1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 7, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 7, стр. 59-69

Механизм однореакторной стереоселективной сборки спирокеталевых производных из циклогексанона и фенилацетилена в среде KOH/ДМСО: квантовохимическое исследование

В. Б. Орел 1, *, А. А. Манжуева 1

1 Иркутский государственный университет
Иркутск, Россия

* E-mail: orelv@isu.ru

Поступила в редакцию 16.01.2023
После доработки 16.02.2023
Принята к публикации 20.02.2023

Аннотация

Механизмы реакции образования 15-[(Z)-фенилметилиден]-7,14-диоксадиспиро[5.1.5.2]пентадекана и конкурирующей с ней реакции образования ненасыщенных кетонов из циклогексанона и фенилацетилена исследованы с использованием квантовохимического подхода B2PLYP-D2/6-311+G**//B3LYP/6-31+G* с учетом сольватационных эффектов в рамках модели IEFPCM. В рамках анионной модели (ANIONGAS) рассмотрены все стадии сборки диспирокеталя и устойчивость различных конформеров и изомеров интермедиатов и продукта. В рамках более детальной моносольватной модели (MONOPCM) оценены активационные барьеры сборки диспирокеталя и конкурирующей реакции С-винилирования. Полученные результаты квантовохимического расчета хорошо согласуются с данными эксперимента.

Ключевые слова: спирокетали, циклоалифатические кетоны, супероснование, квантовохимические расчеты.

Список литературы

  1. Brimble M., Furkert D. // Curr. Org. Chem. 2003. V. 7. № 14. P. 1461; https://doi.org/10.2174/1385272033486404

  2. Perron F., Albizati K.F. // Chem. Rev. 1989. V. 89. № 7. P. 1617; https://doi.org/10.1021/cr00097a015

  3. Koshino H., Takahashi H., Osada H. et al. // J. Antibiot. (Tokyo). 1992. V. 45. № 9. P. 1420; https://doi.org/10.7164/antibiotics.45.1420

  4. Shimizu T., Usui T., Machida K. et al. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2002. V. 12. № 23. P. 3363; https://doi.org/10.1016/S0960-894X(02)00782-5

  5. Cullen W.P., Celmer W.D., Chappel L.R. et al. // J. Ind. Microbiol. 1988. V. 2. № 6. P. 349; https://doi.org/10.1007/BF01569573

  6. Kotecha N.R., Ley S.V., Mantegani S. // Synlett. 1992. № 05. P. 395; https://doi.org/10.1055/s-1992-21357

  7. Tachibana K., Scheuer P.J., Tsukitani Y. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 1981. V. 103. № 9. P. 2469; https://doi.org/10.1021/ja00399a082

  8. Singh S.B., Zink D.L., Heimbach B. et al. // Org. Lett. 2002. V. 4. № 7. P. 1123; https://doi.org/10.1021/ol025539b

  9. Pettit G.R., Chicacz Z.A., Gao F. et al. // J. Org. Chem. 1993. V. 58. № 6. P. 1302; https://doi.org/10.1021/jo00058a004

  10. Ueno T., Takahashi H., Oda M. et al. // Biochemistry 2000. V. 39. № 20. P. 5995; https://doi.org/10.1021/bi992661i

  11. Li A., Piel J. // Chem. Biol. 2002. V. 9. № 9. P. 1017; https://doi.org/10.1016/S1074-5521(02)00223-5

  12. Francke W., Kitching W. // Curr. Org. Chem. 2001. V. 5. № 2. P. 233; https://doi.org/10.2174/1385272013375652

  13. Lenci E. // Small Molecule Drug Discovery. Elsevier, 2020. P. 225–245; https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818349-6.00008-X

  14. Sun P., Zhao Q., Zhang H. et al. // ChemBioChem 2014. V. 15. № 5. P. 660; https://doi.org/10.1002/cbic.201300616

  15. Zarganes-Tzitzikas T., Dömling A. // Org. Chem. Front. 2014. V. 1. № 7. P. 834; https://doi.org/10.1039/C4QO00088A

  16. Ramachary D.B., Mondal R., Venkaiah C. // Org. Biomol. Chem. 2010. V. 8. № 2. P. 321; https://doi.org/10.1039/B920152A

  17. Sydnes M.O. // Curr. Green Chem. 2014. V. 1. P. 216; https://doi.org/10.2174/2213346101666140221225404

  18. Mead K.T., Brewer B.N. // Curr. Org. Chem. 2003. V. 7. № 3. P. 227; https://doi.org/10.2174/1385272033372969

  19. Palmes J.A., Aponick A. // Synthesis (Stuttg). 2012. V. 44. № 24. P. 3699; https://doi.org/10.1055/s-0032-1317489

  20. Raju B.R., Saikia A.K. // Molecules. 2008. V. 13. № 8. P. 1942; https://doi.org/10.3390/molecules13081942

  21. Yadav J.S., Raghavendra Rao K.V., Ravindar K. et al. // Synlett. 2010. № 1. P. 51; https://doi.org/10.1055/s-0029-1218546

  22. Trofimov B.A., Schmidt E.Y. // Acc. Chem. Res. 2018. V. 51. № 5. P. 1117; https://doi.org/10.1021/acs.accounts.7b00618

  23. Schmidt E.Y., Zorina N.V., Skitaltseva E.V. et al. // Tetrahedron Lett. 2011. V. 52. № 29. P. 3772; https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2011.05.056

  24. Schmidt E.Y., Zorina N.V., Skitaltseva E.V. et al. // Tetrahedron Lett. 2011. V. 52. № 29. P. 3772; https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2011.05.056

  25. Trofimov B.A., Schmidt E.Y., Skitaltseva E.V. et al. // Ibid. 2011. V. 52. № 33. P. 4285; https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2011.06.019

  26. Siyamak Shahab, Masoome Sheikhi // Russ. J. Phys. Chem. B. 2020. V. 14. № 1. P. 15–18. https://doi.org/10.1134/S1990793120010145

  27. Zhiyan Wu, Zhang L., Liao Y. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2021. V. 15. № S1. P. S81–S91. https://doi.org/10.1134/S1990793121090153

  28. Breslavskaya N.N., Wasserman L.A., Barashkova I.I., Buchachenko A.L. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2019. V. 13. № 4. P. 569; https://doi.org/10.1134/S199079311904002X

  29. Ramakrishnan R., Dral P.O., Rupp M. et al. // Sci. Data. 2014. V. 1. P. 1; https://doi.org/10.1038/sdata.2014.22

  30. Забалов М.В., Левина М.А., Тигер Р.П. // Хим. физика 2019. Т. 38. № 9. С. 3; https://doi.org/10.1134/S0207401X19090127

  31. Grambow C.A., Pattanaik L., Green W.H. // Sci. Data. 2020. V. 7. № 1. P. 1–8. https://doi.org/10.1038/s41597-020-0460-4

  32. Frisch M., Trucks G., Schlegel H., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Scalmani G., Barone V., Petersson G.A., Nakatsuji H., Li X., Caricato M., Marenich A.V., Bloino J., Janesko B.G., Gomperts R., Mennucci B., Hratchian H.P., Ortiz J.V., Izmaylov A.F., Sonnenberg J.L., Williams-Young D., Ding F., Lipparini F., Egidi F., Goings J., Peng B., Petrone A., Henderson T., Ranasinghe D., Zakrzewski V.G., Gao J., Rega N., Zheng G., Liang W., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Throssell K., Montgomery J.A., Jr., Peralta J.E., Ogliaro F., Bearpark M.J., Heyd J.J., Brothers E.N., Kudin K.N., Staroverov V.N., Keith T.A., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A.P., Burant J.C., Iyengar S.S., Tomasi J., Cossi M., Millam J.M., Klene M., Adamo C., Cammi R., Ochterski J.W., Martin R.L., Morokuma K., Farkas O., Foresman J.B., Fox D.J. Gaussian 16. Wallingford CT: Gaussian Inc., 2019.

  33. Becke A.D. // Phys. Rev. A. 1988. V. 38. № 6. P. 3098; https://doi.org/10.1103/PhysRevA.38.3098

  34. Lee C., Yang W., Parr R.G. // Phys. Rev. B. 1988. V. 37. № 2. P. 785; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.37.785

  35. Page M., Doubleday C., McIver J.W. // J. Chem. Phys. 1990. V. 93. № 8. P. 5634; https://doi.org/10.1063/1.459634

  36. Grimme S. // Ibid. 2006. V. 124. № 3. P. 034108; https://doi.org/10.1063/1.2148954

  37. Grimme S., Ehrlich S., Goerigk L. // J. Comput. Chem. 2011. V. 32. № 7. P. 1456; https://doi.org/10.1002/jcc.21759

  38. Tomasi J., Mennucci B., Cancès E. // J. Mol. Struct: THEOCHEM. 1999. V. 464. № 1–3. P. 211; https://doi.org/10.1016/S0166-1280(98)00553-3

  39. Pascual-ahuir J.L., Silla E., Tuñon I. // J. Comput. Chem. 1994. V. 15. № 10. P. 1127; https://doi.org/10.1002/jcc.540151009

  40. Bondi A. // J. Phys. Chem. 1964. V. 68. № 3. P. 441; https://doi.org/10.1021/j100785a001

  41. Wertz D.H. // J. Amer. Chem. Soc. 1980. V. 102. № 16. P. 5316; https://doi.org/10.1021/ja00536a033

  42. Vitkovskaya N.M., Kobychev V.B., Bobkov A.S. et al. // J. Org. Chem. 2017. V. 82. № 23. P. 12467; https://doi.org/10.1021/acs.joc.7b02263

  43. Allinger N.L. // J. Amer. Chem. Soc. 1959. V. 81. № 21. P. 5727; https://doi.org/10.1021/ja01530a049

  44. Stortz C.A. // J. Phys. Org. Chem. 2010. V. 23. № 12. P. 1173; https://doi.org/10.1002/poc.1689

  45. Vitkovskaya N.M., Orel V.B., Kobychev V.B. et al. // Intern. J. Quantum Chem. 2020. V. 120. № 9. P. 1; https://doi.org/10.1002/qua.26158

  46. Abramenkov A.V. Kinet for Windows. 2012. Ver. 0.8.

  47. Ларионова Е.Ю., Витковская Н.М., Кобычев В.Б. и др. // Журн. структур. химии 2007. Т. 48. № S7. С. 101.

  48. Ларионова Е.Ю., Витковская Н.М., Кобычев В.Б. и др. // Докл. РАН 2011. Т. 438. № 6. С. 765.

  49. Bordwell F.G., Fried H.E. // J. Org. Chem. 1991. V. 56. № 13. P. 4218; https://doi.org/10.1021/jo00013a027

  50. Matthews W.S., Bares J.E., Bartmess J.E. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 1975. V. 97. № 24. P. 7006; https://doi.org/10.1021/ja00857a010

  51. Trofimov B.A., Schmidt E.Y., Zorina N.V. et al. // Adv. Synth. Catal. 2012. V. 354. № 9. P. 1813; https://doi.org/10.1002/adsc.201200210

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал