A Metal–Ligand Cooperative Pathway for Intermolecular Oxa‐Michael Additions to Unsaturated Nitriles

Abstract

An unprecedented catalytic pathway for oxa-Michael addition reactions of alcohols to unsaturated nitriles has been revealed using a PNN pincer ruthenium catalyst with a dearomatized pyridine backbone. The isolation of a catalytically competent Ru-dieneamido complex from the reaction between the Ru catalyst and pentenenitrile in combination with DFT calculations supports a mechanism in which activation of the nitrile through metal-ligand cooperativity is a key step. The nitrile-derived Ru-N moiety is sufficiently Brønsted basic to activate the alcohol and initiate conjugate addition of the alkoxide to the α,β-unsaturated fragment. This reaction proceeds in a concerted manner and involves a six-membered transition state. These features allow the reaction to proceed at ambient temperature in the absence of external base.

Metall‐Ligand‐Kooperation

“…Die Teilnahme von Metall‐Ligand‐Kooperationen an Nitril‐Aktivierungen wurde kürzlich auch von de Vries, Otten et al. vorgeschlagen, die zeigen konnten, dass der zuvor beschriebene dearomatisierte Komplex 98 90 die Oxa‐Michael‐Addition von Alkoholen an ungesättigte Nitrile in Abwesenheit externer Base katalysiert (Schema ) 113…”

“…Der katalytisch aktive Dienamido‐Komplex 134 wurde aus der Reaktion von 98 mit 3‐Pentennitril und 2‐Pentennitril isoliert (Komplex 98 ist auch katalytisch aktiv in der Doppelbindungsisomerisierung von Alkenen) (Schema ) 113. Bemerkenswerterweise findet die Nitril‐Aktivierung am N‐Arm statt, wahrscheinlich wegen der größeren thermodynamischen Stabilität des N‐Arm‐Addukts im Vergleich zum P‐Arm‐Addukt – ähnlich wie bei den oben beschriebenen CO 2 ‐Aktivierungen.…”

“…Die Oxa‐Michael‐Addition verläuft anschließend über einen sechsgliedrigen Übergangszustand TS‐135 in einer konzertierten Weise. Für die Ketimido‐Intermediate wurde vorgeschlagen, dass sie die Nukleophilie des Alkohols erhöhen und die Reaktion deshalb auch ohne Base unter milden Bedingungen stattfinden kann 113…”

KOtBu‐Catalyzed Michael Addition Reactions Under Mild and Solvent‐Free Conditions

“…bond activation is very well established over the past decades. Thus far, various transition metal catalysts were employed in Michael addition reactions and notable such catalysts I – IX are summarized in Scheme . Ru and Cu catalyzed oxa‐and aza‐Michael addition reactions were reported .…”

“…This discrimination is attributed to lower reactivity of acrylonitriles towards conventional nucleophiles. Recently, the groups of de Vries and Otten have reported the oxa‐Michael addition reaction of alcohols to unsaturated nitriles utilizing Milstein PNN pincer ruthenium catalyst . Very recently, Milstein group have reported manganese pincer complex catalyzed oxa‐and aza‐Michael addition reactions with unsaturated nitriles .…”