C, Liu N, Bolte M, Lerner H, Wagner M. 2012. Synthesis of Bromo-, Boryl-, and Stannyl-Functionalized 1,2-Bis(trimethylsilyl)benzenes via Diels?Alder or C?H Activation Reactions. J. Org. Chem.. 77(7):3518-3523. https://doi.org/10.1021/jo3002936

9. Wei K, Gao H, Li WZ. 2004. Facile Synthesis of Oxabicyclic Alkenes by Ultrasonication-Promoted Diels?Alder Cycloaddition of Furano Dienes. J. Org. Chem.. 69(17):5763-5765. https://doi.org/10.1021/jo049210a

10. Ji Z, Chen J, Huang L, Shi G. High-yield production of highly conductive graphene via reversible covalent chemistry. Chem. Commun.. 51(14):2806-2809. https://doi.org/10.1039/c4cc09144b

11. García-Astrain C, Algar I, Gandini A, Eceiza A, Corcuera MÁ, Gabilondo N. 2015. Hydrogel synthesis by aqueous Diels-Alder reaction between furan modified methacrylate and polyetheramine-based bismaleimides. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem.. 53(5):699-708. https://doi.org/10.1002/pola.27495

12. Doherty S, Knight JG, Ellison JR, Goodrich P, Hall L, Hardacre C, Muldoon MJ, Park S, Ribeiro A, de Castro CAN, et al. An efficient Cu(ii)-bis(oxazoline)-based polymer immobilised ionic liquid phase catalyst for asymmetric carbon?carbon bond formation. Green Chem.. 16(3):1470-1479. https://doi.org/10.1039/c3gc41378k

13. Liu D, Canales E, Corey EJ. 2007. Chiral Oxazaborolidine?Aluminum Bromide Complexes Are Unusually Powerful and Effective Catalysts for Enantioselective Diels?Alder Reactions. J. Am. Chem. Soc.. 129(6):1498-1499. https://doi.org/10.1021/ja068637r

14. Ross AG, Townsend SD, Danishefsky SJ. 2013. Halocycloalkenones as Diels?Alder Dienophiles. Applications to Generating Useful Structural Patterns. J. Org. Chem.. 78(1):204-210. https://doi.org/10.1021/jo302230m

15. Cataldo F, García-Hernández DA, Manchado A. 2015. Chemical Thermodynamics Applied to the Diels?Alder Reaction of C60Fullerene with Polyacenes. Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 23(9):760-768. https://doi.org/10.1080/1536383x.2014.997354