Химики из США предложили общий метод синтеза циклопропанов — трехчленных углеродных циклов — с помощью реакции циклоприсоединения карбенов к алкенам. Они использовали органические дихлорпроизводные как источники карбенов и катализатор на основе железа. В отличие от уже известных методов, открытая реакция работает с практически любыми типами субстратов как в органических растворителях, так и в воде. Исследование опубликовано в журнале Science.
Химикам-органикам часто приходится получать молекулы с трехчленными углеродными кольцами в своей структуре. Основной метод их получения — реакция циклоприсоединения карбена к двойной связи углерод-углерод. Обычно в качестве источника карбенов ученые используют диазосоединения, которые в присутствии катализатора отщепляют молекулу азота и присоединяются к двойной связи.
Эту реакцию циклоприсоединения можно проводить по-разному — существуют много источников карбеновых частиц и катализаторов. И часто для синтеза конкретного вещества катализатор и источник карбена приходится подбирать. Кроме того, если нужный циклопропан содержит донорную группу, например, амин, то получить его напрямую циклопропанированием, скорее всего, не получится, потому что методов циклопропанирования донорными карбенами ученые пока не нашли.
Дэвид Нагиб (David A. Nagib) с коллегами из Университета штата Огайо предложил метод циклопропанирования, работающий и с донорными, и с нейтральными, и с акцепторными карбенами. Ученые показали, что источником карбена могут выступать дихлорпроизводные, в которых два атома хлора присоединены к одному и тому же атому углерода. Эти производные в присутствии металлического цинка и катализатора на основе железа присоединялись к двойным связям с образованием циклопропанов.
Реакцию химики проводили в тетрагидрофуране. Они смешивали алкен, три эквивалента дихлорпроизводного, три эквивалента цинка, иодид лития и пять мольных процентов железного катализатора. Реакционную смесь исследователи нагревали при 60 градусах Цельсия в течение 16 часов, и в результате реакции образовывались нужные циклопропаны. Реакция работала с дихлорпроизводными, содержащими донорные амидные группы, нейтральные алкильные и арильные и акцепторные сложноэфирные группы.
Так химики показали, что с помощью их метода можно получать практически любые циклопропаны, замещенные разными группами. Кроме того, ученым удалось провести свою реакцию в воде, немного изменив условия реакции.
Ранее мы рассказывали о том, как та же группа ученых предложила использовать альдегиды в качестве удобных источников карбеновых частиц.