Cobalt‐katalysierte Alder‐En‐Reaktion

Abstract

Eine präparativ wertvolle Synthesemethode zeichnet sich durch ein breites Substratspektrum, eine hohe Chemo-und Regioselektivität sowie eine hohe Ausbeute aus. Viele prominente übergangsmetallkatalysierte Reaktionen, wie die Grubbs-Olefin-Metathese [1] oder die Sharpless-Epoxidierung oder -Bishydroxylierung, [2] erfüllen diese Kriterien. Vor einiger Zeit berichteten wir über die Cobalt-katalysierte Cyclotrimerisierung von Alkinen durch Cobalt-DiiminKomplexe.[3] Im Rahmen dieser Arbeiten stellten wir fest, dass Cobalt-Diphosphan-Komplexe wie [Co(dppe)Br 2 ], das wir für die Diels-Alder-Reaktion nichtaktivierter Reaktanten einsetzten, die Cyclotrimerisierung von terminalen Alkinen zu 1 nur unzureichend katalysieren (Schema 1). Die Umsetzungen interner Alkine zu den entsprechenden Arenen ergaben selbst bei erhöhten Temperaturen erst nach langen Reaktionszeiten akzeptable Ausbeuten.Die Reaktanten koordinieren offensichtlich an das Cobaltzentrum, und die gewünschte Cyclotrimerisierung läuft auch ab, aber die C-C-Verknüpfungsschritte sind mit internen Alkinen relativ langsam. Unter milderen Bedingungen sollten die Alkine zwar koordinieren, die Reaktionsgeschwindigkeit der Cyclotrimerisierung sollte aber so gering sein, dass mit anderen Substraten neue Reaktionen zu beobachten wären. Daher wurden zusätzlich zu den internen Alkinen auch terminale Alkene zum Katalysator hinzugegeben. Das Ergebnis dieser Umsetzungen war eine formale intermolekulare AlderEn-Reaktion [4] (Schema 2) zum 1,4-Dien 4, die den Umsetzungen nach Trost mit dem [CpRu] + -Fragment mechanistisch wohl sehr ähnlich ist.[5] Es ist daher anzunehmen, dass die beiden Reaktanten am Cobalt koordinieren und einen Cobaltacyclus 2 bilden (Schema 2). Unter b-Hydrid-Eliminierung zu 3 und reduktiver Eliminierung wird die schrittweise formale Alder-En-Reaktion dann unter milden Reaktionsbedingungen zum Abschluss geführt.Im Verlauf der Untersuchungen stellte sich heraus, dass die Umsetzungen mit dppm als Ligand nur schleppend ablaufen, doch mit dppe werden bereits recht gute Ergebnisse erzielt, die von dppp noch übertroffen werden. Bei Liganden mit einer längeren Kohlenstoffkette (z. B. dppb) sinkt die Aktivität der Cobaltkomplexe deutlich, sodass für die weiteren Umsetzungen der dppp-Ligand gewählt wurde. [6] Für diese atomökonomische Verknüpfung zweier einfacher Ausgangsverbindungen ergeben sich nun eine Reihe von Fragen: a) Gelingt die Cobalt-katalysierte Alder-En-Reaktion auch mit terminalen Alkinen? b) Lassen sich unsymmetrische Alkine regioselektiv umsetzen? c) Kann der Katalysator die Konfigurationen der beiden gebildeten Doppelbindungen im 1,4-Dien steuern? d) Akzeptiert der Cobaltkatalysator funktionelle Gruppen?Die erste Frage ließ sich schnell beantworten: Terminale Alkine reagierten bevorzugt zu den Cyclotrimerisierungsprodukten 1 (R 2 = H) und waren somit für die Cobalt-katalysierte Alder-En-Reaktion nicht geeignet. Andererseits führten die Umsetzungen von internen Alkinen naturgemäß zu höher substituierten 1,4-Dienen und zu interessanteren Produkten. D...

Nickel‐Catalyzed Borylative Coupling of Alkynes, Enones, and Bis(pinacolato)diboron as a Route to Substituted Alkenyl Boronates

“…[11] Selective protonation of 6 by MeOH then affords an alkenyl-(methoxy)nickel intermediate 7, [11] which undergoes transmetalation with bis(pinacolato)diboron (3) The proposed mechanism in Scheme 1 is supported by the stoichiometric reaction of 1-phenyl-1-propyne (1 a, 1.5 mmol), ethyl vinyl ketone (2 a, 1.5 mmol), and [Ni(cod) 2 ] (1.0 mmol) in the presence of PnBu 3 (2.0 mmol) in a 3:1 mixture of toluene and methanol (2 mL) at 40 8C for 10 h. We obtained the double-protonation (reductive-coupling) product (E)-PhCH=CH(Me)(CH 2 ) 2 COEt (5 a) in 91 % yield. Although we were unable to isolate intermediate 7, the formation of 5 a strongly indicates that the reaction proceeds via intermediates 6 and 7.…”

“…In methanol alone, the product of borylative coupling 4 a was formed in only 50 % yield, along with the product of reductive coupling, (E)-PhCH = CH(Me)-(CH 2 ) 2 COEt (5 a), in 45 % yield. [11] The formation of the reductive-coupling product 5 a was totally suppressed in the 3:1 toluene/methanol system. When the catalytic reaction was performed in toluene only, neither 4 a nor 5 a was observed.…”

“…In these two reactions, simple reductive-coupling products from the corresponding enones 2 and 1 a were also observed in 15 and 19 % yield. [11] A possible catalytic reaction mechanism for this threecomponent coupling reaction is shown in Scheme 1. Highly chemoselective coordination of the alkyne 1 and enone 2 to the Ni 0 center, followed by a regioselective oxidative cyclo- …”

A Straightforward Procedure for the [2+2+2] Cycloaddition of Enediynes

“…[12,13] Diels-Alder, [14] homo-DielsAlder reactions, [15] and Alder-ene reactions, [16] [6 + 2], [17] reductive [3 + 2], [18] and [4 + 2 + 2] cycloadditions, [19] cyclizations of o-iodobenzoates with aldehydes, [20] aryl-sulfur bond formations, [21] Reformatsky reactions, [22] cross-couplings and conjugate additions [23] were also performed under these conditions. Therefore, common catalysts of type CpCoL 2 could be replaced by catalytic systems much easier to handle (and sometimes more efficient [11a] ) to generate benzenes or pyridines by [2 + 2 + 2] approaches.…”

Regio‐ and Enantioselective Cobalt‐Catalyzed Reductive [3+2] Cycloaddition Reaction of Alkynes with Cyclic Enones: A Route to Bicyclic Tertiary Alcohols

“…On the other hand, at a slightly higher reaction temperature (40 8C), (R)-1-(2-diphenylphosphino-1-naphthyl)isoquinoline (quinap) afforded 3 a with 96 % ee and moderate yield. The absolute configuration of 3 a was determined to be S,S by single crystal X-ray analysis [17] of a tosylated derivative of 3 a (see the Supporting Information).…”