Oksidasi Saegusa–Ito

Oksidasi Saegusa–Ito adalah reaksi kimia yang digunakan dalam kimia organik. Reaksi ini ditemukan pada tahun 1978 oleh Takeo Saegusa dan Yoshihiko Ito sebagai suatu metode untuk memasukkan ikatan tak jenuh α-β dalam senyawa karbonil.^[1] Reaksi ini sebagaimana dilaporkan melibatkan pembentukan silil enol eter yang diikuti oleh perlakuan menggunakan paladium(II) asetat dan benzokuinon untuk menghasilkan enona yang dimaksud. Publikasi aslinya mencatat penggunaan benzokuinon untuk regenerasi ikatan tak jenuh diikuti adisi-1,4 dengan nukleofil seperti organokuprat.

Untuk substrat asiklik reaksi hanya menghasilkan produk termodinamik E-olefin.

Penemuan ini dipicu oleh laporan delapan tahun sebelumnya bahwa perlakuan keton niraktivasi dengan paladium asetat menghasilkan produk yang sama dengan rendemen rendah.^[2] Pengembangan utama yang dilakukan oleh Saegusa dan Ito adalah penemuan bahwa bentuk enol adalah spesi reaktif, yang mengembangkan suatu metode berbasis silil enol eter.

Benzokuinon sejatinya tidak diperlukan dalam reaksi ini; perannya adalah untuk meregenerasi paladium(II) dari bentuk tereduksinya paladium(0), sehingga dapat menghemat pemakaian paladium(II) asetat yang mahal di awal reaksi. Kondisi reaksi dan pemurnian dapat dengan mudah disederhanakan hanya dengan menambahkan paladium(II) asetat secara berlebih tanpa benzokuinon, tetapi tentu saja biayanya menjadi lebih tinggi.^[3]^[4] Oleh karena reaksi biasanya melibatkan jumlah paladium yang mendekati stoikiometris, dan tingginya biaya ini menjadi perhatian pada penggunaan industri, maka beberapa kemajuan telah dilakukan dalam pengembangan varian katalitik.^[5]^[6]^[7] Meski terdapat kekurangan, oksidasi Saegusa telah digunakan dalam sejumlah sintesis sebagai metode tahap akhir yang ringan untuk memasukkan gugus fungsi ke dalam molekul kompleks.

Mekanisme

Mekanisme oksidasi Saegusa–Ito melibatkan pembentukan ikatan koordinasi paladium pada enol olefin diikuti dengan hilangnya gugus silil dan pembentukan suatu kompleks oksoalil-paladium. Eliminasi β-hidrida menghasilkan kompleks paladium hidrida enona yang pada saat mengalami eliminasi reduktif menghasilkan produk sertaan asam asetat dan Pd⁰.^[8] Reversibilitas (dapat balik) tahapan eluminasi memungkinkan terjadinya kesetimbangan, sehingga mengakibatkan selektivitas termodinamika dalam substrat asiklik. Telah ditunjukkan bahwa produk dapat membentuk kompleks Pd⁰-olefin yang stabil, yang bertanggung jawab untuk kesulitan reoksidasi yang ditunjukkan dalam varian katalitik pada reaksi.^[9]

Ruang lingkup

Luasnya rentang apikasi oksidasi Saegusa–Ito ditunjukkan oleh penggunaannya dalam beberapa sintesis klasik molekul kompleks. Sintesis morfin oleh Tohru Fukuyama pada tahun 2006 adalah salah satu contohnya. Dalam sintesis tersebut, transformasi menoleransi keberadaan substituen karbamat dan eter.^[10]

Samuel J. Danishefsky mengawali sintesis (+) dan (-) peribisin dengan oksidasi Saegusa–Ito terhadap hasil reaksi Diels-Alder karvona (carvone) dan 3-trimetilsililoksi-1,3-butadiena untuk menghasilkan enona. Dalam kasus ini, oksidasi menoleransi keberadaan alkena dan gugus karbonil.^[11]

Yong Qiang Tu mensintesis obat Alzheimer galantamina menggunakan reaksi seperti yang dilakukan untuk senyawa yang mengandung gugus asetal yang peka terhadap asam.^[12]

Larry E. Overman mensintesis laurenina (laurenyne) menggunakan oksidasi pot tunggal dengan piridinium klorokromat. Ini menoleransi keberadaan halogen dan sulfonat.^[13]

Sintesis sambutoksin yang dilaporkan oleh David Williams menggunakan oksidasi Saegusa–Ito melibatkan gugus enol yang tak terlindungi. Produk enon disikliskan in situ untuk meregenerasi enol dan membentuk cincin tetrahidropiran. Selanjutnya, awaperlindungan (bahasa Inggris: deprotection) gugus metoksimetill memurnikan produk alaminya.^[14]

Variasi

Sebagian besar perbaikan reaksi ini telah berfokus pada cara mengubah transformasi katalitik sehubungan dengan mahalnya garam paladium. Kondisi originalnya, meskipun secara teknis katalitik, masih memerlukan 50 mol% paladium(II) asetat, hal ini menaikkan biaya hingga menjadi penghalang utama untuk sintesis skala besar.

Kemajuan besar dalam versi katalitik reaksi ini telah mengarahkan ke arah ko-oksidan yang meregenerasi spesies paladium(II) secara efektif. Khususnya, telah dikembangkan kondisi menggunakan oksigen atmosfer serta alil karbonat stoikiometris.

Dengan tetap memberi rasa hormat kepada para pendahulu, metode yang dikembangkan oleh Larock pada tahun 1995 merupakan metode menarik baik dari segi lingkungan dan biaya sebagai pengganti katalitik untuk oksidasi Saegusa–Ito.^[15]

Oksidasi katalitik Saegusa–Ito menggunakan oksigen sebagai ko-oksidan

Metode ini memakan waktu reaksi yang lama dan sering menghasilkan rendemen yang lebih rendah dari kesetaraan stoikiometri secara bermakna, sebagaimana ditunjukkan dalam sintesis platifilida (bahasa Inggris: platyphillide) oleh Nishida. Kedua metode ini menyoroti kekurangan metode katalitik.^[16]

Telah dikembangkan juga varian katalitik yang melibatkan dialil karbonat stoikiometris dan karbonat alilik lainnya, terutama oleh Jiro Tsuji. Untuk ini pilihan pelarut menjadi sangat penting: pelarut nitril menghasilkan enona yang diinginkan sementara pelarut halus malah menghasilkan keton α-alil.^[17]

Oksidasi katalitik Saegusa–Ito menggunakan dialil karbonat sebagai ko-oksidan

Metode yang terakhir ini telah menikmati kesuksesan besar sebagai alat sintesis, terutama untuk sintesis racun terkenal Striknin (bahasa Inggris: Strychnine) menggunakan metode sintesis total Shibasaki.^[18]

This latter method has enjoyed greater success as a synthetic tool, most notably in the Shibasaki total synthesis of the famous poison Strychnine.

Sintesis striknin (strychnine) Shibasaki — Sintesis striknin (*strychnine*) Shibasaki

Selain metode ini, masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan berkenaan dengan instalasi katalitik dari ketakjenuhan α-β.

Lihat juga

Referensi

^ Ito,Yoshihiko; Hirao,Toshikazu; Saegusa,Takeo (1978), "Synthesis of .alpha.,.beta.-unsaturated carbonyl compounds by palladium(II)-catalyzed dehydrosilylation of silyl enol ethers", Journal of Organic Chemistry, 43 (5): 1011–1013, doi:10.1021/jo00399a052
^ Theissen, R.J. (1971), "Preparation of .alpha.,.beta.-unsaturated carbonyl compunds", Journal of Organic Chemistry, 36: 752, doi:10.1021/jo00805a004
^ Liu, J.; Lotesta, S.D.; Sorensen, E.J. (2011), "A concise synthesis of the molecular framework of pleuromutilin", Chem. Commun., 47: 1500, doi:10.1039/C0CC04077K, PMC 3156455 , PMID 21079876
^ Fuwa, H.; Kainuma, N.; Tachibana, K.; Sasaki, M. (2002), "Total Synthesis of (−)-Gambierol", J. Am. Chem. Soc., 124: 14983, doi:10.1021/ja028167a
^ Lu, Y.; Nguyen, P.L.; Lévaray, N.; Lebel, H. (2013), "Palladium-Catalyzed Saegusa–Ito Oxidation: Synthesis of α,β-Unsaturated Carbonyl Compounds from Trimethylsilyl Enol Ethers", J. Org. Chem., 78: 776, doi:10.1021/jo302465v
^ Gao, W.M.; He, Z.Q.; Qian, Y.; Zhao, J.; Huang, Y. (2012), "General palladium-catalyzed aerobic dehydrogenation to generate double bonds", Chem. Sci., 3: 883, doi:10.1039/C1SC00661D
^ Diao, T. N.; Stahl, S. S. (2011), "Synthesis of Cyclic Enones via Direct Palladium-Catalyzed Aerobic Dehydrogenation of Ketones", J. Am. Chem. Soc., 133: 14566, doi:10.1021/ja206575j
^ Oxidation, Chem 215 lecture notes
^ Porth, S.; Bats, J.W.; Trauner, D.; Giester, G.; Mulzer, J. (1999), "Insight into the Mechanism of the Saegusa Oxidation: Isolation of a Novel Palladium(0)–Tetraolefin Complex", Angewandte Chemie International Edition, 38: 2015, doi:10.1002/(sici)1521-3773(19990712)38:13/14<2015::aid-anie2015>3.0.co;2-#
^ Uchida, K.; Yokoshima, S.; Kan, T.; Fukuyama, T. (2006), "Total Synthesis of (±)-Morphine", Organic Letters, 8: 5311, doi:10.1021/ol062112m, PMID 17078705
^ Angeles, A.R.; Waters, S.P.; Danishefsky, S.J. (2008), "Total Syntheses of (+)- and (−)-Peribysin E", Journal of the American Chemical Society, 130: 13765, doi:10.1021/ja8048207
^ Hu, X.-D.; Tu, Y.Q.; Zhang, E.; Gao, S.; Wang, S.; Wang, A.; Fan, C.-A.; Wang, M. (2006), "Total Synthesis of (±)-Galanthamine", Organic Letters, 8: 1823, doi:10.1021/ol060339b, PMID 16623560
^ Overman, L.E.; Thompson, A.S. (1988), "Total synthesis of (-)-laurenyne. Use of acetal-initiated cyclizations to prepare functionalized eight-membered cyclic ethers", Journal of the American Chemical Society, 110: 2248, doi:10.1021/ja00215a040
^ Williams, D.R.; Tuske, R.A. (2000), "Construction of 4-Hydroxy-2-pyridinones. Total Synthesis of (+)-Sambutoxin", Org. Lett., 2 (20): 3217–3220, doi:10.1021/ol006410+
^ Larock, R. C.; Hightower, T. R.; Kraus, G. A.; Hahn, P.; Zheng, D. (1995), "A simple, effective, new, palladium-catalyzed conversion of enol silanes to enones and enals", Tetrahedron Letters, 36: 2423, doi:10.1016/0040-4039(95)00306-w
^ Hiraoka, S.; Harada, S.; Nishida, A. (2010), "Catalytic Enantioselective Total Synthesis of (−)-Platyphyllide and Its Structural Revision", Journal of Organic Chemistry, 75: 3871, doi:10.1021/jo1003746
^ Tsuji, J.; Minami, I.; Shimizu, I. (1983), "A novel palladium-catalyzed preparative method of α,β-unsaturated ketones and aldehydes from saturated ketones and aldehydes via their silyl enol ethers", Tetrahedron Letters, 24: 5635, doi:10.1016/s0040-4039(00)94160-1
^ Ohshima, T.; Xu, Y.; Takita, R.; Shimizu, S.; Zhong, D.; Shibasaki, M. (2002), "Enantioselective Total Synthesis of (−)-Strychnine Using the Catalytic Asymmetric Michael Reaction and Tandem Cyclization", Journal of the American Chemical Society, 124: 14546, doi:10.1021/ja028457r

[Saegusa-1] Ito,Yoshihiko; Hirao,Toshikazu; Saegusa,Takeo (1978), "Synthesis of .alpha.,.beta.-unsaturated carbonyl compounds by palladium(II)-catalyzed dehydrosilylation of silyl enol ethers", Journal of Organic Chemistry, 43 (5): 1011–1013, doi:10.1021/jo00399a052

[Theissen-2] Theissen, R.J. (1971), "Preparation of .alpha.,.beta.-unsaturated carbonyl compunds", Journal of Organic Chemistry, 36: 752, doi:10.1021/jo00805a004

[Liu-3] Liu, J.; Lotesta, S.D.; Sorensen, E.J. (2011), "A concise synthesis of the molecular framework of pleuromutilin", Chem. Commun., 47: 1500, doi:10.1039/C0CC04077K, PMC 3156455 , PMID 21079876

[Fuwa-4] Fuwa, H.; Kainuma, N.; Tachibana, K.; Sasaki, M. (2002), "Total Synthesis of (−)-Gambierol", J. Am. Chem. Soc., 124: 14983, doi:10.1021/ja028167a

[Lu-5] Lu, Y.; Nguyen, P.L.; Lévaray, N.; Lebel, H. (2013), "Palladium-Catalyzed Saegusa–Ito Oxidation: Synthesis of α,β-Unsaturated Carbonyl Compounds from Trimethylsilyl Enol Ethers", J. Org. Chem., 78: 776, doi:10.1021/jo302465v

[Gao-6] Gao, W.M.; He, Z.Q.; Qian, Y.; Zhao, J.; Huang, Y. (2012), "General palladium-catalyzed aerobic dehydrogenation to generate double bonds", Chem. Sci., 3: 883, doi:10.1039/C1SC00661D

[Diao-7] Diao, T. N.; Stahl, S. S. (2011), "Synthesis of Cyclic Enones via Direct Palladium-Catalyzed Aerobic Dehydrogenation of Ketones", J. Am. Chem. Soc., 133: 14566, doi:10.1021/ja206575j

[Myers-8] Oxidation, Chem 215 lecture notes

[Porth-9] Porth, S.; Bats, J.W.; Trauner, D.; Giester, G.; Mulzer, J. (1999), "Insight into the Mechanism of the Saegusa Oxidation: Isolation of a Novel Palladium(0)–Tetraolefin Complex", Angewandte Chemie International Edition, 38: 2015, doi:10.1002/(sici)1521-3773(19990712)38:13/14<2015::aid-anie2015>3.0.co;2-#

[Uchida-10] Uchida, K.; Yokoshima, S.; Kan, T.; Fukuyama, T. (2006), "Total Synthesis of (±)-Morphine", Organic Letters, 8: 5311, doi:10.1021/ol062112m, PMID 17078705

[Angeles-11] Angeles, A.R.; Waters, S.P.; Danishefsky, S.J. (2008), "Total Syntheses of (+)- and (−)-Peribysin E", Journal of the American Chemical Society, 130: 13765, doi:10.1021/ja8048207

[Hu-12] Hu, X.-D.; Tu, Y.Q.; Zhang, E.; Gao, S.; Wang, S.; Wang, A.; Fan, C.-A.; Wang, M. (2006), "Total Synthesis of (±)-Galanthamine", Organic Letters, 8: 1823, doi:10.1021/ol060339b, PMID 16623560

[Overman-13] Overman, L.E.; Thompson, A.S. (1988), "Total synthesis of (-)-laurenyne. Use of acetal-initiated cyclizations to prepare functionalized eight-membered cyclic ethers", Journal of the American Chemical Society, 110: 2248, doi:10.1021/ja00215a040

[Williams-14] Williams, D.R.; Tuske, R.A. (2000), "Construction of 4-Hydroxy-2-pyridinones. Total Synthesis of (+)-Sambutoxin", Org. Lett., 2 (20): 3217–3220, doi:10.1021/ol006410+

[Larock-15] Larock, R. C.; Hightower, T. R.; Kraus, G. A.; Hahn, P.; Zheng, D. (1995), "A simple, effective, new, palladium-catalyzed conversion of enol silanes to enones and enals", Tetrahedron Letters, 36: 2423, doi:10.1016/0040-4039(95)00306-w

[Hiraoka-16] Hiraoka, S.; Harada, S.; Nishida, A. (2010), "Catalytic Enantioselective Total Synthesis of (−)-Platyphyllide and Its Structural Revision", Journal of Organic Chemistry, 75: 3871, doi:10.1021/jo1003746

[Tsuji-17] Tsuji, J.; Minami, I.; Shimizu, I. (1983), "A novel palladium-catalyzed preparative method of α,β-unsaturated ketones and aldehydes from saturated ketones and aldehydes via their silyl enol ethers", Tetrahedron Letters, 24: 5635, doi:10.1016/s0040-4039(00)94160-1

[Ohshima-18] Ohshima, T.; Xu, Y.; Takita, R.; Shimizu, S.; Zhong, D.; Shibasaki, M. (2002), "Enantioselective Total Synthesis of (−)-Strychnine Using the Catalytic Asymmetric Michael Reaction and Tandem Cyclization", Journal of the American Chemical Society, 124: 14546, doi:10.1021/ja028457r

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]