Meta‐dirigierende Cobalt‐katalysierte Diels‐Alder‐Reaktionen

Abstract

Die Diels-Alder-Reaktion ist seit Jahrzehnten fester Bestandteil der organischen Synthese, was durch zahllose Anwendungen in der Natur-und Wirkstoffsynthese belegt werden kann.[1] Der präparative Nutzen der Diels-AlderReaktion wird durch den cyclischen Übergangszustand bedingt, durch den die E/Z-Konfiguration der Ausgangsverbindungen selektiv in eine cis-bzw. trans-Konfiguration der Produkte transferiert wird. Zudem kann die Regiochemie der intermolekularen Diels-Alder-Reaktion mithilfe der Woodward-Hoffmann-Regeln und der darin implizierten ortho/ para-Regel vorhergesagt werden.[2] Auf der anderen Seite bedeutet diese ortho/para-Selektivität jedoch eine deutliche Einschränkung der intermolekularen Reaktion, da ein metasubstituiertes Produkt (2) in den meisten Fällen nicht bevorzugt gebildet wird und daher auch nicht leicht über eine thermische Diels-Alder-Reaktion zugänglich ist (Schema 1). Einzig die thermische Diels-Alder-Reaktion von AlkenylBor-Verbindungen, wie etwa dem Vinyl-9-Borabicyclo-[3.3.1]nonan, mit unsymmetrischen 1,3-Dienen wie Isopren bildet eine Ausnahme, da hier eine regioselektive meta-dirigierende Diels-Alder-Reaktion eingegangen wird, wobei das Produkt vom Typ 2 in einem meta/para-Verhältnis von 90:10 entsteht. [3] Eine analoge meta-dirigierende Diels-Alder-Reaktion von 1,3-Dienen mit Alkinen zu den Produkten 4 ist nicht bekannt. Allerdings werden diese meta-substituierten dihydroaromatischen Systeme (4) als Nebenprodukte in Über-gangsmetall-katalysierten Cycloadditionen detektiert und isoliert.[4] Aber auch in diesen Metall-katalysierten Reaktionen wird das para-substituierte Produkt (3) bevorzugt gebildet.Im Verlauf unserer Untersuchungen zu Cobalt-katalysierten Cyclisierungen berichteten wir von einem einfachen Cobalt-Katalysatorsystem aus [CoBr 2 (dppe)] (dppe = 1,2-Bis(diphenylphosphanyl)ethan), ZnI 2 , Zn oder Bu 4 NBH 4 , das nicht aktivierte Ausgangsverbindungen unter milden Bedingungen in die bevorzugt para-substituierten Diels-AlderAddukte 3 überführt.[5] Unlängst gelang uns auch die Identifizierung eines einfachen Cobalt-Katalysatorsystems aus [CoBr 2 (Diimin)] (5 Mol-%), ZnI 2 , Zn-und Fe-Pulver (jeweils 10 Mol-%), das in sehr guten Ausbeuten die Cobalt-katalysierte Diels-Alder-Reaktion zwischen Phenylacetylen und Isopren ermöglicht und hoch regioselektiv das meta-substituierte Cycloadditionsprodukt 5 bildet. Dessen Identität kann nach Oxidation mit 2,3-Dichlor-5,6-dicyan-1,4-benzochinon (DDQ) eindeutig durch NMR-Spektroskopie von 6 nachgewiesen werden. Als besonders chemo-und regioselektiv erwiesen sich Cobalt-Komplexe mit Pyridin-Donoren wie 7 (Schema 2). Auch 2,2'-Bipyridin (8, Schema 3), Phenanthrolin sowie symmetrische aliphatische Diimine (9) und gemischte Pyridin-Imin-Verbindungen (10 und 11) haben sich als geeignete Liganden herausgestellt.[6] Zudem ließ sich durch die Kombination von Zink-und Eisen-Pulver als Reduktionsmittel die Bildung der [2+2+2]-Cyclotrimerisierungsprodukte des Alkins fast gänzlich unterdrücken. Das meta-substituierte Produkt 6 konnte in akzeptabler A...

Electrochemical Synthesis of Aryl Iodides by Anodic Iododesilylation

“…Them ajor limitation was, apart from low atom economy,adiminished substrate range, as mainly electron-rich substrates and preferably orthosubstituted trimethylsilyl arenes could be employed with satisfying yields.N evertheless,t he method showed excellent selectivity,a nd the substrates were easily accessible from regioselective cobalt-catalysed Diels-Alder reactions of trimethylsilyl-substituted alkynes with 1,3-dienes. [7] Herein, we describe the combination of our strategy with sustainable electrochemical methods into an ovel protocol. We sought to introduce,i na nalogy to our initial iodination procedure,atrimethylsilyl group as the directing group for an iododesilylation reaction.…”

Katalytische selektive Synthese

“…[126] [127] Ein fast kompletter Umschwung der Selektivität (97:3 m/p) wurde beim Gebrauch eines [Co(Diimin)]-Komplexes beobachtet, wobei das "meta"-Produkt 134 als Haupt-Cycloaddukt erhalten wurde. [128] Computergestützte Studien suggerieren, dass diese Regioselektivität durch eine unterschiedliche sterische Umgebung um das Metallzentrum sowie durch einen Wechsel in der Reihenfolge der Bindungsknüpfungen während der stufenweisen formalen Cycloaddition zustande kommt. [129] 6.5.…”

Cobalt‐katalysierte [4+2+2]‐Cycloaddition zur Synthese von 1,3,6‐Cyclooctatrienen

“…[7] In Gegenwart eines 1,3-Diens ermöglichen PyridinImin-Liganden mit aromatischen Imin-Substituenten die regioselektive Diels-Alder-Reaktion. [8] Erst mit einem aliphatischen statt des aromatischen Substituenten im Imin-Teil des Liganden (7,Schema 3) [6] auf 65 % gesteigert werden, wohingegen das Produkt 8 a aus 2-Ethinylthiophen aufgrund der desaktivierenden Wirkung der Schwefelatome [9] nur in 40 % Ausbeute erhalten werden konnte. Beim reinen Kohlenwasserstoff 8 b, der aus 1-Hexin und Isopren entsteht, sank erstaunlicherweise die Ausbeute auf 17 %, wohingegen Sauerstoff-funktionalisierten Alkine zu besseren Ausbeuten führten (63 %, 8 d).…”