Reguły Baldwina
Synteza związków pierścieniowych
Reguły Baldwina
Synteza związków pierścieniowych
•Zaproponowane w 1976 przez Jack’a Baldwina
•Przewodnik po reakcjach cyklizacji dla pierścieni 3- do 7-
członowych
•Reguły empiryczne wywiedzione z obserwacji eksperymentalnych
J. Chem. Soc. Chem. Commum., 1976, 734‐736
Advanced organic chemistry, March p 212
Clayden 1
st
Edn p 1140
Reguły Baldwina
J. Chem. Soc. Chem. Commum
., 1976, 734-736
Reguły Baldwina
Nomenklatura
3, 4,......7
Numer pokazuje jakiej wielkości
pierścień powstaje
1. Wielkość pierścienia
J. Chem. Soc. Chem. Commum
., 1976, 734-736
J. Chem. Soc. Chem. Commum
., 1976, 734-736
Wiązanie zrywane
podczas cyklizacji
znajduje się na
zewnątrz pierścienia
X
-
exo
X
Y
Y
-
X
-
Y
X
Y
-
endo
2.
Wiązanie
Wiązanie zrywane
podczas cyklizacji
znajduje się wewnątrz
pierścienia
Nomenklatura
sp
3
węgiel tetraedryczny
tet
sp
2
węgiel trygonalny
trig
sp węgiel digonalny
dig
3.
Geometria
Geometria atomu węgla biorącego bezpośrednio udział w reakcji
cyklizacji:
Nomenklatura
Y
Y
J. Chem. Soc. Chem. Commum
., 1976, 734-736
2
3
1
H
2
N
Br
3-exo-tet
O
5
6
1
2
3
4
O
6-endo-dig
Reakcja może być
uprzywilejowana
or
utrudniona
J. Chem. Soc. Chem. Commum
., 1976, 734-736
Reguły Baldwina
Trajektoria podejścia
Trig
(Bürgi-Dunitz)
Y
X
-
X
Y
-
= 180°
Tet
(Walden inversion)
Dig
J. Chem. Soc. Chem. Commum
., 1976, 734-736
J. Chem. Soc. Chem. Commum
., 1976, 734-736
Układy tetraedryczne
-
-
-
-
-
-
-
1
2
3
5
1
2
3
5
6
7
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
4
4
5
6
4
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
Wszystkie cyklizacje exo-tet są
uprzywilejowane
H
2
N
Br
1
2
3
3-
exo
-
Tet
Układy tetraedryczne
Wszystkie cyklizacje exo-tet są
uprzywilejowane
J. Chem. Soc. Chem. Commum
., 1976, 734-736
Układy trygonalne
-
-
-
-
-
-
-
5-exo-Trig
3-exo-Trig
4-exo-Trig
6-exo-Trig
7-exo-Trig
5-endo-Trig
6-endo-Trig
-
-
-
3-endo-Trig
4-endo-Trig
7-endo-Trig
1
2
3
5
1
2
3
5
6
7
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
4
4
5
6
4
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
1
3
1
2
3
4
5
7
1
2
3
4
5
6
Wszystkie cyklizacje exo-trig są
uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest
utrudniona
J. Chem. Soc. Chem. Commum
., 1976, 734-736
O
H
OH
O
1
2
3
4
5
5-
exo
-
Trig
Wszystkie cyklizacje exo-trig są
uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest
utrudniona
Reguły Baldwina
Wszystkie cyklizacje exo-trig są
uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest
utrudniona
O
O
X
Base
O
O
5-
endo
-
Trig
H
OH
O
H
OH
O
H
O
HO
H
Reguły Baldwina
Wszystkie cyklizacje exo-trig są
uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest
utrudniona
OH
OMe
O
Base
O
OMe
O
5-
endo
-
Trig
O
OMe
O
1
2
3
4
5
5
1
2
3
4
5
0%
5
-exo
-
Trig
1
2
3
4
O
O
5
100%
Reguły Baldwina
MeO
2
C
CO
2
Me
NH
2
HN
MeO
2
C
CO
2
Me
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
X
HN
O
MeO
2
C
5-
endo
-
Trig
0%
5
-exo
-
Trig
100%
1
2
3
4
5
Wszystkie cyklizacje exo-trig są
uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest
utrudniona
Reguły Baldwina
Wszystkie cyklizacje exo-trig są
uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest
utrudniona
Reguły Baldwina
Wszystkie cyklizacje exo-trig są
uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest
utrudniona
Reguły Baldwina
Wszystkie cyklizacje exo-trig są
uprzywilejowane
Cyklizacja 5-endo trig jest
utrudniona
HO
O
I
3 eq I
2
, NaHCO
3
MeCN
HO
I
Knight et.al. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 8909
Reguły Baldwina
•5-exo-trig silnie faworyzowana względem 5-endo-trig
Knight et.al. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 8909
Reguły Baldwina
Układy digonalne
-
X
-
X
Y
X
-
Y
X
-
X
-
X
-
Y
X
-
Y
5-exo-Dig
3-exo-Dig
4-exo-Dig
6-exo-Dig
7-exo-Dig
5-endo-Dig
6-endo-Dig
-
X
Y
-
X
Y
X
-
Y
3-endo-Dig
4-endo-Dig
7-endo-Dig
Y
Y
Y
1
2
3
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
4
4
5
6
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
1
1
1
1
6
3
3
2
2
4
Wszystkie endo‐dig
uprzywilejowane
Możliwe nakładanie w
płaszczyźnie pierścienia
• Wszystkie endo-Dig cyklizacje są uprzywilejowane
•
3- i 4-exo-Dig cyklizacje są utrudnione
Nukleofil nie może
podejść pod właściwym
kątem 120
o
Reguły Baldwina
O
2
S
N
C
Ph
Base
e.g. NaOMe
O
2
S
N
C
Ph
isonitrile
H
MeO
O
R
O
2
S
N
C
Ph
O
R
5-endo-dig
O
2
S
N
C
Ph
O
R
H
O
2
S
N
C
Ph
O
R
H
RCHO
quench
R
N
C
H
base
R
N
C
N
R
H
(after
protonation)
Reguły Baldwina
R
O
R'
H
2
N
NH
2
R
N
R'
NH
2
R
N
N
H
5-endo-dig
R'
CN
C
N
NH
RO
CN
N
N
H
RO
H
CN
C
N
NH
2
RO
base
CN
N
N
H
RO
H
H
H
CN
NH
2
N
H
RO
workup
Reguły Baldwina
25
25
J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
Reguły Baldwina
Wewnątrzcząsteczkowe alkilowanie enolanów ketonów
O
Y
180° atak
Endocykliczne alkilowanie: 6 ‐ 7
uprzywilejowane
i 3 ‐ 5
nieuprzywilejowane
Exo: 3 ‐ 7
uprzywilejowane
Reguły Baldwina
26
26
J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
Reguły Baldwina
Wewnątrzcząsteczkowa kondensacja aldolowa
Endocykliczna kondensacja: 6 ‐ 7
uprzywilejowane
i 3 ‐ 5
nieuprzywilejowane
Exo: 3 ‐ 7
uprzywilejowane
Kąt ataku: 109°
-
O
Y
O
(Enol
exo
)-Exo-Trig
Y
-
-
O
Y
O
(Enol
endo
)-Exo-Trig
Y
-
O
109° atak
Y
O
Y
O
Y
C alkylations
C alkylations
180° attack
109° attack
O alkylations
O alkylations
J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
Reguły Baldwina
Reguły Baldwina
•
Czemu cyklizacja 5-(Enolendo)-exo-tet
jest utrudniona
?
O
Br
O
O
Br
M
t-
BuOM
O
> 70%
0%
5-
exo
-
Tet
5-(
enolendo
)
-
exo-tet
O
O
O
M
X
X
M
Wewnątrzcząsteczkowe alkilowanie enolanów ketonów
J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
•
Czemu cyklizacja 6-(enolendo)-exo-tet
jest faworyzowana
?
Br
O
O
Br
M
O
O
> 95%
0%
t-
BuOM
6-(
enolendo
)
-
exo-tet
6-
exo
-
Tet
X
O
M
Possible because of extra bond length
Reguły Baldwina
Wewnątrzcząsteczkowe alkilowanie enolanów ketonów
O
O
O
O
O
O
O
O
O
+
5-(
Enolendo
)-
exo-trig
6-(
Enolendo
)-
exo-trig
Statystycznie : 4 możliwości tworzenia pierścienia 5 członowego
2 możliwości tworzenia pierścienia 6 członowego
Według reguł : Pierścień 6 członowy będzie przeważał zdecydowanie
6-(enolendo)-exo-trig versus 5-(enolendo)-exo-trig
Reguły Baldwina
Wewnątrzcząsteczkowe kondensacja aldolowa
J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
Reguły Baldwina
Wewnątrzcząsteczkowe kondensacja aldolowa
O
O
O
O
O
1M KOH
MeOH < 5 min
77%
6-(
Enolendo
)-
exo-trig
100%
5-(
Enolendo
)-
exo-trig
0%
H
2
O
O
IR (
observed
)
C=O Cyclohexanone
1707 cm
-1
C=O Cyclopentanone 1740-50 cm
-1
J. E. Baldwin, M. J. Lusch, Tetrahedron, 1982, 38, 2939.
Tworzenie cykloheksanonów całkowicie dominuje nad statystycznie
preferowanymi cyklopentanonami
R
Co
2
(CO)
6
O
R
Z
R
E
Lewis Acid
R
Co
2
(CO)
6
O
R
E
R
Z
O
LA
R
E
R
Z
H
R
Co
2
(CO)
6
O
LA
R
E
R
Z
H
Co(CO)
3
Co(CO)
3
R
6-(
enolendo
)-
exo-trig
Reguły Baldwina
R
1
Co
2
(CO)
6
O
R
2
Lewis Acid
R
1
O
LA
H
H
Co(CO)
3
Co(CO)
3
R
1
4-(
enolexo
)-
exo-trig
R
2
O
Co
2
(CO)
6
R
2
O
LA
H
R
2
R
1
Co
2
(CO)
6
Reguły Baldwina
O
OH
a
b
uprzywilejowany
nieuprzywilejowany
6-endo (b)
5-exo (a)
O
O
OH
HO
1
2
3
4
5
Reguły Baldwina
HO
O
R
CSA (10 mol%)
CH
2
Cl
2
,
-40 - 25
o
C
O
R
HO
H
O
H
HO
R
+
2/3 Wyd. (%)
a) R = CH=CH
2
100/0 95
b) R = CH=CHBr 100/0 90
c) R = (CH
2
)
2
CO
2
Me 0/100 94
d) R = E-CH=CHCO
2
Me 60/40 96
2
3
6-endo
5-exo
H
H
1
HO
OH
O
OH
H
HO
O
HO
O
O
OH
H
H
4
5
Nicolaou, K. C.; Duggan, M. E.; Hwang, C-K.; Somers, P. K. J. Chem. Soc., Chem. Commun.1985, 1359
Reguły Baldwina
HO
R
O
CSA (10 mol%)
CH
2
Cl
2
-40 - 25
o
C
O
HO
R
H
H
O
HO
R
H
H
+
7/8 Wyd.(%)
a) R = CH=CH
2
44/56 95
b) R = Z-CH=CHCl 33/67 92
c) R = E-CH=CHCl 76/24 94
d) R = C CBr 0/100 87
7
8
6
Nicolaou, K. C.; Prasad, C. V. C.; Somers, P. K.; Hwang, C-K. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 5330
Reguły Baldwina
R
O
AgOTf (5 ekwiw.)
THF/H
2
O
25
o
C
O
R
H
2
O
Br
-
6-endo
5-exo
O
O
H
H
OH
R
H
R
OH
37:38 4:1
R = (CH
2
)
3
OTBDPS
39
Br
R
O
36
91%
Br
Ag
37
38
O
R
H
H
O
H
R
H
cis
trans
40
36
R
Br
O
Br
O
R
R = (CH
2
)
3
OTBDPS
40a
39
O
R
Br
O
H
H
O
R
OH
O
OH
R
H
H
H
37
38
Hayashi, N.; Fujiwara, K.; Murai, A. Synlett 1997, 793
.
Reguły Baldwina
6-
endo
-
Trig
5-
endo
-
Trig
Co warto zapamiętać
Size
Exo
Endo
Tet
Trig
Dig
Tet
Trig
Dig
3
X
X
4
X
X
5
X
X
6
X
7
Co warto zapamiętać
Exo-Tet
Exo-Trig
Size
enolendo enolexo enolendo enolexo
3
X
X
4
X
X
5
X
X
6
7
Reakcje Pericykliczne
•Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
•Reakcje elektrocykliczne (reakcje otwarcia lub zamknięcia pierścienia)
•Cykloaddycje
•Przegrupowania sigmatropowe
•Reakcje enowe
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Reakcje elektrocykliczne (reakcje otwarcia lub zamknięcia pierścienia)
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Cykloaddycje
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Reakcje cheletropowe
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Przegrupowania sigmatropowe
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Przegrupowania sigmatropowe
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Reakcje enowe
Klasyfikacja reakcji pericyklicznych
Przeniesienie wodoru
