Retropinacol / Cross-pinacol kobling reaksjoner - En Catalytic Tilgang til 1,2-usymmetriske toverdige
Summary
En ny konto for syntese av usymmetriske 1,2-dioler, basert på en retropinacol / kryss-pinacol koblingsmekanisme er beskrevet. På grunn av den katalytiske utførelse av denne reaksjonen en betydelig forbedring sammenlignet med konvensjonelle kryss-pinacol koplinger er oppnådd.
Abstract
Usymmetriske 1,2-diolene er neppe tilgjengelig ved reduktive pinacol koblingsprosesser. En vellykket utførelse av en slik transformasjon er bundet til en klar anerkjennelse og streng differensiering av to tilsvarende karbonylforbindelser (aldehyder → sekundære 1,2-dioler eller ketoner → tertiære 1,2-dioler). Dette finjustering er fortsatt en utfordring og et uløst problem for en organisk kjemiker. Det finnes flere rapporter om vellykket gjennomføring av denne transformasjonen, men de kan ikke generaliseres. Heri vi beskrive en katalytisk direkte pinacol kopling prosess som fortsetter via en retropinacol / cross-pinacol kopling sekvens. Således kan nås usymmetriske substituerte 1,2-dioler med nesten kvantitative utbytter ved hjelp av en driftsmessig enkel ytelse under meget milde betingelser. Kunstige teknikker, slik som sprøyte-pumpeteknikker eller forsinket tilsetning av reaktantene er ikke nødvendig. Fremgangsmåten beskriver vi gir en meget rask tilgang tilkryss pinacol produkter (1,2-diolene, vicinale diolene). En ytterligere forlengelse av denne nye prosessen, for eksempel en enantioselektiv ytelsen kunne gi et svært nyttig verktøy for syntese av usymmetriske kirale 1,2-diolene.
Introduction
Den pinacol koblingsreaksjon er en generell og mye brukt metode for fremstilling av symmetrisk vicinale dioler (1,2-dioler, pinacols). For omfattende vurderinger på dette feltet se referanser Hirao 1, Chatterjee og Joshi 2, Ladipo tre, og Gansäuer og Bluhm fire. I kontrast til dette, ble bare noen få rapporter publisert å referere en effektiv realisering av kryss-pinacol koblingsreaksjoner for å gi de tilsvarende usymmetriske 1,2-dioler (titan (IV) klorid / 5 mangan, samarium (II) jodid 6, magnesium / trimetylklorsilan 7, vanadium (II) 8, zirkonium / tinn 9, og ytterbium 10). Således forblir den intermolekylære kryss pinacol koblingsreaksjon fortsatt en stor utfordring i organisk kjemi, spesielt den katalytiske utførelse av denne transformasjonen.
Dannelsen av krysskobling mellom produkter er kinetisk disfavørisertunder betingelser med en klassisk pinacol kopling. For å oppnå tilstrekkelige mengder av den usymmetriske produkt forsinket tilsetning av en karbonyl-forbindelse er mulig. Det finnes noen få eksempler som utvikler dette konsept, men de er basert på flere spesifikke eksperimentelle manipulasjoner og dermed kan ikke generaliseres. I tillegg er det nødvendige overskudd av en karbonyl forbindelse i slike transformasjoner resulterte i en arbeidskrevende separasjon av en kompleks produktblanding 11. Et alternativ til dette er representert ved den precomplexation av en reaktant gjengivelse av ekvimolare mengder av en ytterligere reagens som er nødvendig.
Forskjellige eksempler på en reversibel pinacol reaksjon er blitt beskrevet 12. Dette fører til den betraktning at slike betingelser kan være et optimalt startpunktet for den selektive syntese av krysskobling mellom-produkter. Ettersom en lav-valent metall samt et reaktivt radikal arter dannes samtidig in situ, Usymmetriske dioler kan dannes utelukkende i nærvær av en passende karbonyl-reaktant. Så langt vi kjenner til, for eksempel en metode som ikke har vært rapportert tidligere (Porta et al. Beskrevet en tilsvar pinacol spalting og etterfølgende kopling av den ekstra anvendelse av støkiometriske mengder av SHT (2,2 '-azo-bis-isobutyronitril) for å generere de nødvendige radikaler) 13.
Heri en protokoll som er visualisert som gir en hurtig og operativt enkel tilgang til usymmetriske 1,2-dioler. De usymmetriske pinacol produkter er for det meste tilgjengelige i utmerkede utbytter (> 95%). Uønskede symmetrisk pinacol produkter er ikke observert. Denne nye cross-pinacol metodikk er basert på en retropinacol / cross-pinacol kopling sekvens. Det vil bli demonstrert i det følgende ved representative reaksjoner av benzopinacole (1,1,2,2-Tetraphenyl-1 ,2-etandiol, 1) med 2-ethylbutyraldehyde (i-aldehyd-serien) og with dietylketon (i keton serien).
Protocol
Representative Results
Discussion
En total reduksjon i reaksjonstider og høyere utbytter er observert ved anvendelse av elektron-rik karbonylforbindelser (sammenlign inngang 3 til 17, tabell 1 eller oppføring 19 med 13, tabell 2). I tillegg, i reaksjoner av ketoner med voluminøse substituenter en reduksjon i utbytter er observert under sammenlignbare betingelser (sammenlign inngang 12 med 11, tabell 2).
Selv om en lang rekke karbonylforbindelse…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne takker Deutsche Forschungsgemeinschaft, Bayer Pharma AG, Chemtura Organometallics GmbH Kamen, Bayer Services GmbH, BASF AG, og Sasol GmbH for økonomisk støtte.
Materials
| 1.2-Dichloromethane | Sigma-Aldrich | 319929 | |
| Titanium(IV)tert-butoxide | VWR International | 200014-852 | |
| 2-Ethylbutyraldehyde | Sigma-Aldrich | 110094 | |
| Benzopinacol | Aldrich | B9807 | |
| Triethylchlorosilane | Aldrich | 235067 | |
| hexane, certified ACS | Fisher scientific | H29220 | |
| acetone, certified ACS | ACROS | 42324 | |
| Ammonium chloride | ACROS | 19997 | |
| Sodium hydrogen carbonate | ACROS | 12336 | |
| Magnesium sulphate | ACROS | 41348 | |
| silica gel 60 F254 TLC plates | VWR International | 1,057,140,001 | |
| silica gel, 0.035-0.070 for flash-chromatography | ACROS | 240360300 |
References
- Hirao, T. Catalytic reductive coupling of carbonyl compounds – The pinacol coupling reaction and. 279, 53-75 (2007).
- Chatterjee, A., Joshi, N. N. Evolution of the stereoselective pinacol coupling reaction. Tetrahedron. 62, 12137-12158 (2006).
- Ladipo, F. T. Low-valent titanium-mediated reductive coupling of carbonyl compounds. Curr. Org. Chem. 10, 965-980 (2006).
- Gansäuer, A., Bluhm, H. Reagent-controlled transition-metal-catalyzed radical reactions. Chem. Rev. 100, 2771-2788 (2000).
- Duan, X. -. F., Feng, J. X., Zi, G. -. F., Zhang, Z. -. B. A Convenient synthesis of unsymmetrical pinacols by coupling of structurally similar aromatic aldehydes mediated by low-valent titanium. Synthesis. , 277-282 (2009).
- Paquette, L. A., Lai, K. W. Pinacol macrocyclization-based route to the polyfused medium-sized CDE ring system of lancifodilactone. G. Org. Lett. 10, 3781-3784 (2008).
- Maekawa, H., Yamamoto, Y., Shimada, H., Yonemura, K., Nishiguchi, I. Mg- promoted mixed pinacol coupling. Tetrahedron Lett. 45, 3869-3872 (2004).
- Kang, M., Park, J., Pedersen, S. F. Pinacol cross coupling reactions of ethyl 2-alkyl-2-formylpropionates. stereoselective synthesis of 2,2,4- trialkyl-3-hydroxy-γ-butyrolactones. Syn. Lett. , 41-43 (1997).
- Askham, F. R., Carroll, K. M. Anionic zirconaoxiranes as nucleophilic aldehyde equivalents. application to intermolecular pinacol cross coupling. J. Org. Chem. 58, 7328-7329 (1993).
- Hou, Z., Takamine, K., Aoki, O., Shiraishi, H., Fujiwara, Y., Taniguchi, H. Nucleophilic Addition of lanthanoid metal umpoled diaryl ketones to electrophiles. J. Org. Chem. 53, 6077-6084 (1988).
- Groth, U., Jung, M., Vogel, T. Intramolecular chromium(II)-catalyzed pinacol cross coupling of 2-Mmethylene-α,ω-dicarbonyls. Syn. Lett. , 1054-1058 (2004).
- Appendino, G. Synthesis of Modified Ingenol Esters. Eur. J. Org. Chem. , 3413-3420 (1999).
- Spaccini, R., Pastori, N., Clerici, A., Punta, C., Porta, O. Key role of Ti(IV) in the selective radical-radical cross-coupling mediated by the Ingold-Fischer effect. J. Am. Chem. Soc. 130, 18018-18024 (2008).
- Leonard, J., Lyfo, B., Procter, G. . Advanced Practical Organic Chemistry. , (2013).
- Scheffler, U., Stoesser, R., Mahrwald, R. Retropinacol / cross-pinacol coupling reactions – a catalytic access to 1,2-unsymmetrical diols. Adv. Synth. Cat. 354, 2648-2652 (2012).
