Nukleophile Addition von Enolen und Enaminen an α,β‐ungesättigte Acylazoliumionen: Mechanistische Studien

Abstract

N-Heterocyclische Carbene (NHCs) wurden in den letzten zehn Jahren sehr erfolgreich als Katalysatoren bei verschiedenen CC-Bindungsknüpfungsreaktionen eingesetzt. [1] Umsetzungen, die über a,b-ungesättigte Acylazoliumionen laufen, fanden dabei große Beachtung. Diese reaktiven Intermediate lassen sich über drei unterschiedliche Wege erzeugen: a) Protonierung eines Breslow-Intermediats, das durch Reaktion eines Inals mit einem NHC gewonnen werden kann, [2,3] b) Reaktion eines a,b-ungesättigten Acylfluorids mit einem NHC [4] und c) Oxidation eines Breslow-Intermediats, das aus der Umsetzung eines a,b-ungesättigten Aldehyds mit einem NHC resultiert (Schema 1). [5] a,b-Ungesättigte Acylazoliumionen erwiesen sich als reaktive und präparativ sehr nützliche Elektrophile, die durch intermolekulare Reaktionen mit a-Ketoenolen, [6] b-Diketonen [7] und Enaminen Dihydropyranone und Dihydropyridinone ergeben. [8] Zwei unterschiedliche Mechanismen wurden für diese Umsetzungen postuliert (Schema 2). Das deproto-nierte Enol oder Enamin B kann mit A über eine Michael-1,4-Addition zum Enolat D reagieren. [7] Alternativ kann D auch durch 1,2-Addition unter Bildung von C und nachfolgende [3,3]-sigmatrope Umlagerung entstehen. [6,8] Transfer eines Protons liefert E, das schließlich über intramolekulare Acylierung zu den Dihydropyranonen oder Dihydropyridinonen F weiter reagiert. Hier liefern wir experimentelle und theoretische Befunde, dass ein isoliertes Acylazoliumsalz mit verschiedenen Nukleophilen nach dem 1,4-Additionsweg reagiert. Darüber hinaus stellen wir die erste Kristallstruktur eines a,b-ungesättigten Acylazoliumions A vor. [9] Um die Reaktivität von Acylazoliumionen detailliert zu studieren, entschieden wir uns, ein solches Intermediat A herzustellen, vollständig zu charakterisieren und dessen Reaktivität gegenüber verschiedenen Nukleophilen zu untersuchen. Die Synthese von A (R 1 = Ph) erwies sich als erstaunlich einfach. Deprotonierung von N-Methylimidazol mit nBuLi in THF bei À78 8C in Anwesenheit von TMEDA und anschließende Zugabe von Zimtsäuremethylester bei niedriger Temperatur lieferten das Keton 1 in 54 % Ausbeute (Schema 3). [10] Die Reaktion von 1 mit MeOTf in Et 2 O bei Raumtemperatur und Reinigung mittels Kristallisation führten zum Acylazoliumsalz 2 (82 %).Die Kristallstrukturanalyse (Abbildung 1) [11] zeigt, dass die C=C-Bindung und die Carbonylgruppe nahezu perfekt coplanar angeordnet sind (Torsionswinkel = 6.2(9)8). In Schema 1. Unterschiedliche Ansätze zur Erzeugung von Acylazoliumionen. Schema 2. Mçgliche Mechanismen für die Reaktion von Enolaten und Enaminen mit Acylazoliumionen A (NHC = N,N'-Dimethylimidazolin, X = O, NH).

Asymmetric Synthesis of Highly Substituted β‐Lactones through Oxidative Carbene Catalysis with LiCl as Cooperative Lewis Acid

“…This explains why the highest selectivity is obtained for the bulkier esters. A similar organization of the transition state was found for the addition of deprotonated acetylacetone to an acylazolium ion by calculations 12a. Currently, we do not fully understand the role of the Li‐salt for the selectivity.…”

Combining Experimental and Computational Studies to Understand and Predict Reactivities of Relevance to Homogeneous Catalysis

“…In the course of the analysis, locating stable intermediates for the deprotonated, zwitterionic hemiacetal was met with difficulties. [20] Optimizations in the gas phase or employing implicit solvation resulted in collapse of the zwitterionic intermediate to a tight ion pair. However, the implementation of models to approximate explicit solvation allowed for the true intermediate to be located successfully.…”

“…[25] Intuitively, dissociation of the acetate group from 16 to give the cationic 19 could occur (Scheme 7, pathway b), with subsequent reductive elimination, giving the observed product 18. Other possible pathways include the disproportionation of 16 to the analogous neutral (20) or cationic (21) Pd IV species (pathway c), from both of which reductive elimination could then occur. Studying the dissociation step from 20 or 16 with computational means would require prior knowledge of the fate of the dissociated ion (e.g., binding with other species in solution, interaction with a counteraction, etc.).…”

N-Heterocyclic Carbene Catalysis under Oxidizing Conditions

“…Furthermore, the Breslow intermediate can be oxidized to acylazolium, which is a very useful acylium cation synthon. Consequently, among other protocols, oxidative NHC catalysis is a unique method for the synthesis of amides and esters [25][26][27][28][29].…”