Practical New Silyloxy-Based Alkyne Metathesis Catalysts with Optimized Activity and Selectivity Profiles

Abstract

Triphenylsilanolate ligands were found to impart excellent reactivity and outstanding functional group tolerance on molybdenum alkylidyne complexes, which catalyze alkyne metathesis reactions of all sorts. The active species either can be obtained in high yield by adaptation of the established synthesis routes leading to Schrock alkylidynes or can be generated in situ from the molybdenum nitride complex 11, which itself is readily accessible in large quantity from inexpensive sodium molybdate. Complexation of the active silanolate complexes 12 and 24 with 1,10-phenanthroline affords complexes 15 and 25, respectively, which are stable in air for extended periods of time. Although these phenathroline adducts are per se unreactive vis-a-vis alkynes, catalytic activity is conveniently restored upon exposure to MnCl(2). Therefore, the practitioner has the choice of different alkyne metathesis (pre)catalysts, which are easy to handle yet broadly applicable and exceedingly tolerant. A host of representative inter- as well as intramolecular alkyne metathesis reactions, including applications to a considerable number of bioactive and, in part, labile natural products, shows the remarkable scope of these new tools. Moreover, it was found that the addition of molecular sieves (5 A >or= 4 A >> 3 A) to the reaction mixture significantly improves the chemical yields while simultaneously increasing the reaction rates. This benefit is ascribed to effective binding of 2-butyne, which is released as the common byproduct in reactions of alkynes bearing a methyl end-cap. Thus, alkyne metatheses can now be performed at ambient temperature with neither the need to apply vacuum to drive the conversion nor recourse to tailor-made substrates. The structures of representative examples of this new generation of alkyne metathesis catalysts in the solid state were determined by X-ray analysis.

Katalyse und Totalsynthese: eine persönliche Zwischenbilanz

“…Diese Katalysatoren werden durch reversible Adduktbildung mit Phenanthrolin sogar luftstabil und sind somit bequem und sicher handhabbar (Abbildung 5). [114,115] Komplex 16 und seine Analoga sind dem klassischen Katalysator [(tBuO) 3 W CCMe 3 ] an Aktivität weit überle-gen (Abbildung 6). Noch wichtiger ist jedoch ihre exzellente Kompatibilität mit polaren und unpolaren Substituenten, die an die Chemoselektivität vieler edelmetallbasierter Katalysatoren heranreicht.…”

Alkinmetathese im Aufwind

“…So erwies sich etwa Verbindung 42 in kristalliner Form an der Luft als praktisch unbeschränkt (> 2 Jahre) stabil, was das Arbeiten beträcht-lich erleichtert. [68,69,75] Während …”

“…Auf dem in Schema 11 gezeigten Weg wurden der Arylrest Ar an der Alkylidineinheit ebenso variiert wie der Gürtel der Silanolatgruppen und der zur Stabilisierung bençtigte N-Donor-Ligand. Die Ergebnisse einer umfangreichen und systematischen Untersuchung lassen sich wie folgt zusammenfassen: [68,69,78] Daneben sind Verbindung 50 sowie die daraus abgeleitete stabile Variante 51 ebenfalls bevorzugte Katalysatoren (Abbildung 3), die vor allem bei sehr lipophilen Substraten zum Einsatz kommen sollten. Die MeO-Gruppen sorgen nämlich dafür, dass die bei der Aufarbeitung der Reaktionsgemische aus den Katalysatoren gebildeten siliciumhaltigen Nebenprodukte ausreichend polar und somit leicht vom gewünsch-ten Produkt abtrennbar sind.…”

“…Wie aus Abbildung 4 erkennbar, weist Komplex 47 a eine verzerrte Koordinationsgeometrie um das Zentralatom aus. [68,69] Während das äquatoriale N-Atom des Donors recht eng gebunden erscheint (2.244(2) ), ist der zweite N···Mo-Abstand wesentlich grçßer (2.408 (2) [79] Die ausgezeichnete Aktivität der neuen Komplexe zeigt sich deutlich bei einem direkten Vergleich von 46 a mit [(tBuO) 3 WCCMe 3 ] (1 a; Abbildung 5). Mit lediglich 1 Mol-% Katalysator ist die Umsetzung von 1-Phenyl-1-propin bei Verwendung von 46 a bei Raumtemperatur nach weniger als 5 min vollständig; [69,80] dagegen wird mit 1 a nach 1 h nur ca.…”

“…Struktur des Komplexes 47 a (Ar = Ph) im Festkçrper. [68] Der farbige Ausschnitt (rechts) zeigt die deutliche Verzerrung der ersten Koordinationssphäre um das Zentralatom sowie die ungleichen Mo···N-Abstände von 2.244 (2) [68,69] Überdies unterscheidet der Katalysator streng zwischen Alkinen (reaktiv) und Alkenen, die in allen Fällen toleriert werden, unabhängig davon, ob sie terminal, innenständig oder konjugiert zu einer Carbonylgruppe sind. Ebenso werden 1,3-Diene sowie nichtkonjugierte 1,4-Diene toleriert.…”