Eine Iod‐katalysierte Hofmann‐Löffler‐Reaktion

Abstract

Iodreagentien werden als çkonomischu nd çkolo-gischa nsprechendeA lternativen zu Übergangsmetallen aufgefasst, obgleichi hr Einsatz als molekulare Katalysatoren in anspruchsvollen C-H-Oxidationen weitgehend ausgeblieben ist. Hier wird eine attraktive Iodoxidationskatalyse vorgestellt, die eine bequeme Umwandlung von Kohlenstoff-Wasserstoffin Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen mit bislang unerreichter vollständiger Selektivität ermçglicht. Die Reaktion verläuft innerhalb zweier miteinander verflochtener Katalysezyklen, die eine durch sichtbares Licht als Energiequelle initiierte Radikalkettenreaktion einschließen. Diese unorthodoxe Synthesestrategie zur direkten oxidativen Aminierung von Alkanen hat keine biosynthetischen Vorbilder und erçffnet einen effizienten und direkten Zugang zu gesättigten Stickstoffheterocyclen.Stickstoff-Halogen-Bindungen weisen aufgrund ihres Potenzials in Aminierungsreaktionen von entfernt positionierten Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen eine lange Geschichte in der Synthese von Pyrrolidinen und verwandten Heterocyclen auf.[1] Derartige Umwandlungen sind bei Verwendung von chlorierten und bromierten Aminen als Hofmann-Lçffler-Reaktion bekannt (Schema 1, oben). Tr otz der großen Attraktivität eines derartigen Zugangs zu fünfglie-drigen Stickstoffheterocyclen haben die erforderlichen harschen Reaktionsbedingungen eine weiter verbreitete Anwendung bislang erschwert. [1a,b] Modifikationen der generellen Vorschrift beinhalten eine In-situ-Bildung der entsprechenden N-iodierten Amide durch den gemeinsamen Einsatz von molekularem Iod und einem großen Überschuss an einfach zugänglichen Iod(III)-Reagentien [2,3] unter Einwirkung einer externen Lichtquelle (Schema 1, unten). DerartigeReaktionen gehen gemeinhin von Elektronenakzeptor-substituierten Stickstoffgruppen aus und wurden im Wesentlichen in der Steroid-und Kohlenhydratchemie eingesetzt. [3] Eine Va riante mit in Iod katalytischer Reaktionsführung ist bislang noch nicht realisiert worden, obwohl es sich hierbei aus synthetischer Betrachtung um einen wünschenswerten Prozess handelt. Eine derartige,konzeptionell neue Reaktion ist von generellem Interesse,dasie eine entfernt positionierte C-H-Aminierung von nichtfunktionalisierten Kohlenwasserstoffen mithilfe eines Iodderivats als verträglichem Nichtmetallkatalysator ermçglicht. Molekulare Katalyse unter Einsatz von Iod [4] ist in jüngerer Zeit als attraktive,m echanistisch nicht verwandte Alternative zur Übergangsmetall-katalyse aufgefasst worden, obgleich über wirklich effiziente Verfahren zur C-N-Bindungsbildung bislang noch nicht berichtet wurde. [5] Die erforderliche Grundlage für eine derartige Reaktion wurde für die repräsentative Verbindung 1a ermittelt (Tabelle 1). Zwar gelang die Reaktion mit überstçchiometri-schen Mengen an Oxidationsmittel, [3] beim Wechsel zu katalytischen Mengen an Iod trat jedoch keine Reaktion mehr ein (Nr. 1,2). Dieses Problem konnte durch einen Wechsel der Carboxylatgruppe des hypervalenten Iodreagens von Acetat zu Pivalat überwunden werden, w...

Dioxoiodane Compounds as Versatile Sources for Iodine(I) Chemistry

“…The corresponding structures of compounds 3f, 3g, 3i and 3k are depicted in Figure 2 [17] andc ompliment the one of compound 3e reported earlier. [12] The key features of these compoundsa re 1) the expected linear coordination mode of the anionic carboxylates at the central iodine atom and 2) the rather short iodine-oxygen bond lengths in the range of 2.16 to 2.20 .T his demonstrates as horter bonding and thus stronger interaction for the anionic ligandst han in comparable pyridine (2.255-2.261 ) [18][19][20] and DMSO adducts (2.27 ). [11] Iodine reagents 3 display ar emarkable stability in solution.…”

“…We have recently reportedt he synthesis of such an ew stable iodine(I) compound, which represents the tetrabutylammoniumd erivativeo ft he catalyst resting state in an iodine catalyzed Hofmann-Lçffler reaction. [12] Evidently,i nt his type of CÀHa mination reactiont he specific reactivity of the electrophilic iodine(I) reagent gives rise to an N-iodination, which is the origin of the requiredr adical-based reactivity.…”

Sulfamate Esters Guide Selective Radical‐Mediated Chlorination of Aliphatic C−H Bonds

“…Our strategy for g-functionalization is inspired by the modern resurgence of interest [8,9] in the Hofmann-Lçffler-Freytag (HLF) [10][11][12] reaction. In traditional HLF processes, position selectivity arises based on formation of an intermediate nitrogen-centered radical that engages in a1,5-HAT process [13] through ak inetically favored, six-membered transition state.…”

Intermolecular Palladium‐Catalyzed Oxidative Fluorocarbonylation of Unactivated Alkenes: Efficient Access to β‐Fluorocarboxylic Esters

“…[4] Meanwhile,a lthough much efforts have been paid on the fluorination of carbonyl compounds,m ost reactions are restricted to the synthesis of a-fluoro carbonyl compounds. [7] Among them, fluorinated iodines(III) acting as the highly reactive electrophilic fluorinating reagents have been employed for the fluorination of alkenes,s uch as fluorooxygenation, [8] fluoro-amination, [9] and difluorination [10] of alkenes.I nt hese reactions,t he key iodonium complex int.I was formed initially,f ollowed by sequential double S N 2t ype nucleophilic substitution processes to give final functionalized fluorination products (Scheme 1a). [6] Iodine(III) reagents have been extensively applied in organic chemistry,e specially for the difunctionalization of alkenes.…”

“…The reaction yields could be improved to 60 %b yi ncreasing the amount of [F]-1 (5 equiv,entry 2). Further control experiments revealed that of all the parameters of palladium catalyst, BF 3 ·OEt 2 and CO gas were crucial for the successful transformation (entries [7][8][9]. However,f urther optimizing reaction condition failed to improve yields,b ut with substrate 1a exhausted.…”