Retropinacol / Quer Pinakol-Kupplungen - Ein katalytischer Zugang zu 1,2-Diole unsymmetrische

Zusammenfassung

Eine neue Konto für die Synthese von unsymmetrischen 1,2-Diole auf Basis eines retropinacol / Quer Pinakolkupplung Mechanismus beschrieben. Aufgrund der katalytischen Durchführung dieser Reaktion eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu herkömmlichen Quer Pinakol Kupplungen erreicht wird.

Zusammenfassung

Unsymmetrische 1,2-Diole sind durch reduktive Pinakolkupplung Prozesse kaum zugänglich. Eine erfolgreiche Durchführung einer solchen Transformation zu einer klaren Anerkennung und strikte Unterscheidung von zwei ähnlichen Carbonylverbindungen (Aldehyde → sekundäre 1,2-Diole oder Ketonen → tertiären 1,2-Diole) gebunden. Diese Feinabstimmung ist immer noch eine Herausforderung und ein ungelöstes Problem für einen organischen Chemiker. Es gibt mehrere Berichte über die erfolgreiche Ausführung dieser Transformation aber nicht verallgemeinert werden kann. Hier beschreiben wir eine katalytische Direkt Pinakolkupplung Prozess, der über einen retropinacol / Quer Pinakolkupplung Ablauf erfolgt. Somit kann unsymmetrisch substituierten 1,2-Diolen mit fast quantitativen Ausbeuten durch eine technisch einfache Leistung unter sehr milden Bedingungen zugänglich. Kunsttechniken wie Spritzen-Pumptechniken oder verzögerte Zugaben von Reaktanten sind nicht erforderlich. Das Verfahren beschreiben wir eine sehr schnellen Zugriff aufQuer Pinakol Produkte (1,2-Diolen, vicinalen Diolen). Eine weitere Erweiterung dieses neuen Verfahrens, z. B. einer enantioselektiven Leistung könnte ein sehr nützliches Werkzeug für die Synthese von unsymmetrischen chiralen 1,2-Diolen bereitzustellen.

Einleitung

Die Pinakol-Kupplung ist eine allgemeine und häufig verwendete Methode zur Herstellung von vicinalen Diolen symmetrisch (1,2-Diolen, Pinakolen). Für eine umfassende Bewertungen in diesem Bereich siehe Referenzen Hirao ^1, Chatterjee und Joshi ^2, Ladipo ³ und ⁴ Gansäuer und Bluhm. Im Gegensatz dazu wurden nur wenige Berichte veröffentlicht, um eine effiziente Realisierung von Cross-Pinakolkupplung Reaktionen beziehen sich auf die entsprechenden unsymmetrischen 1,2-Diole (Titan (IV)-chlorid / ^Mangan-5, Samarium ^{(II)-Iodid-6-,} Magnesium-Ausbeute / Trimethylchlorsilan ^7, Vanadium (II) ^8, Zirkonium / ^Zinn-9 und Ytterbium ^10). So bleibt immer noch die intermolekulare Quer Pinakolkupplung Reaktion eine große Herausforderung in der organischen Chemie, insbesondere die katalytische Ausführung dieser Transformation.

Die Bildung von Querkoppelprodukte ist kinetisch benachteiligtunter den Bedingungen einer klassischen Pinakolkupplung. Um ausreichende Mengen der unsymmetrischen Produkt zu erhalten verzögerten Zugabe einer Carbonylverbindung ist möglich. Es gibt einige Beispiele, die das Konzept entwickelt werden, sie werden jedoch auf verschiedene spezifische experimentelle Manipulationen auf und können daher nicht verallgemeinert werden. Darüber hinaus ist die erforderliche Überschuß einer Carbonylverbindung in dieser Transformationen zu einer mühsamen Trennung eines komplexen Produktgemisches ^11. Eine Alternative hierzu ist durch die Präkomplexierung eines Reaktanten Rendering äquimolaren Mengen eines zusätzlichen Reagenzes erforderlich dargestellt.

Verschiedene Beispiele einer reversiblen Pinakolreaktion beschrieben worden ^12. Diese führen zu der Überlegung, dass solche Bedingungen könnte ein optimaler Ausgangspunkt für die selektive Synthese von Kreuzkupplungsprodukte sein. Da ein niedervalentes Metall sowie eine reaktive Radikalspezies gleichzeitig in situ gebildetKönnte unsymmetrischen Diole ausschließlich in der Gegenwart eines geeigneten Carbonylreaktant gebildet werden. Zu bestem Wissen solches Verfahren wurde nicht berichtet vor (Porta et al. Beschrieben eine vergleichbare Pinakol-Spaltung und anschließende Kupplung mit dem zusätzlichen Einsatz stöchiometrischer Mengen von AIBN (2,2 '-Azo-bis-isobutyronitril) zu erzeugen, die erforderlichen Radikale) ^13.

Hier ein Protokoll visualisiert, die eine schnelle und operativ einfachen Zugang zu unsymmetrischen 1,2-Diole bietet. Die unsymmetrischen Pinakol-Produkte sind meist zugänglich in hervorragenden Ausbeuten (> 95%). Unerwünschte symmetrisch Pinakol-Produkte werden nicht beobachtet. Diese neue Quer pinacol Methodik beruht auf einem retropinacol / Quer Pinakolkupplung Sequenz. Es wird im folgenden durch repräsentative Reaktionen Benzpinakol (1,1,2,2-Tetraphenyl-1 ,2-Ethandiol, 1), 2-Ethylbutyraldehyd (im Aldehyd-Serie) und w gezeigt werdenith Diethylketon (in dem Keton-Reihe).

Protokoll

1. Herstellung von Titan (IV)-tert-Lösung -butoxide/Triethylchlorosilane

1. Man löst 400 mg (400 ul), Titan (IV)-tert-butylat (1 mmol) in 10 ml trockenem Dichlormethan. In 150 mg (170 ul) Triethylchlorsilan (1 mmol) zu dieser Lösung bei RT. 1 ml des Dichlormethan-Lösung 0,1 mmol Titan (IV)-tert-butoxid und 0,1 mmol Triethylchlorsilan.

2. Pinakol-Reaktion von Tetraphenyl-1 ,2-Ethandiol (1) mit 2-Ethylbutyraldehyd

1. Löse 366 mg Tetraphenyl-1 ,2-Ethandiol (1, 1 mmol) und 300 mg (370 &mgr; l) frisch destilliertes 2-Ethylbutyraldehyd (3 mmol) in 3 ml trockenem Dichlormethan.
2. 0,5 ml der separat hergestellten Titan (IV)-tert -butoxide/triethylchlorosilane Lösung (0,05 mmol).
3. Die resultierende Mischung wurde bei RT in einem verschlossenen Reaktionsröhrchen.
4. Konfiauf Kieselgel-DC-Platten (60 F254): - (9/1 Hexan / Aceton-Elutionsmittel) rm die Reaktion durch Dünnschichtchromatographie abgeschlossen. Das Ende der Reaktion zu dem Zeitpunkt, Tetraphenyl-1 ,2-Ethandiol-1 nicht mehr festgestellt werden (~ 12 h) erreicht. Der Rf-Wert des Produkts ist 0,3 ^14.
5. Verdünnt das erhaltene Reaktionsgemisch mit 50 ml Dichlormethan.
6. Nacheinander Waschen des verdünnten Reaktionsgemisch mit 20 ml gesättigter wässriger Ammoniumchlorid-und Natriumhydrogencarbonat-Lösung in einen Scheidetrichter.
7. Isolieren Sie die organische Schicht durch einen Scheidetrichter.
8. Die organische Schicht wird durch Rühren über trockenem Magnesiumsulfat.
9. Filtrat der Suspension durch einen Faltenpapierfilter und sammeln die Filtrate.
10. Entfernen Dichlormethan aus dem Filtrat im Vakuum bei 40 ° C unter Verwendung eines Rotationsverdampfers (10-30 mmHg). Abdampfen der Lösungsmittel werden 20 min erforderlich.
11. Reinige den verbleibenden Restdurch Flash-Säulenchromatographie mit einer Säule aus Kieselgel (0,035-0,070 mm, ACROS) mit einem Gradienten von Hexan / Aceton (19:1 ab und gehen bis 16,4) und 280 mg 1,2-diol 2f erwerben (0,99 mmol).
12. Bestätigen der Identität des 1,2-Diol 2f durch ¹ H-Kernresonanzspektroskopie (NMR) unter Verwendung von CDCl ₃ als Lösungsmittel. Für einen 300-MHz-NMR-Spektrometer, das ¹ H-NMR-Spektrum des Diols wie folgt: δ = 0,78 (t, 3H, J = 7,4 Hz), 0,87 (t, 3H, J = 7,3 Hz), 1,18-1,40 (m , 4H), 1,75-1,81 (m, 1H), 1,91 (s, 1H, OH), 3.12 (s, 1H, OH), 4,68 (d, 1H, J = 1,2 Hz), 7,19-7,37 (m, 6H ), 7,44-7,46 (m, 2H), 7,61 bis 7,63 (m, 2H).

3. Pinakol-Reaktion von Tetraphenyl-1 ,2-Ethandiol (1) mit Diethylketon

1. Löse 366 mg Tetraphenyl-1 ,2-Ethandiol (1, 1 mmol) und 345 mg (423 ul), Diethylketon (4 mmol) in 3ml trockenem Dichlormethan.
2. 1 ml der getrennt hergestellten Titan (IV)-tert -butoxide/triethylchloro-silane Lösung (0,1 mmol).
3. Die resultierende Mischung wurde bei RT in einem verschlossenen Reaktionsröhrchen.
4. Bestätigen Sie die Reaktion vollständig durch Dünnschicht-Chromatographie (Laufmittel: Hexan / Aceton, 9:1) auf Kieselgel-DC-Platten (60 F254). Das Ende der Reaktion zu dem Zeitpunkt erreicht wird, wenn Tetraphenyl-1 ,2-Ethandiol 1 nicht erkannt werden kann (~ 12 h). Der Rf des Produkts 0,3 ^14.
5. Verdünnt das erhaltene Reaktionsgemisch mit 50 ml Dichlormethan.
6. Nacheinander Waschen des verdünnten Reaktionsgemisch mit 20 ml gesättigter wässriger Ammoniumchlorid-und Natriumcarbonat-Lösung in einen Scheidetrichter.
7. Isolieren Sie die organische Schicht durch einen Scheidetrichter.
8. Die organische Schicht wird durch Rühren über trockenem Magnesiumsulfat.
9. Filtrat der Suspension durch einen Faltenfilter Papierter und sammeln die Filtrate.
10. Entfernen Dichlormethan im Vakuum bei 40 ° C unter Verwendung eines Rotationsverdampfers (10-30 mmHg). Verdunsten von flüchtigen Bestandteilen wird 30 min benötigen.
11. Reinige den verbleibenden Rückstand durch Flash-Chromatographie über eine Kolonne mit Kieselgel (0,035-0,070 mm, ACROS) mit einem Gradienten von Hexan / Aceton (19:1 ab und gehen bis 16,4), um 250 mg von 1 zu erwerben, 2-diol 4f (0.93 mmol).
12. Bestätigen die Identität des Produkts durch ¹ H-Kernresonanzspektroskopie (NMR) unter Verwendung von CDCl ₃ als Lösungsmittel. Für einen 300-MHz-NMR-Spektrometer, das ¹ H-NMR-Spektrum des Diols 4f wie folgt: δ = 0,92 (t, 6H, J = 7,6 Hz), 1,78 (m, 4H), 2,03 (s, 1H, OH), 2,83 (s, 1H, OH), 7,26-7,35 (m, 6H), 7,69-7,71 (m, 4H).

Ergebnisse

Bei Umsetzungen von Tetraphenyl-1 ,2-Ethandiol 1 und Aceton in Gegenwart von katalytischen Mengen von Titan (IV)-alkoxide wir ,2-diol 4a beobachtet die Bildung von 1,1-Diphenyl-1 und zur gleichen Zeit die Bildung Benzophenon 3 (Schema 1). Die entsprechenden symmetrischen 1,2-Diol durch einen kompetitiven Pinakolkupplung Aceton gebildet wurde nicht nachgewiesen. Jedoch wurden quantitative Umsätze zu erzielen extrem langen Reaktionszeiten und inakzeptabel unter diesen Be...

Diskussion

Eine allgemeine Abnahme der Reaktionszeiten und höhere Erträge durch Einsatz von elektronenreichen Carbonylverbindungen (vgl. Nr. 3 mit 17, Tabelle 1 oder Eintrag 19 mit 13, Tabelle 2). Zusätzlich wird in Reaktionen von Ketonen mit sperrigen Substituenten eine Abnahme der Ausbeuten unter vergleichbaren Bedingungen beobachtet (vergleiche Nr. 12 mit 11, Tabelle 2).

Obwohl eine Vielzahl von Carbonylverbindungen k?...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
1.2-Dichloromethane	Sigma-Aldrich	319929
Titanium(IV)tert-butoxide	VWR International	200014-852
2-Ethylbutyraldehyde	Sigma-Aldrich	110094
Benzopinacol	Aldrich	B9807
Triethylchlorosilane	Aldrich	235067
hexane, certified ACS	Fisher scientific	H29220
acetone, certified ACS	ACROS	42324
Ammonium chloride	ACROS	19997
Sodium hydrogen carbonate	ACROS	12336
Magnesium sulphate	ACROS	41348
silica gel 60 F254 TLC plates	VWR International	1,057,140,001
silica gel, 0.035-0.070 for flash-chromatography	ACROS	240360300