Säurekatalysierte oxidative Radikaladdition von Ketonen an Olefine

Abstract

Auf Basis einer mechanistischen Untersuchung haben wir eine Brønsted-Säure-katalysierte Bildung von Ketonradikalen entdeckt, die vermutlich über thermolabile Alkenylperoxide verläuft, welche in situ aus Ketonen und Hydroperoxiden gebildet werden. Diese Entdeckung wurde für eine Mehrkomponentenradikaladdition von nichtaktivierten Ketonen und tert-Butylhydroperoxid an Olefine genutzt. Die erhaltenen g-Peroxyketone sind synthetisch nützliche Intermediate, welche zu 1,4-Diketonen, Homoaldolprodukten oder Alkylketonen weiter umgesetzt werden kçnnen; in einem Eintopfverfahren gelang auch die Bildung eines pharmakologisch aktiven Pyrrols. Während mechanistischer Studien der autoxidativenKupplung von Xanthen mit Ketonen [1] entdeckten wir eine interessante Radikalbildung aus Ketonen und Hydroperoxiden, welche von starken Brønsted-Säuren katalysiert wird, ohne dass redoxaktive Katalysatoren beteiligt sind. [2] Der Mechanismus der Radikalbildung und deren tatsächliche Struktur konnten jedoch nicht vollständig aufgeklärt werden. Hier stellen wir Ergebnisse vor, welche die Bildung von Keton-abgeleiteten Radikalen über Alkenylperoxide unterstützen und die Brønsted-Säure-katalysierte Difunktionalisierung von Styrolen ermçglichen.Ausgehend von unseren vorherigen Studien wählten wir die Kombination von Aceton und tert-Butylhydroperoxid (als Lçsung in Dekan) zusammen mit einer katalytischen Menge an Methansulfonsäure bei 40 8C und setzten Styrol zu, um mçgliche Abfangprodukte zu isolieren. Aus diesem Experiment konnten wir 1 in 43 % Ausbeute isolieren (Tabelle 1, Nr. 1). Dies ist ein deutlicher Hinweis auf die Bildung eines kohlenstoffzentrierten Radikals in der a-Position von Aceton, welches an die Doppelbindung von Styrol addiert und anschließend zu 1 weiterreagiert.Die Kohlenstofffunktionalisierung von Olefinen stellt eine attraktive Mçglichkeit dar, um ausgehend von einfachen Verbindungen komplexe Produkte zu erzeugen. [3] Die Addition von Keton-Radikalen an Olefine unter Verwendung von

Acid‐Mediated Formation of Radicals or Baeyer–Villiger Oxidation from Criegee Adducts

“…This highly reactive species rapidly fragments into radicals 5 and 6, which can undergo addition reactions to olefins [3] and mediate C-H functionalization reactions. [5] Interestingly,t he formation and reactivity of alkenyl peroxides has been studied extensively by theoretical chemists in the context of atmospheric chemistry,incontrast to the chemistry of these compounds in solution.…”

Säurevermittelte Bildung von Radikalen oder Baeyer‐Villiger‐Oxidation, ausgehend von Criegee‐Addukten

“…

Die Baeyer-Villiger-Oxidation verläuft über zwei spezifische Schritte,d ie beide durch Säure katalysiert werden kçnnen (Schema 1).[1b] Zuerst bildet sich durch Addition des Peroxids an das Keton ein als Criegee-Addukt bekanntes tetraedrisches Intermediat 1 (nicht zu verwechseln mit dem bei der Ozonolyse von Olefinen vorkommenden CriegeeCarbonyloxid-Intermediat [2] ), das im zweiten Schritt durch Umlagerung den gewünschten Ester 2 bildet.Wirp ostulierten, [3] dass der Mechanismus der säurever-mittelten Radikalbildung ebenso über Criegee-Addukte verläuft, jedoch statt der darauffolgenden Baeyer-Villiger-Umlagerung säurekatalysiert Wasser abgespalten wird und das entstandene Peroxycarbeniumion [4] 3 anschließend das Alkenylperoxid 4 bildet (Schema 1). Diese hochreaktive Spezies zersetzt sich schnell zu den Radikalen 5 und 6,w elche an Olefine addieren [3] und C-H-Funktionalisierungsreaktionen vermitteln kçnnen.

…”

“…Diese hochreaktive Spezies zersetzt sich schnell zu den Radikalen 5 und 6,w elche an Olefine addieren [3] und C-H-Funktionalisierungsreaktionen vermitteln kçnnen. [5] Interessanterweise wurde das Verhalten von Alkenylperoxiden umfassend von theoretischen Chemikern im Kontext der Atmosphärenchemie untersucht, im Gegensatz zu den Reaktionen dieser Verbindungen in Lçsung.D urch Gasphasen-Ozonolyse von Alkenen bilden sich Criegee-Carbonyloxid-Intermediate,d ie sich zu Alkenylperoxiden umlagern kçnnen, welche wiederum schnell in resonanzstabilisierte Carbonyl-und Hydroxylradikale zerfallen.…”

“…Als Modellreaktion wählten wir die durch p-Toluolsulfonsäure (pTsOH) katalysierte Funktionalisierung von Styrol mit Cyclohexanon und tert-Butylhydroperoxid (tBuOOH) (Schema 2a). [3] Bei genauerer Untersuchung der Reaktionsmischungen nach Ablauf der Reaktionszeit fanden wir neben dem Hauptprodukt 7 die Ketone 8a Schema 1. Reaktionsweged er Baeyer-Villiger-Oxidation und Radikalbildung über Criegee-Addukte.…”

“…Den Erwartungen entsprechend bildete meta-Chlorperbenzoesäure (mCPBA) aus Cyclohexanon und Adamantanon (17)d ie entsprechenden Lactone in guten Ausbeuten, wäh-rend mit tBuOOH (wie bekannt) [3,5] keine Spur von Caprolacton erhalten wurde.S tattdessen konnte 8a in typischen Ausbeuten nachgewiesen werden (10 %). Mit dem bicyclischen Adamanton, welches keine endocyclische Doppelbindung bilden kann, konnte jedoch das Lacton 18 mit beiden Peroxiden erhalten werden.…”