Макроцикл
-
Макроциклы и их классификация
- Макроциклы — молекулы и ионы с кольцом из двенадцати или более атомов.
- Примеры: краун-эфиры, каликсарены, порфирины, циклодекстрины.
- Макроциклы описывают обширную область химии.
-
Синтез макроциклов
- Образование макроциклов называется макроциклизацией.
- Проблемы: реакции замыкания колец не образуют большие кольца, образуются небольшие кольца или полимеры.
- Решения: реакции с высокой степенью разбавления, шаблонные реакции.
-
Стереоуправление макроциклами
- Макроциклический стереоконтроль определяется конформационными предпочтениями макроцикла.
- Макроциклы не являются гибкими, как предполагалось ранее.
- Конформационные предпочтения влияют на основное состояние реакции.
-
Конформационные предпочтения макроциклов
- Макроциклы имеют доступ к ряду стабильных конформаций.
- Средние кольца (8-11 атомов) наиболее напряжены.
- Циклооктан предпочитает форму «кресло-лодка».
- Циклодекан имеет две более низкие энергетические конформации.
-
Реактивность и конформационные предпочтения
- Стереохимический результат реакции зависит от конформационных предпочтений.
- Модель периферийной атаки описывает, как реакции происходят из наиболее стабильной конформации основного состояния.
-
Конформационное предпочтение sp2-центров
- Макроциклические кольца с sp2-центрами предпочитают конформации, перпендикулярные плоскости кольца.
- Это позволяет избежать сквозных несвязанных взаимодействий.
-
Модель периферийной атаки
- Конформации основного состояния макроциклов с минимизированной энергией отображают одну грань олефина наружу от кольца.
- Периферическое воздействие реагентов предпочтительнее воздействия через кольцо.
-
Примеры стереоконтроля
- Алкилирование 2-метилциклооктанона приводит к образованию транс-продукта.
- Алкилирование 2-циклодеканоновых колец не проявляет значительной диастереоселективности.
- 10-членные циклические лактоны обладают значительной диастереоселективностью при размещении метильной группы в положении 9.
-
Внутримолекулярные реакции
- Внутримолекулярные реакции также могут проявлять стереоселективность в зависимости от конформации основного состояния.
- В реакции Дильса-Альдера продукт имеет самую низкую энергетическую конформацию.
-
Примеры в синтезе
- Синтез кладиелл-11-ен-3,6,7-триола использует макроциклический стереоконтроль.
- Синтез (±)-перипланона В использует модель периферической атаки для асимметричного эпоксидирования.
- Синтез эуканнабинолида основан на компьютерном моделировании молекулярной механики.
- Синтез неопельтолида включает гидрирование, контролируемое конформацией основного состояния.
-
Применение макроциклов
- Макроциклы используются в антибиотиках, металлофакторах и биосинтезе.
- Макроциклы облегчают перенос ионов через гидрофобные мембраны и растворители.
- Макроциклы обладают биологической активностью и могут быть полезны для доставки лекарств.