Beilstein Journal of Organic Chemistry, 2005; 1: 4-4 (más artículos en esta revista)

Reactivo controlada Además de azufre quiral ylides a aldehídos quirales

BioMed Central
Varinder K Aggarwal (V. Aggarwal @ bristol.ac.uk) [1], Jie Bi (j.bi @ bristol.ac.uk) [1]
[1] Escuela de Química de la Universidad de Bristol, Cantock's Close, Bristol BS8 1TS, UK

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Resumen

El grado de control de reactivos y sustrato en la reacción de azufre quiral ylides con aldehídos quirales ha sido investigado. En concreto, las reacciones de los dos enantiómeros de la quirales bencílico sulfonium sal 1 con glyceraldehyde acetónido fueron estudiadas en detalle. De los dos nuevos centros creados stereogenic, se constató que la estereoquímica C 1 es en gran parte controlada por el reactivo, mientras que el control en el centro de C 2 dependía de la aldehído utilizado. En un caso, el isómero trans se produjo a través de la formación reversible de la betaína intermedios, mientras que en el caso alternativo, el C 2 centro se encontraba bajo Felkin Anh / Cornforth control no reversible a través de la formación de la betaína. Así, el aldehído stereocenter influido en el grado de reversibilidad en la formación de betaína, que afectaba a la stereocontrol en la posición C 2.

Introducción

La reacción de azufre quiral ylides con compuestos de carbonilo, que operan en ya sea un catalizador o stoichiometric modo, han surgido como un método útil y potente en el arsenal de la asimetría de las transformaciones. [1] En efecto, cerca de los niveles de asimetría perfecta inducción con alta diastereocontrol han sido Logrado con aldehídos aromáticos (Esquema 1]. En estas reacciones, la C 1 estereoquímica es controlado por ylide conformación, se enfrentan a la selectividad, y el grado de reversibilidad en la formación de la lucha contra la betaína (alta reversibilidad resultados en stereocontrol baja), mientras que el C 2 estereoquímica es controlada por el grado de reversibilidad en syn Betaína formación (alta reversibilidad conduce a la alta diastereocontrol a favor de los trans epóxido). [2]

Nos preguntó si el alto nivel de control reactivo claramente demostrado por el sulfuro de 2 podría ser aprovechado en las reacciones con aldehídos quirales, y en qué medida puede dominar sobre sustrato de control (Esquema 2]. [3] Nuevamente C 1 estereoquímica debe ser controlada por ylide conformación , Se enfrentan a la selectividad, el grado de reversibilidad en la lucha contra la betaína formación, y no se espera que sea significativamente influida por la naturaleza (o estereoquímica) de la aldehído. Por lo tanto, niveles muy altos de control de reactivos se puede esperar de la C 1 stereogenic centro. Al igual que antes, C 2 estereoquímica es controlada por el grado de reversibilidad en la betaína sin formación, y si la otra parte no es reversible, dependerá de la selectividad Felkin-Anh. El grado de reversibilidad en la betaína formación se ve afectada por la naturaleza (y quizás estereoquímica) de la aldehído empleado.

Por tanto, nuestro estudio de las reacciones quirales de azufre ylides aldehídos quirales con el fin de establecer el grado de reactivo y sustrato en el control de este tipo de sistemas y eligió glyceraldehyde 3 en el sustrato (Esquema 3, Esquema 4].

Resultados y Discusión

La reacción de glyceraldehyde acetónido 3 con el achiral sulfonium sal en la presencia de la base de P 2 (P 2 = N, N, N ', N'-tetrametilo-N "- [tris (dimethylamino)-phosphoranylidene]-fosfórico triamide ethylimine ,) [4, 5] (azufre ylide 4) fue inicialmente investigado para establecer el grado de control de sustrato. Este proporcionado una mezcla de 3 de epóxidos 7a, 7b y 7c en una proporción 37:14:49 (Tabla 1, entrada 1). Los isómeros cis y trans se distinguen fácilmente por la vecina constantes de acoplamiento (cis> trans). Cesión de los dos transeuropeas diastereomers se ha basado en (i) el modelo de adición de los dos enantiómeros de la quirales sulfuro de aldehídos y (ii) la comparación de H 2-H 3 constantes de acoplamiento para encontrar el mayor y menor de la diastereomers Glycidic amida 9 [J (principales isómero) 5,4 Hz, J (de menor isómero) 3,5 Hz] (ver ref 7) con 7 bis (J 5,8 Hz) y 7b (J 4,4 Hz). Comparación de los 13C RMN de los grupos metilo del acetónido de 9 con 7a / b y 8a / b también proporcionar una imagen coherente de la asignación estructural. La gran cantidad de cis epóxido obtenidos indicaron que la reacción no fue en gran medida reversible y en esas condiciones, el grado de control de sustrato podría ser establecido. Así, el grado de control de sustrato, [6], que viene dada por la relación de la 2S 2S: 2R 2R isómeros, fue 86:14 (7 +7 c 7a +7 c 7a +7 c: 7b). Curiosamente, utilizando la más estable ylide 5, que ahora reaccionó mucho más reversible como pone de manifiesto la mayor selectividad trans (96: 4), el C 2 de control fue similar (84:16) (8 +8 c 8a +8 c 8a +8 c: 8b) a la cinética de la reacción bajo control (Tabla 1, entrada 2). Esto indica que la tasa de los bonos o de la tasa de rotación del anillo de cierre de los dos anti betaines (k 5 y k o 7 k 9 y k 11) fue muy similar y que la relación de epóxidos obtenidos tanto, se rige por las tasas de Betaína formación (k 1 y k 3), que a su vez está determinada por el grado de control Felkin-Anh/Cornforth por el sustrato (Esquema 5]. Estos experimentos mostraron que, en ausencia de control reactivo, de baja selectividad se observó con semi-estabilizado ylides reacción no reversible, pero buenos niveles de diastereocontrol se podría lograr con más estabilizado ylides reacción reversible. Curiosamente, la amida-estabilizado ylide 6, la formación de la betaína para el que se espera que sea aún más reversible, se ha informado a dar exclusivamente el epóxido de trans 9, pero de nuevo como un 86: 14 proporción de diastereoisómeros. [7]

Nos pasó entonces nuestra atención a las reacciones de los dos enantiómeros ylide quirales de azufre ((+)- 1 /(-)- 1) con aldehído 3 (Tabla 1, entrada 3 y 5). Curiosamente, en ambos casos, los altos niveles de selectividad para la posición C 1 se observaron (C 1 (R): C 1 (S) (7 bis: 7b +7 c 7b +7 c 7b +7 c), de 89:11 (+) -- 1; de 1:99 (-) - 1), lo que indica que los altos grados de control se reactivo en dichos sistemas operativos.

El alto grado de selectividad observado con trans (+) - 1 (94:6) es indicativo de un alto grado de reversibilidad en la formación de betaína syn (Esquema 6]. Ya sospechábamos que la reducción de C 1 de la selectividad observado (+) - 1 en relación con (-) - 1 resultado de la reversibilidad parcial en la lucha contra la betaína formación. De hecho, cuando ambos syn y anti betaína formación es altamente reversible, mientras que transeuropeo de alta selectividad se observa, la selectividad en C 1 se erosiona. Esto se ilustra con el aún más estabilizado quirales ylide 11, que, debido a su estabilidad, reaccionó aún más reversible con glyceraldehydes 3 dando aún más baja selectividad C 1: 53: 47 para la reacción de (+) - 11 y 52: 48 de la Reacción de (-) - 11 (Tabla 1, entrada 8, entrada 9). A partir de estudios anteriores que habían determinado que el grado de reversibilidad en la formación de la betaína podía ser influenciado por el grado de solvatación de los intermedios alkoxide. La betaína 9 formó inicialmente con cargos a gauche sí puede someterse a la rotación de bonos a 10 betaína seguido de anillo de cierre para dar la epóxido 7 bis o reversión a la ylide y el aldehído. Solvatación de la alkoxide 9 reduce la barrera a la rotación de bonos prestación reacciones menos reversible. Por tanto, nuestro estudio las mismas reacciones en presencia de LiCl (Tabla 1, las entradas 4, 6). Ahora el aumento de la selectividad C 1 (C 1 (R): C 1 (S), 96:4) se observó la reacción de (+) - 1, la presentación de una única diastereomer esencialmente en el buen rendimiento.

En contraste con la reacción de (+) - 1, que reaccionó parcialmente reversible con aldehído-3, (-) - 1 reaccionado esencialmente no reversible como lo demuestra el inusualmente alto grado de selectividad cis (el isómero trans es normalmente favorecidas en estos Tipos de reacciones) observado (78:22). De hecho, el isómero cis 7c fue el principal diastereomer formado (Esquema 7]. En esas condiciones no reversible, la C 1 estereoquímica fue controlada por el reactivo (C 1 (R): C 1 (S), 1:99) y el C 2 estereoquímica fue controlada por el sustrato (C 2 (S): C 2 (R), 79:21). Curiosamente, la observó C 2 selectividad es similar a la obtenida con achiral azufre ylides, y observó la C 1 selectividad es similar a la obtenida con achiral aldehídos. Así, cuando la reacción no es reversible, la estereoquímica C 1, que es controlada por el reactivo, no influye en la C 2 estereoquímica. Como tal la selectividad en C 2 es controlado en el paso betaína formación que, fundamentalmente, es totalmente controlado por el sustrato, y no la ylide. En otras palabras, el C 1 y C 2 selectivities están controladas fundamentalmente betaína formación independiente cuando no es reversible. A pesar de que la posibilidad de modificar las condiciones de reacción para la formación de betaína menos reversible, no se disponga de métodos en la actualidad para que sea más reversible.

En conclusión, la reacción de la quirales de azufre ylide 1 con el aldehído quiral glyceraldehyde acetónido 3 da de alta en el control reactivo C 1 centro. Control C 2 en el centro es más bien equilibrado y depende de la formación de betaína si es reversible o no. Si la betaína formación es reversible, la estereoquímica en C 2 es controlada por el ylide, la entrega de la trans diastereomer. Si la betaína formación no es reversible, la estereoquímica está influenciado por preexistente estereoquímica de la aldehído quiral (Felkin-Anh/Cornforth control). En este caso, el C 1 y C 2 stereochemistries se controla de forma independiente con poco impacto en sí. Los factores que había tomado nota de que la reversibilidad influido en la formación de betaína incluido ylide estabilidad, la solvatación del metal alkoxide y estéricos trabas en todo el aldehído y ylide. [2] Ahora añadir otro factor a esta creciente lista: estereoquímica de la aldehído. Evidentemente, en un solo isómero, de los grupos entre el aldehído y ylide malla bien juntos permitiendo fácil rotación de la fianza inicialmente formado betaína gauche a la prestación transfronteriza betaína la reacción no reversible. En los otros grupos isómero el choque resultante en una mayor barrera a la rotación de bonos lo que dará lugar a la formación de betaína reversible. En muchos aspectos es sorprendente que el sutil efecto de la estereoquímica de la aldehído tiene un impacto significativo en el paso de bonos de rotación y, por tanto, la reversibilidad de la betaína formación.

Material suplementario
Disposición adicional 1
Experimental detalles
Agradecimientos

Damos las gracias a la sales de rehidratación oral y de la Universidad de Bristol para una Beca (JB), en apoyo de esta labor.