Krischeova allylace - Krische allylation

The Krische allylace zahrnuje iridiem katalyzovaný enantioselektivní přídavek an allylová skupina do aldehyd nebo alkohol, což vede k tvorbě sekundárního alkoholu a nového vazba uhlík-uhlík.[1][2] Tato metoda asymetrické karbonyl allylace využívá katalytické chirální iridiové katalyzátory, které lze generovat in situčímž se zabrání nutnosti předem připravených stechiometrických činidel na bázi allylového kovu a stechiometrických chirálních činidel a významně se sníží produkce odpadu. Mechanismus Krische allylace zahrnuje přenosovou hydrogenaci, což vylučuje použití redoxních manipulací (oxidace alkoholem na aldehyd), které jsou obecně potřebné pro takové transformace.[1][3]

sem vložte titulek

Pozadí

Enantioselektivní karbonyl allylace jsou významné pro jejich aplikaci na syntézu polyketid přírodní produkty. V roce 1978 Hoffman popsal první chirální allyl kovové činidlo, an allylboran odvozený od kafr.[4][5] Po jeho objevení se objevily vylepšené metody pro asymetrickou karbonylovou allylaci Kumada, Roush, Hnědý, Leighton a další.[6][7][8][9][10][11] Bohužel tyto reakce vytvářející vazbu uhlík-uhlík historicky vedly k tvorbě nežádoucích a stechiometrických kovových vedlejších produktů kvůli nutnosti předem připravených reagentů allylového kovu jako donorů allylu.

V roce 1991 Yamamoto připravil cestu pro první katalytické enantioselektivní metodiky svou karbonylovou allylací katalyzovanou Lewisovou kyselinou. Takové katalytické metody by obcházely tvorbu stechiometrických vedlejších produktů.[12] Po jeho práci následoval Umani-Ronchi[13] a Dávit se,[14] kteří také přispěli metodami enantioselektivní katalytické karbonylové allylace. I když tyto příspěvky do pole byly působivé, neobcházely potřebu předem vytvořených činidel na bázi allylového kovu. Katalytické varianty Nozaki-Hiyama-Kishi reakce představují další související metodu pro karbonylovou allylaci, ale stále se spoléhají na použití stechiometrických kovových redukčních činidel k převrácení katalytického cyklu.[15]Kromě dříve uvedených nevýhod těchto allylačních metod vyžaduje mnoho z nich také stechiometrické chirální výchozí materiály (tj. pinen, tartráty atd.), bezvodé reakční podmínky a / nebo pre-tvorba reagentů, které nejsou triviální pro výrobu nebo pro práci s nimi. Syntéza polyketidů založená na výše popsaných technologiích první generace často končí příliš dlouhou aplikací ve velkém měřítku kvůli potřeba dalších redoxních manipulací (tj. oxidace alkoholu na karbonylové skupiny) a požadavky na ochrannou skupinu.

Funkce reakce

The Krische allylace si klade za cíl obejít některé z těchto nevýhod přenos hydrogenační tvorba vazby uhlík-uhlík.[3][1] V sérii článků publikovaných na počátku 2000 Krische a spolupracovníci vyvinuli rodinu katalytické metody karbonylové allylace, při kterých alleny, dienes, a allyl-acetát jsou schopni fungovat jako allyl dárci a prekurzory přechodného allylového kovu nukleofily.[16][17][18][19][20][21] Tato práce zejména umožňuje enantioselektivní karbonylovou allylaci bez předem vytvořené formy organokovový činidla nebo kovová redukční činidla. To obchází další přípravné kroky a tvorbu nežádoucích vedlejších produktů. Důležitým rysem této reakce je, že ji lze provést z alkohol nebo aldehyd oxidační stav bez obvyklé potřeby redox manipulace. V případě aldehydu isopropanol je přidán jako terminální redukční činidlo převrátit kov katalyzátor. Je pozoruhodné, že vzhledem k kinetické preferenci primárních alkoholů není při provádění této reakce na substrátu, který obsahuje primární i sekundární alkoholy, nutné manipulace s ochrannou skupinou.[22]

sem vložte titulek

Obrázek níže ukazuje různé dárce allylů[23][24][25][26][27] které byly úspěšné v Krische alylační reakce, spolu s jejich příslušnými výtěžky a enantiomerní přebytek.

sem vložte titulek

Je důležité si uvědomit, že ačkoli Krische Allylace řeší několik klíčových nepříjemností dřívějších metod allylace, podmínky této reakce jsou často považovány za drsné. Použití vysokých teplot a potřeba báze při reakci může v některých případech snížit toleranci funkční skupiny.

Mechanismus

Následující dva mechanismy byly postulovány pro Krische Je iridium -katalyzovaný přenos hydrogenační karbonylová allylace. V obou mechanismech in situ tvorba aktivního katalyzátor nastává nejprve komplexací chelátování fosfinový ligand a m-NO2BzOH s [Ir (cod) Cl] 2 za vzniku komplexu iridium karboxylátu 2a. Navrhuje se, aby tento komplex byl v rovnováze s ortocyklometalovaným komplexem 1.[1]

Oxidační přísada z allylacetát do iridium bezprostředně následuje ortho-metalation a tvorba šestičlenný přechodový stav, 3a. Ztráta octová kyselina pak dává sigma-allyl C, O-benzoátový komplex 4, který se rychle ekvilibruje s pi-allyl haptomerem 5.

Catalytic cycle 1-2

Koordinace aldehyd k iridiu má za následek vznik a uzavřený přechodový stav podobný židli s allylovou skupinou, následovanou generací homoallyl iridiumalkoxidu 6. Předpokládá se, že tento druh je stabilní díky koordinaci dvojná vazba s kovem, deaktivace eliminace beta-hydridu. Výměna homoallylalkoholu s jinou molekulou reaktantního alkoholu nebo s jiným alkoholem (isopropanol nebo alkohol, který může působit jako terminální redukční činidlo a převracet katalytický cyklus) otevírá koordinační stránka na iridiu (7) a umožňuje eliminace beta-hydridu, dát 8 a převrátit katalytický cyklus. Nakonec disociace aldehydu poskytne výchozí katalyzátorový komplex 1.[1]

Další věrohodný mechanismus je uveden na druhém obrázku níže. Proton ztráta z komplexu 1, následovaná oxidační přísada allyl-acetátu na iridium poskytuje komplex 3b. Ztráta acetátu anion vede k tvorbě komplexů 4 a 5, po kterých je katalytický cyklus identický s dříve popsaným.[1]

A catalytic cycle of Krische allylation 1

Katalyzátory

V těchto spojkách katalyzovaných kovem katalyzovaným přenosovým hydrogenačním asymetrickým alkoholem C-C se používají komplexy iridia a ruthenia. Krische a spolupracovníci vyvinuli cyklometalované π-allyliridium (III) orthoKomplexy -C, O-benzoátu odvozené od [Ir (cod) Cl] 2, allylacetátu, různých 4-substituovaných-3-nitrobenzoových kyselin a axiálně chirálních bis (fosfinových) ligandů pro tyto transformace. Tyto katalyzátorové komplexy jsou často generovány in situ, ale mohou být také předem generovány a izolovány, protože jsou robustní a stabilní na vzduchu. Níže jsou uvedeny syntézy dvou katalyzátorů použitých pro tyto transformace.[28]

sem vložte titulek

Aplikace v syntéze

Krische a další aplikovali tento iridiem katalyzovaný, přenos-hydrogenační metoda karbonylové allylace na syntézu polyketid přírodní produkty. Některé příklady jsou uvedeny níže. V každém případě byla cílová sloučenina připravena ve významně méně krocích, než bylo dříve dosaženo.

V jeho syntéze roxaticin, Krische zopakoval sekvenci zahrnující jeho bisallylaci a poté acetonid formace a potom ozonolýza ve třech po sobě jdoucích iteracích.[29] Syntéza byla dokončena ve významně menším počtu kroků, než jaké byly dosaženy dříve,[30][31][32][33] částečně umožněno Krischeho použitím jeho allylačních metod. To je znázorněno na následujícím schématu.

Krische allylation applied to the syntheses of (+)-roxaticin

Syntetická užitečnost těchto metod je také uvedena v Krische syntéza[34] z bryostatin 7, efektivnější syntéza než u Hale[35] (2008), Keck (2013), Masamune[36] (1990) a další.

Krische allylation in Krische's bryostatin 7 synthesis

V roce 2012 společnost De Brabander použila Krische bisallylace k jeho syntéze psymberin v 17 LLS a 32 celkových krocích, jak je uvedeno níže.[37] Prostřednictvím použití Krische allylace, byla tato syntéza provedena mnohem kratší cestou než předchozí syntézy molekuly.

De Brabander synthesis of Psymberin

V roce 2016 zaměstnávala Tao Krische allylace k jeho syntéze kallyspongiolidu pomocí chirálního komplexu katalyzátoru SEGPHOS.[38]

Reference

  1. ^ A b C d E F Kim, v Su; Ngai, Ming-Yu; Krische, Michael J. (11.11.2008). „Enantioselektivní iridiem katalyzovaná karbonylová allylace z úrovně oxidace alkoholu nebo aldehydu pomocí přenosové hydrogenační vazby alyl-acetátu: odchylka od chirálně modifikovaných allyl kovových reagencií v karbonylové adici“. Journal of the American Chemical Society. 130 (44): 14891–14899. doi:10.1021 / ja805722e. PMC  2890235. PMID  18841896.
  2. ^ Strategie a taktika v organické syntéze, Svazek 10 Michael Harmata Ed.
  3. ^ A b Feng, Jiajie; Kasun, Zachary A .; Krische, Michael J. (2016-05-04). „Enantioselektivní alkohol C – H funkcionalizace pro konstrukci polyketidů: uvolnění redoxní ekonomiky a selektivity místa pro ideální chemickou syntézu“. Journal of the American Chemical Society. 138 (17): 5467–5478. doi:10.1021 / jacs.6b02019. PMC  4871165. PMID  27113543.
  4. ^ Herold, Thomas; Hoffmann, Reinhard W. (10.10.1978). "Enantioselektivní syntéza homoallylalkoholů pomocí chirálních allylboronových esterů". Angewandte Chemie International Edition v angličtině. 17 (10): 768–769. doi:10,1002 / anie.197807682.
  5. ^ Hoffmann, Reinhard W .; Herold, Thomas (01.01.1981). „Stereoselektive Synthese von Alkoholen, VII1) Optisch aktive Homoallylalkohole durch Add chiraler Boronsäureester an Aldehyde“. Chemische Berichte. 114 (1): 375–383. doi:10.1002 / cber.19811140139.
  6. ^ Hayashi, Tamio; Konishi, Mitsuo; Kumada, Makoto (01.09.1982). "Opticky aktivní allylsilany. 2. Vysoká stereoselektivita v asymetrické reakci s aldehydy produkujícími homoallylické alkoholy". Journal of the American Chemical Society. 104 (18): 4963–4965. doi:10.1021 / ja00382a046.
  7. ^ Brown, Herbert C .; Jadhav, Prabhakar K. (01.04.1983). "Asymetrická tvorba vazby uhlík-uhlík prostřednictvím p-allyldiisopinokamfylbóranu. Jednoduchá syntéza sekundárních homoalikalkoholů s vynikající enantiomerní čistotou". Journal of the American Chemical Society. 105 (7): 2092–2093. doi:10.1021 / ja00345a085.
  8. ^ Roush, William R .; Walts, Alan E .; Hoong, Lee K. (01.12.1985). „Diastereo- a enantioselektivní aldehydové adiční reakce esterů 2-allyl-1,3,2-dioxaborolanu-4,5-dikarboxylové kyseliny, užitečná třída tartarátem modifikovaných allylboronátů“. Journal of the American Chemical Society. 107 (26): 8186–8190. doi:10.1021 / ja00312a062.
  9. ^ Kinnaird, James W. A .; Ng, Pui Yee; Kubota, Katsumi; Wang, Xiaolun; Leighton, James L. (01.07.2002). „Strained Silacycles in Organic Synthesis: a New Reagent for the Enantioselective Allylation of Aldehydes“. Journal of the American Chemical Society. 124 (27): 7920–7921. doi:10.1021 / ja0264908.
  10. ^ Krátce, Robert P .; Masamune, Satoru (01.03.1989). "Asymetrická allylborace s B-allyl-2- (trimethylsilyl) borolanem". Journal of the American Chemical Society. 111 (5): 1892–1894. doi:10.1021 / ja00187a061.
  11. ^ Corey, E. J .; Yu, Chan Mo; Kim, Sung Soo (01.07.1989). "Praktická a účinná metoda pro enantioselektivní allylaci aldehydů". Journal of the American Chemical Society. 111 (14): 5495–5496. doi:10.1021 / ja00196a082.
  12. ^ Furuta, Kyoji; Mouri, Makoto; Yamamoto, Hisashi (01.01.1991). "Chirální (acyloxy) boran katalyzovaná asymetrická allylace aldehydů". Synlett. 1991 (8): 561–562. doi:10.1055 / s-1991-20797.
  13. ^ Costa, Anna Luisa; Piazza, Maria Giulia; Tagliavini, Emilio; Trombini, Claudio; Umani-Ronchi, Achille (01.07.1993). "Katalytická asymetrická syntéza homoallyl alkoholů". Journal of the American Chemical Society. 115 (15): 7001–7002. doi:10.1021 / ja00068a079.
  14. ^ Keck, Gary E .; Tarbet, Kenneth H .; Geraci, Leo S. (01.09.1993). "Katalytická asymetrická allylace aldehydů". Journal of the American Chemical Society. 115 (18): 8467–8468. doi:10.1021 / ja00071a074.
  15. ^ Hargaden, Gráinne C .; Guiry, Patrick J. (05.11.2007). „Vývoj asymetrické reakce Nozaki – Hiyama – Kishi“. Pokročilá syntéza a katalýza. 349 (16): 2407–2424. doi:10.1002 / adsc.200700324.
  16. ^ Skucas, Eduardas; Bower, John F .; Krische, Michael J. (01.10.2007). „Karbonylová allylace v nepřítomnosti preformovaných reagentů na bázi allylu: reverzní prenylace prostřednictvím iridiem katalyzované hydrogenační vazby dimethylallenu“. Journal of the American Chemical Society. 129 (42): 12678–12679. doi:10.1021 / ja075971u.
  17. ^ Bower, John F .; Skucas, Eduardas; Patman, Ryan L .; Krische, Michael J. (01.12.2007). „Katalytická vazba C-C přes přenosovou hydrogenaci: reverzní prenylace, krotylace a allylace z úrovně oxidace alkoholu nebo aldehydu“. Journal of the American Chemical Society. 129 (49): 15134–15135. doi:10.1021 / ja077389b.
  18. ^ Ngai, Ming-Yu; Skucas, Eduardas; Krische, Michael J. (03.07.2008). „Rutheniem katalyzovaná tvorba C-C vazby přenosovou hydrogenací: větvově selektivní redukční vazba allenů na paraformaldehyd a vyšší aldehydy“. Organické dopisy. 10 (13): 2705–2708. doi:10.1021 / ol800836v. PMC  2845390. PMID  18533665.
  19. ^ Bower, John F .; Patman, Ryan L .; Krische, Michael J. (01.03.2008). „Iridiem katalyzovaná C-C vazba přenosovou hydrogenací: přídavek karbonylu z úrovně oxidace alkoholu nebo aldehydu s využitím 1,3-cyklohexadienu“. Organické dopisy. 10 (5): 1033–1035. doi:10.1021 / ol800159w. PMC  2860772. PMID  18254642.
  20. ^ Shibahara, Fumitoshi; Bower, John F .; Krische, Michael J. (01.05.2008). „Rutheniem katalyzovaná vazba C-C vytvářející přenosovou hydrogenaci: karbonylová allylace z úrovně oxidace alkoholu nebo aldehydu s využitím acyklických 1,3-dienů jako náhrad k preformovaným reagencím na bázi allylových kovů“. Journal of the American Chemical Society. 130 (20): 6338–6339. doi:10.1021 / ja801213x. PMC  2842574. PMID  18444617.
  21. ^ Kim, v Su; Ngai, Ming-Yu; Krische, Michael J. (01.05.2008). „Enantioselektivní iridiem katalyzovaná karbonylová allylace z úrovně oxidace alkoholu nebo aldehydu pomocí allyl-acetátu jako náhradního allylového kovu“. Journal of the American Chemical Society. 130 (20): 6340–6341. doi:10.1021 / ja802001b. PMC  2858451. PMID  18444616.
  22. ^ Ketcham, John M .; Shin, Inji; Montgomery, T. Patrick; Krische, Michael J. (2014-08-25). „Katalytická enantioselektivní C-H funkcionalizace alkoholů přidáním redox-karbonylu: výpůjční vodík, návrat uhlíku“. Angewandte Chemie International Edition. 53 (35): 9142–9150. doi:10,1002 / anie.201403873. PMC  4150357. PMID  25056771.
  23. ^ Han, Soo Bong; Han, Hoon; Krische, Michael J. (2010-02-17). „Diastereo- a enantioselektivní antialkoxyallylace využívající allylové gem-dikarboxyláty jako donory allylu prostřednictvím transferové hydrogenace iridiem“. Journal of the American Chemical Society. 132 (6): 1760–1761. doi:10.1021 / ja9097675. PMC  2824430. PMID  20099821.
  24. ^ Zhang, Yong Jian; Yang, Jin Haek; Kim, Sang Hoon; Krische, Michael J. (04.04.2010). „anti-diastereo- a enantioselektivní karbonylová (hydroxymethyl) allylace z úrovně oxidace alkoholu nebo aldehydu: Allylkarbonáty jako allylmetalové náhrady“. Journal of the American Chemical Society. 132 (13): 4562–4563. doi:10.1021 / ja100949e. PMC  2848290. PMID  20225853.
  25. ^ Gao, Xin; Zhang, Yong Jian; Krische, Michael J. (2011-04-26). „Iridiem katalyzovaná anti-diastereo- a enantioselektivní karbonylová (α-trifluormethyl) alylace z úrovně oxidace alkoholu nebo aldehydu“. Angewandte Chemie International Edition. 50 (18): 4173–4175. doi:10,1002 / anie.201008296. PMC  3161446. PMID  21472938.
  26. ^ Han, Soo Bong; Gao, Xin; Krische, Michael J. (07.07.2010). „Antidiastereo- a enantioselektivní karbonylová (trimethylsilylová) alylace katalyzovaná iridiem z úrovně oxidace alkoholu nebo aldehydu“. Journal of the American Chemical Society. 132 (26): 9153–9156. doi:10.1021 / ja103299f. PMC  2904607. PMID  20540509.
  27. ^ Hassan, Abbas; Zbieg, Jason R .; Krische, Michael J. (04.04.2011). „Enantioselektivní iridiem katalyzovaná vinylogická reformatsky-aldolová reakce z úrovně oxidace alkoholu: lineární regioselektivita cestou uhlík vázaných enolátů“. Angewandte Chemie International Edition. 50 (15): 3493–3496. doi:10.1002 / anie.201100646. PMC  3162040. PMID  21381171.
  28. ^ Han, Soo Bong; Hassan, Abbas; Kim, v Su; Krische, Michael J. (10.11.2010). „Celková syntéza (+) - roxaticinu prostřednictvím C-C vazebné transferové hydrogenace: odklon od stechiometrických chirálních činidel, pomocných látek a premetalovaných nukleofilů v konstrukci polyketidů“. Journal of the American Chemical Society. 132 (44): 15559–15561. doi:10.1021 / ja1082798. PMC  2975273. PMID  20961111.
  29. ^ Han, Soo Bong; Hassan, Abbas; Kim, v Su; Krische, Michael J. (10.11.2010). „Celková syntéza (+) - roxaticinu prostřednictvím C-C vazebné transferové hydrogenace: odchylka od stechiometrických chirálních činidel, pomocných látek a premetalovaných nukleofilů v konstrukci polyketidů“. Journal of the American Chemical Society. 132 (44): 15559–15561. doi:10.1021 / ja1082798. PMC  2975273. PMID  20961111.
  30. ^ Evans, David A .; Connell, Brian T. (01.09.2003). "Syntéza antimykotického makrolidového antibiotika (+) - roxaticinu". Journal of the American Chemical Society. 125 (36): 10899–10905. doi:10.1021 / ja027638q. PMID  12952470.
  31. ^ Mori, Yuji; Asai, Motoya; Kawade, Jun-ichiro; Okumura, Akiko; Furukawa, Hiroshi (1994). "Celková syntéza polyenmakrolidu roxaticinu". Čtyřstěn dopisy. 35 (35): 6503–6506. doi:10.1016 / s0040-4039 (00) 78257-8.
  32. ^ Mori, Yuji; Asai, Motoya; Kawade, Jun-ichiro; Furukawa, Hiroshi (1995). „Celková syntéza polyen-makrolidového antibiotika roxaticinu. II. Celková syntéza roxaticinu“. Čtyřstěn. 51 (18): 5315–5330. doi:10.1016 / 0040-4020 (95) 00215-t.
  33. ^ Rychnovsky, Scott D .; Hoye, Rebecca C. (03.03.1994). "Konvergentní syntéza polyen makrolidu (-) - roxaticinu". Journal of the American Chemical Society. 116 (5): 1753–1765. doi:10.1021 / ja00084a017.
  34. ^ Lu, Yu; Woo, Sang Kook; Krische, Michael J. (07.09.2011). „Celková syntéza Bryostatinu 7 prostřednictvím hydrogenace tvořící vazby C – C“. Journal of the American Chemical Society. 133 (35): 13876–13879. doi:10.1021 / ja205673e. PMC  3164899. PMID  21780806.
  35. ^ Manaviazar, Soraya; Frigerio, Mark; Bhatia, Gurpreet S .; Hummersone, Marc G .; Aliev, Abil E .; Hale, Karl J. (01.09.2006). "Enantioselektivní formální celková syntéza protinádorového makrolidu Bryostatinu 7". Organické dopisy. 8 (20): 4477–4480. doi:10.1021 / ol061626i. PMID  16986929.
  36. ^ Kageyama, Masanori; Tamura, Tadashi; Nantz, Michael H .; Roberts, John C .; Somfai, Peter; Whritenour, David C .; Masamune, Satoru (01.09.1990). "Syntéza bryostatinu 7". Journal of the American Chemical Society. 112 (20): 7407–7408. doi:10.1021 / ja00176a058.
  37. ^ Feng, Yu; Jiang, Xin; De Brabander, Jef K. (2012-10-17). „Studie zaměřené na jedinečného člena rodiny Pederinů Psymberin: Elucidace plné struktury, dvě alternativní celkové syntézy a analogie“. Journal of the American Chemical Society. 134 (41): 17083–17093. doi:10.1021 / ja3057612. PMC  3482988. PMID  23004238.
  38. ^ Zhou, Jingjing; Gao, Bowen; Xu, Zhengshuang; Ye, Tao (08.06.2016). "Celková syntéza a stereochemické přiřazení kallyspongiolidu". Journal of the American Chemical Society. 138 (22): 6948–6951. doi:10.1021 / jacs.6b03533. PMID  27227371.