Efficient, catalytic, asymmetric crossed acyloin condensations
Final Report Abstract
Ausgehend von der initialen Fragestellung, inwieweit eine Acyloin-Reaktion sowohl chemoals auch enantioselektiv zwischen zwei verschiedenen beliebigen aliphatischen oder aromatischen Aldehyden durchgeführt werden kann, wurden im Rahmen des Projekts vor allem hoch chemoselektive Katalysatoren und Reaktionsbedingungen für verschiedene Acyloin/Benzoin-Produkte entwickelt. Zudem wurde ein vielseitiger (und in seiner Anwendungsbreite neuartiger und erster) Zugang zu allen vier denkbaren gekreuzten Acyloin-Produkten – durch die selektive Kreuzkupplung von Aldehyden (als Acyldonor) mit α-Ketosäureestern – entwickelt. Einige neue bifunktionelle chirale NHC-Katalysatoren wurden speziell für diesen biomimetischen Ansatz zu Acyloinen über die entsprechenden α-Hydroxyβ-ketosäureester entwickelt, um so einen Zugang zu diesen wertvollen Synthesebausteinen mit quartärem chiralen Zentrum zu etablieren. Im Kontext dieser Untersuchung war die N-Substitution des Heterazolium NHC-Präkatalysators entscheidend für die Chemoselektivität im Hinblick auf die Steuerung der Reaktion zum gewünschten Enaminol-Intermediat für die C-C-Verknüpfung (e–-ziehende N-Arylreste) anstelle einer „Hydroacyclierungs“reaktivität durch formalen Hydridtransfer beim Einsatz von NHC-Vorläufern mit e–-reichen N-Arylsubstitutenten. Im Rahmen der Katalysatorentwicklung zur Optimierung der Reaktion und deren Selektivität wurden eine Reihe neuer Triazolium-basierter NHC-Präkatalysatoren mit unterschiedlichen elektronischen Eigenschaften entwickelt. Neben einem hochselektiven Triazolium-System für die gekreuzte Acyloin-Reaktion erwies sich ein elektronenreicherer Trimethyltriazolium-Katalysator für die, sonst als Nebenreaktion beobachtete, Oxidation als besonders gut geeignet. Speziell aromatische Aldehyde lassen sich in Gegenwart von Alkoholen katalyisch oxidativ verestern, wobei hierfür im Unterschied zu üblichen Verfahren keine stöchiometrische Mengen eines externe Lösungsmittels zugegeben werden müssen – Luftsauerstoff ist ausreichend. Es gelang nicht nur die Anwendbarkeit dieser Reaktion auszuloten, sondern auch deren Mechanismus aufzuklären.
Publications
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"NHC-catalysed, chemoselective crossed-acyloin reactions", Chem. Sci. 2012, 3, 735–740
C. A. Rose, S. Gundala, C.-L. Fagan, J. F. Franz, S. J. Connon, K. Zeitler
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"Aerobic Oxidation of NHC- Catalysed Aldehyde Esterifications with Alcohols: Benzoin, not the Breslow Intermediate, Undergoes Oxidation", Chem. Commun. 2013, 49, 6513–6515
E. G. Delany, C.-L. Fagan, S. Gundala, K. Zeitler, S. J. Connon
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"NHC- Catalysed Aerobic Aldehyde-Esterification with Alcohols: no Additives or Cocatalysts Required", Chem. Commun. 2013, 49, 6510–6512
E. G. Delany, C.-L. Fagan, S. Gundala, A. Mari, T. Broja, K. Zeitler, S. J. Connon
