Ligandy Trost do alkilowania allilowego

Katalizowana palladem asymetryczna alkilacja allilowa (AAA) jest skuteczną metodą efektywnej budowy centrów stereogenicznych. W przeciwieństwie do wielu innych metod katalitycznych, AAA ma zdolność do tworzenia wielu rodzajów wiązań (C-C, C-O, C-S, C-N) za pomocą jednego układu katalitycznego.

Czytaj więcej o

• .Nukleofile węglowe
• Nukleofile tlenowe
• Nukleofile azotu
• Reakcje katalizowane molibdenem
• Referencje

Rysunek 1. Addycja nukleofilowa

Grupa Trost z Uniwersytetu Stanforda jest pionierem w stosowaniu symetrycznych ligandów diaminocykloheksylowych (DACH) w AAA, co pozwala na szybką syntezę różnorodnych produktów chiralnych przy ograniczonej liczbie transformacji chemicznych. Reakcje są zazwyczaj wysokowydajne i obserwuje się doskonały poziom enancjoselektywności.¹

Rysunek 2. Ligandy Trost

Nukleofile węglowe

We wczesnych przykładach tej metodologii, Trost i współpracownicy wykazali, że diestry są kompetentnymi nukleofilami do deracemizacji cyklicznych octanów allilowych, w celu uzyskania chiralnych pochodnych malonianu. Od tego czasu miękkie nukleofile węglowe, takie jak pochodne kwasu barbiturowego, estry β-keto, związki nitrowe i wiele innych, zostały wykorzystane w AAA do montażu trzeciorzędowych i czwartorzędowych centrów asymetrycznych.

Rysunek 3. Nukleofile malonianowe

Rysunek 4. Nukleofile β-ketoestrowe

Nukleofile tlenowe

Reakcje tworzenia wiązań węgiel-tlen z wykorzystaniem katalizowanej palladem asymetrycznej alkilowej alkilacji zostały dobrze zademonstrowane w licznych syntezach produktów naturalnych. Alkohole, karboksylany i wodorowęglany zostały wykorzystane jako nukleofile.

Rysunek 5. Nukleofile alkoholowe

Rysunek 6. Nukleofile karboksylanowe

Nukleofile azotowe

Poważnym wyzwaniem w syntezie asymetrycznej jest stereokontrolowana budowa wiązań węgiel-azot. Nukleofile azotowe, takie jak alkiloaminy, azydki, amidy, imidy i N-heterocykle zostały wykorzystane w asymetrycznych reakcjach alkilowania allilowego.

Rysunek 7. Alkiloaminy Nukleofile

Rysunek 8. Nukleofile azydkowe

Rysunek 9. Nukleofile imidowe

Reakcje katalizowane molibdenem

.Zakłada się, że mechanizm reakcji AAA katalizowanej molibdenem jest wyraźnie różny od analogicznej reakcji katalizowanej Pd, a w niektórych przypadkach poziomy regio-, enancjo- i diastereoselektywności są zwiększone w stosunku do reakcji katalizowanej palladem. Trost i Dogra donoszą o całkowitej syntezie (-)-Δ⁹-trans-tetrahydrokannabinolu, psychomimetycznego marihuany, z wykorzystaniem katalizatora molibdenowego.⁹ Ogólna wydajność 30% enancjomerycznie czystego (-)-Δ⁹-trans-tetrahydrokannabinolu (Rysunek 10).

Rysunek 10. Reakcje katalizowane molibdenem

Referencje

1. Trost BM, Fandrick D. 2007. The growing impact of asymmetric catalysis. Aldrichimica Acta. 40(59):

2. Trost BM, Machacek MR, Aponick A. 2006. Predicting the Stereochemistry of Diphenylphosphino Benzoic Acid (DPPBA)-Based Palladium-Catalyzed Asymmetric Allylic Alkylation Reactions:  A Working Model. Acc. Chem. Res.. 39(10):747-760. https://doi.org/10.1021/ar040063c

3. Trost BM. 2004. Asymmetric Allylic Alkylation, an Enabling Methodology. J. Org. Chem.. 69(18):5813-5837. https://doi.org/10.1021/jo0491004

4. Trost BM, Crawley ML. 2003. Asymmetric Transition-Metal-Catalyzed Allylic Alkylations:  Applications in Total Synthesis. Chem. Rev.. 103(8):2921-2944. https://doi.org/10.1021/cr020027w

5. Trost BM, Van Vranken DL. 1996. Asymmetric Transition Metal-Catalyzed Allylic Alkylations. Chem. Rev.. 96(1):395-422. https://doi.org/10.1021/cr9409804

6. Trost BM. 1996. Designing a Receptor for Molecular Recognition in a Catalytic Synthetic Reaction:  Allylic Alkylation. Acc. Chem. Res.. 29(8):355-364. https://doi.org/10.1021/ar9501129

7. Trost BM, Bunt RC. 1994. Asymmetric induction in allylic alkylations of 3-(acyloxy)cycloalkenes. J. Am. Chem. Soc.. 116(9):4089-4090. https://doi.org/10.1021/ja00088a059

8. Helmchen G, Ernst M. A Novel Route to Iridoids: Enantioselective Syntheses of Isoiridomyrmecin and ?-Skytanthine. Synthesis. 2002(14 Special Issue): https://doi.org/10.1055/s-2002-34382

9. Helmchen G, Ernst M. A Novel Route to Iridoids: Enantioselective Syntheses of Isoiridomyrmecin and ?-Skytanthine. Synthesis. 2002(41):4054-4056.

10. Trost BM, Radinov R, Grenzer EM. 1997. Asymmetric Alkylation of ?-Ketoesters. J. Am. Chem. Soc.. 119(33):7879-7880. https://doi.org/10.1021/ja971523i

11. Trost BM, Toste FD. 1999. Palladium-Catalyzed Kinetic and Dynamic Kinetic Asymmetric Transformation of 5-Acyloxy-2-(5H)-furanone. Enantioselective Synthesis of (?)-Aflatoxin B Lactone. J. Am. Chem. Soc.. 121(14):3543-3544. https://doi.org/10.1021/ja9844229

12. Trost BM, Toste FD. 2003. Palladium Catalyzed Kinetic and Dynamic Kinetic Asymmetric Transformations of ?-Acyloxybutenolides. Enantioselective Total Synthesis of (+)-Aflatoxin B1and B2a. J. Am. Chem. Soc.. 125(10):3090-3100. https://doi.org/10.1021/ja020988s

13. Trost BM, Crawley ML. 2002. 4-Aryloxybutenolides As ?Chiral Aldehyde? Equivalents:  An Efficient Enantioselective Synthesis of (+)-Brefeldin A. J. Am. Chem. Soc.. 124(32):9328-9329. https://doi.org/10.1021/ja026438b

14. Trost BM, Crawley ML. 2004. A?Chiral Aldehyde? Equivalent as a Building Block Towards Biologically Active Targets. Chem. Eur. J.. 10(9):2237-2252. https://doi.org/10.1002/chem.200305634

15. Trost BM, Kondo Y. 1991. An asymmetric synthesis of (+)-phyllanthocin. Tetrahedron Letters. 32(13):1613-1616. https://doi.org/10.1016/s0040-4039(00)74285-7

16. Trost BM, Krische MJ, Radinov R, Zanoni G. 1996. On Asymmetric Induction in Allylic Alkylation via Enantiotopic Facial Discrimination. J. Am. Chem. Soc.. 118(26):6297-6298. https://doi.org/10.1021/ja960649x

17. Trost BM, Pulley SR. 1995. Asymmetric Total Synthesis of (+)-Pancratistatin. J. Am. Chem. Soc.. 117(40):10143-10144. https://doi.org/10.1021/ja00145a038

18. Trost BM, Joseph D, Hembre EJ. 2001. Asymmetric Induction of Conduritols via AAA Reactions: Synthesis of the Aminocyclohexitol of Hygromycin A. Chem.-Eur. J..(7):1619-1629.

19. Trost BM, Van Vranken DL. 1993. A general synthetic strategy toward aminocyclopentitol glycosidase inhibitors. Application of palladium catalysis to the synthesis of allosamizoline and mannostatin A. J. Am. Chem. Soc.. 115(2):444-458. https://doi.org/10.1021/ja00055a013

20. Trost BM, Van Vranken DL, Bingel C. 1992. A modular approach for ligand design for asymmetric allylic alkylations via enantioselective palladium-catalyzed ionizations. J. Am. Chem. Soc.. 114(24):9327-9343. https://doi.org/10.1021/ja00050a013

21. Trost BM, Patterson DE. 1998. Enhanced Enantioselectivity in the Desymmetrization of Meso-Biscarbamates. J. Org. Chem.. 63(4):1339-1341. https://doi.org/10.1021/jo971746r

22. Trost BM, Dogra K. 2007. Synthesis of (-)-?9-trans-Tetrahydrocannabinol:  Stereocontrol via Mo-Catalyzed Asymmetric Allylic Alkylation Reaction. Org. Lett.. 9(5):861-863. https://doi.org/10.1021/ol063022k