Retropinacol / Kors pinacol Coupling Reactions - En katalytisk Tillgång till 1,2-Osymmetriska Dioler
Summary
Ett nytt konto för syntesen av osymmetriska 1,2-dioler baserade på ett retropinacol / tvär pinakol kopplingsmekanism beskrivs. På grund av den katalytiska utförande av denna reaktion en avsevärd förbättring jämfört med konventionella tvär pinakol kopplingar uppnås.
Abstract
Osymmetriska 1,2-dioler är knappast nås med reduktiva pinacol kopplingsprocesser. Ett framgångsrikt genomförande av en sådan omvandling är bunden till ett tydligt erkännande och strikt differentiering av två liknande karbonylföreningar (aldehyder → sekundär 1,2-dioler eller ketoner → tertiära 1,2-dioler). Denna finjustering är fortfarande en utmaning och ett olöst problem för en organisk kemist. Det finns flera rapporter om ett framgångsrikt genomförande av denna omvandling, men de kan inte generaliseras. Häri beskriver vi en katalytisk direkt pinakol koppling process som sker via en retropinacol / kors pinacol kopplingssekvens. Således kan osymmetriska substituerade 1,2-dioler nås med nästan kvantitativa utbyten med hjälp av en operativt enkel prestanda under mycket milda förhållanden. Artificiella tekniker, såsom sprutpumptekniker eller fördröjda tillsatserna av reaktanterna är inte nödvändiga. Det förfarande som vi beskriver ger en mycket snabb tillgång tillkors pinakol produkter (1,2-dioler, vicinala dioler). En ytterligare förlängning av denna nya process, t.ex. en enantioselektiv prestanda skulle kunna ge ett mycket användbart verktyg för syntes av osymmetriska kirala 1,2-dioler.
Introduction
Pinakolestern kopplingsreaktion är ett allmänt och vanligt använd metod för framställning av symmetriskt vicinala dioler (1,2-dioler, pinacols). För omfattande recensioner på detta område se referenser Hirao 1, Chatterjee och Joshi 2, Ladipo 3, och Gansäuer och Bluhm 4. I motsats till detta var bara ett fåtal rapporter som publiceras för att hänvisa ett effektivt förverkligande av kors pinacol kopplingsreaktioner för att ge motsvarande osymmetriska 1,2-dioler (titan (IV) klorid / mangan 5, samarium (II) jodid 6, magnesium / trimetylklorosilan 7, vanadin (II) 8, zirkonium / tenn 9, och ytterbium 10). Således kvarstår den intermolekylära tvär pinacol kopplingsreaktion fortfarande en stor utmaning i organisk kemi, särskilt den katalytiska utförandet av denna omvandling.
Bildandet av korskopplingsprodukter är kinetiskt missgynnasunder förhållanden av en klassisk pinakol koppling. För att erhålla tillräckliga mängder av det osymmetriska produkt fördröjd tillsats av en karbonyl-förening är möjlig. Det finns några exempel som utvecklar detta koncept, men de bygger på flera specifika experimentella manipulationer och kan därför inte generaliseras. Dessutom erfordras överskott av en karbonylförening i dessa transformationer gav en mödosam separation av en komplex produktblandning 11. Ett alternativ för detta ändamål representeras av precomplexation av en reaktant rendering ekvimolära mängder av ett ytterligare reagens som är nödvändigt.
Olika exempel på en reversibel pinakol reaktion har beskrivits 12. Dessa leder till uppfattningen att sådana villkor skulle kunna vara en optimal utgångspunkt för selektiv syntes av korskopplingsprodukter. Eftersom en låg valent metall samt en reaktiv radikal species bildas samtidigt in situ, Osymmetriska diolerna kunde bildas uteslutande i närvaro av en lämplig karbonyl reaktant. Så vitt vi vet en sådan metod inte har rapporterats tidigare (Porta et al. Beskrev en jämförbar pinakol klyvning och efterföljande koppling av ytterligare utbyggnad av stökiometriska mängder av AIBN (2,2 '-azo-bis-isobutyronitril) för att generera de erforderliga radikaler) 13.
Häri ett protokoll visualiseras som ger en snabb och operativt enkel tillgång till osymmetriska 1,2-dioler. De osymmetriska pinakol produkterna är oftast tillgängliga i utmärkta utbyten (> 95%). Oönskade symmetriskt pinakol produkter är inte observerats. Denna nya kors pinacol metoden bygger på en retropinacol / kors pinacol kopplingssekvens. Den kommer att visas i det följande genom representativa reaktioner benzopinacole (1,1,2,2-tetrafenyl-1 ,2-etandiol, 1) med 2-etylbutyraldehyd (i aldehyd-serien) och with dietylketon (i keton-serien).
Protocol
Representative Results
Discussion
En övergripande minskning av reaktionstider och högre avkastning observeras genom utplacering av elektronrika karbonylföreningar (jämför posten 3 med 17, tabell 1 eller posten 19 med 13, tabell 2). Dessutom, i reaktioner av ketoner med skrymmande substituenter en minskning av avkastningen observeras under jämförbara förhållanden (jämför post 12 med 11, tabell 2).
Även om ett brett spektrum av karbonylf…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna tackar Deutsche Forschungsgemeinschaft, Bayer Pharma AG, Chemtura Organometallics GmbH Bergkamen, Bayer Services GmbH, BASF AG och Sasol GmbH för ekonomiskt stöd.
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).
