Diastereofacial Selectivity in the Aldol Addition Reaction- zimmerman-Traxler Chair-Like Transition States


Download 0.58 Mb.
Pdf ko'rish
bet2/4
Sana03.09.2017
Hajmi0.58 Mb.
#14917
1   2   3   4

Directed Reduction of !-Hydroxy Ketones

TBSO


CH

3

O



H

3

C



CH

3

TBSO



CH

3

O



CH

3

H



3

C

CH



3

TBSO


CH

3

O



CH

3

H



3

C

CH



3

TBSO


CH

3

O



H

3

C



CH

3

CH



3

CH

3



OH

CH

3



CH

3

OH



1.  (c-Hex)

2

BCl



     Et

3

N



Et

2



O

     0 °C

2.  i-PrCHO

     –78 °C

1.  (c-Hex)

2

BCl



     Et

3

N



Et

2



O

     0 °C

2.  i-PrCHO

     –78 °C

90%, 88% de

75%, 92% de

•  The C2 stereocenter is believed to be the dominant control element for both substrates.

TBSO


CH

3

OB(c-Hex)



2

CH

3



H

3

C



CH

3

TBSO



CH

3

O



CH

3

H



3

C

CH



3

R

OH



O

B

O



H

3

C



c-Hex

c-Hex

H

CH(i-Pr)OTBS



CH

3

R



H

•  Minimization of A

(1,3)

 interactions in the enolate biases the approach of the aldehyde to the 



   methyl-bearing "-face of the enolate, while the (E)-enolate geometry affords anti-aldol products.

CH

3



CH

3

H



B

O

H



R

1

R



2

O

OAc



OAc

H

B



O

H

R



1

O

OAc



OAc

R

2



H

H

R



1

R

2



O

OH

R



1

R

2



OH

OH

R



1

R

2



OH

OH

R



1

R

2



O

OH

O



Zn

O

H



R

1

L



L

R

2



R

1

R



2

OH

OH



O

N

CH



3

O

O



O

CH

3



Ph

CH

3



OH

CH

3



O

N

CH



3

O

O



OH

CH

3



Ph

CH

3



OH

CH

3



+

+





1,3-anti-diol

1,3-syn-diol

FAVORED

DISFAVORED

1,3-syn-diol

Internal hydride delivery:

External hydride delivery:

•  The reactivity of the reagent is attenuated such that the reduction of ketones proceeds 

   at convenient rates only intramolecularly, favoring formation of 1,3-anti-diols.

•  Chelated transition state, axial attack provides 1,3-syn-diol.

•  These directed reductions are applicable to #-hydroxy-!-ketoimides:

NaBH(OAc)

3

AcOH, CH


3

CN

25 °C, 30 min



99%, >96% de

(CH


3

)

4



NBH(OAc)

3

Zn(BH



4

)

2



BH

4



Evans, D. A.; Chapman, K. T.; Carreira, E. M. J. Am. Chem. Soc. 1988110, 3560-3578.

O

N



Bn

O

O



CH

3

O



CH

3

BnO



CH

3

O



CH

3

BzO



CH

3

O



CH

3

•  In addition to !-ketoimides, the two chiral ethyl ketones above are known to undergo aldol



   reactions at the unexpected Re face of the enolate, deilvering anti-anti aldol products.

Paterson, I.; Goodman, J. M.; Isaka, M. Tet. Lett. 198930, 7121-7124.

Paterson, I.; Wallace, D. J.; Cowden, C. J. Synthesis 1998, 639-652.


Chem 115

Stereoselective, Directed Aldol Reaction



Myers

Chris Coletta, Jaron Mercer



Premonensin

Evans, D. A.; DiMare, M. J. Am. Chem. Soc. 1986108, 2476-2478.



Anti-Aldols with Magnesium Enolates

O

N



Bn

O

O



CH

3

O



CH

3

O



N

Bn

O



O

CH

3



O

OH

CH



3

CH

3



CH

3

CH



3

H

O



CH

3

CH



3

CH

3



O

N

Bn



O

O

CH



3

OH OH


CH

3

CH



3

CH

3



CH

3

O



O

CH

3



O

O

CH



3

H

CH



3

O

NO



2

H

3



C

O

CH



3

CH

3



CH

3

CH



3

CH

3



OCH

3

H



3

CO

H



3

C

O



O

CH

3



O

O

CH



3

CH

3



OH

NO

2



O

CH

3



CH

3

CH



3

CH

3



CH

3

OCH



3

H

3



CO

H

3



C

HO

O



CH

3

OH OH



CH

3

CH



3

OH

O



CH

3

CH



3

CH

3



CH

3

CH



3

H

3



C

O

+



Sn(OTf)

2

N-ethylpiperidine

CH

2

Cl



2

, –78 °C


94%, 94% de

NaBH(OAc)

3

AcOH


91%, >94 de

+

1



2

2, LDA, THF

 –78 °C; 1



h

!

, THF, 0 °C; 



H

2

O, HCl, 25 °C



58%

Premonensin

CH

3



H

3

C



CH

3

H



3

C

O



N

Bn

O



CH

3

O



H

R

O



+

O

N



Bn

O

O



R

OH

CH



3

1. MgCl


2

 (10-20 mol%), 

    Et

3

N, TMSCl



    EtOAc, 23 ºC

aldehyde


yield (%)

dr

24:1



32:1

7:1


21:1

28:1


16:1

14:1


6:1

-

91



71

92

92



77

91

80



CHO

X

X = CH



3

X = OCH


3

X = NO


2

X

CHO



Y

X = Ph, Y = H

X = Ph, Y = CH

3

X = H, Y = CH



3

"-napthaldehyde

furfural

•  Silylation of the magnesium alkoxide in the aldol product turns over the magnesium.  

•  The aldehyde component is limited to non-enolizable aromatic and ",#-unsaturated aldehydes.

Evans, D. A.; Tedrow, J. S.; Shaw, J. T.; Downey, C. W. J. Am. Chem. Soc. 2002124, 392-393.

•  Use of the analogous N-acylthiazolidinethione chiral auxiliary affords products of the opposite 

   anti-stereochemistry in comparable yields and with high selectivities.

S

N



Bn

S

CH



3

O

H



R

O

+



S

N

Bn



S

O

R



OH

CH

3



1. MgBr

2

•Et



2

O, (10 mol%), 

    Et

3

N, TMSCl, 



    EtOAc, 23 ºC

2. 5:1 THF/1 N HCl

•  Both reactions are proposed to proceed through boat transition states.  See: Evans, D. A.; 

   Downey, W. C.; Shaw, J. T.; Tedrow, J. S. Org. Lett. 20024, 1127-1130.

M. Movassaghi

57% (+19% undesired diastereomer)

2. TFA; CH

3

OH



Chem 115

Stereoselective, Directed Aldol Reaction



Myers

Open Transition State Aldol Reactions

O

N



t-Bu

O

CH



3

O

aldehyde



Lewis acid

SnCl


4

TiCl


4

TiCl


4

•  Heathcock and coworkers reported that complexation of the aldehyde with an added Lewis        

   acid allows access to non-Evans syn and anti aldol products via open transition states.

Synthesis of Oxazolidinethione and Thiazolidinethione Chiral Auxiliaries

•  Gauche interactions around the forming C-C bond dictate which face of the aldehyde reacts.  For 

   small Lewis acids, transition state 1 is favored.  For large Lewis acids, transition state 2 is 

favored.  

Walker, M. A.; Heathcock, C. H. J. Org. Chem. 199156, 5747-5750.

O

N



t-Bu

O

O



CH

3

OH



R

Bu

2



BOTf, i-Pr

2

NEt, 



CH

2

Cl



2

;

Lewis acid, RCHO



O

N

t-Bu

O

CH

3



O

B

Bu



H

O

H



R

non-Evans syn

CHO

H

3



C

anti:syn*

10:90


12:88

8:92


yield (%)*

66

72



65

O

N



i-Pr

O

CH



3

O

O



N

i-Pr

O

O



CH

3

OH



R

Bu

2



BOTf, i-Pr

2

NEt, 



CH

2

Cl



2

;

Lewis acid, RCHO



O

N

i-Pr

O

CH

3



O

B

Bu



H O

R

H



anti

LA

LA



1, favored for small 

Lewis acids



2, favored for large 

Lewis acids

aldehyde

Lewis acid

Et

2

AlCl



Et

2

AlCl



*Determined by 

1

H NMR.  Yield given is the total yield of diastereomeric aldol mixture.



CHO

H

3



C

anti:syn*

88:12


74:26

yield (%)*

81

62

NH



2

HO

Bn



S

NH

S



Bn

CS

2



, KOH

H

2



O

80%


O

NH

S



Bn

Cl

2



CS, Et

3

N



CH

2

Cl



2

95%


S

N

S



Bn

CH

3



O

RCHO


CH

2

=CHCHO



i-PrCHO

CH

2



=CHCHO

i-PrCHO

S

N



S

Bn

O



R

OH

CH



3

A

S

N



S

Bn

O



R

OH

CH



3

B

1.  TiCl


4

 (1.1 equiv)

      (–)-sparteine

     CH


2

Cl

2



, 0 °C

2.  RCHO, 0 °C

+

(–)-sparteine (equiv)



yield (%)

B

1.0


1.0

2.0


2.0

49

60



77

75

>99:1



  98:2

   <1:99


     3:97

•  Selectivities are generally >95:5 for syn:anti products.

•  Both the yield and diastereoselectivities are high and synthetically useful, although they are

   typically lower than the corresponding oxazolidine aldol reactions.

•  An advantage of this method is that a single acyloxazolidinethione can provide either syn 

   aldol product by changing the amount of sparteine in the reaction mixture.

Ph CHO

PhCHO


Jaron Mercer, M. Movassaghi

Asymmetric Aldol Reactions with Titanium Enolates of N-Acylthiazolidinethiones

Crimmins, M. T; King, B. W.; Tabet, E. A.; Chaudhary, K. J. Org. Chem. 200166, 894-902.

NH

2

HO



Bn

O

NaBH



4

, I


2

THF


95%

Bu

Bu



Chem 115

Stereoselective, Directed Aldol Reaction



Myers

M. Movassaghi, Jaron Mercer

H

CH

3



O

TI

O



Cl

Cl

Cl



N

S

S



Bn

H

R



H

H

i-Pr

OH

CH

3



O

HO

Ph



OH

CH

3



S

N

S



Bn

O

R



OH

CH

3



S

N

S



Bn

CH

3



O

S

N



i-Bu

S

O



R

OH

CH



3

CH

3



O

OH

CH



3

O

i-Pr

S

N

S



Bn

O

R



OH

CH

3



O

TiL


x

O

CH



3

R

N



H

H

S



S

H

Bn



BnHN

OH

CH



3

O

i-Pr

N

OH

CH



3

O

i-Pr

CH

3

O



CH

3

NaBH



4

83%


DIBAL-H

69%


•  The thiazolidinethione auxiliary is easily removed under mild conditions:

•  The thiazolidinethione auxiliary is recovered by basic extraction (1 M NaOH) of the product 

   mixture.

PhCH


2

NH

2



79%

CH

3



ONHCH

3

•HCl



imidazole

77%


CH

3

OH



imidazole

79%


TiCl

4

(–)-sparteine (2 equiv)



RCHO

TiCl


4

(–)-sparteine (1 equiv)

RCHO

Crimmins, M. T.; King, B. W.; Tabet, E. A. J. Am. Chem. Soc. 1997119, 7883-7884.



Crimmins, M. T.; Chaudhary, K.  Org. Lett. 20002, 775-777.

•  Proposed transition states provide a rationale for the selectivity dependence on amine equivalents:

O

N

S



Bn

O

O



N

S

Bn



O

R'

OH



OR

A

O

N



S

Bn

O



R'

OH

OR



B

1.  TiCl


4

, (–)-sparteine

2.  TiCl

4

, R'CHO



+

Anti-Selective Aldol Reactions with Titanium Enolates of N-Glycolyloxazolidinethiones

aldehyde


yield (%)

syn

OR

H



3

CCHO


CH

3

CHO



CHO

Ph CHO


CH

3

CHO



CHO

CH

3



CHO

CHO


R

84

56



74

58

64



48

63

59



allyl

allyl


allyl

allyl


Bn

Bn

CH



3

CH

3



94 : 6 : 0

65 : 24 : 11

94 : 6 : 0

95 : 5 : 0

88 : 12 : 0

74 : 26 : 0

84 : 11 : 5

88 : 12 : 0

O

N

t-Bu



S

O

O



Ti

H

O



R'

H

TiL



4

•  Complexation of the aldehyde with excess titanium occurs in situ to give anti products with high 

   selectivity.

•  The proposed transition state is analogous to that of the anti-selective Heathcock aldol.

L

4

R



Crimmins, M. T.; McDougall, P. J. Org. Lett20035, 591-594.

Chem 115

Stereoselective, Directed Aldol Reaction



Myers

Jaron Mercer



Asymmetric Synthesis of Syn-!-Hydroxy-"-Amino Acids

Sn(OTf)


2

,

N-ethylpiperidine;

RCHO

O

N



Bn

O

NCS



O

O

N



Bn

O

O



R

O

N



Bn

O

O



aldehyde

yield (%)

ratio*

H

3



CCHO

PhCHO


91:9

99:1


99:1

94:6


97:3

75

91



92

73

71



CH

3

CHO



CHO

H

3



C

CH

3



CH

3

CH



3

CHO


*Ratio of desired (illustrated) stereoisomer to the sum of all other stereoisomers.

CH

3



N

C

S



HN

O

S



R

•  The isothiocyanate below serves as a chiral glycine equivalent.  Stannous triflate-mediated aldol 

    reactions give cyclized aldol adducts in high yield and diastereoselectivity.

HO

R



NHCH

3

OH



O

1. KOH


2. H

3

O



+

(H

3



C)

3

OBF



4

Mg(OCH


3

)

2



HOCH

3

H



3

CO

O



N

O

R



SCH

3

H



3

C

H



2

O

H



3

CO

O



N

O

R



O

H

3



C

Evans, D. A.; Weber, A. E. J. Am. Chem. Soc. 1986108, 6757-6761.

•  The N-methyl amino acid can be reached in 4 steps.

O

N



Bn

O

O



HN

O

S



CH

3

H



3

C

O



HN

O

S



R

H

3



CO

•  2-Chloro- and 2-Bromoacetyl imides undergo aldol addition with high diastereoselectivity.



Asymmetric Synthesis of Anti-!-Hydroxy-"-Amino Acids

O

N



O

Br

O



O

N

O



Cl

O

Bu



2

BOTf, Et


3

N, 


Et

2

O;



RCHO

O

N



O

O

Cl



R

OH

Bu



2

BOTf, Et


3

N, 


Et

2

O;



RCHO

O

N



O

O

Br



R

OH

aldehyde



yield (%)

ratio*


H

3

CCHO



PhCHO

95:5


97:3

96:4


98:2

94:6


67

79

75



63

63

*Ratio of desired (illustrated) stereoisomer to the sum of all other stereoisomers.



imide

1

2

1

1

1

2

2

H

3



C

CHO


CHO

H

3



C

CH

3



Ph

CH

3



Ph

CH

3



Bn

Bn

CH



3

O

CH



3

OH

HO



1.  NaN

3

2.  LiOH/H



2

O

Evans, D. A.; Sjogren, E. B.; Weber, A. E.; Conn, R. E. Tetrahedron Lett. 198728, 39-42.



•  Halide displacement with NaN

3

 occurs with inversion of stereochemistry.  Hydrolytic removal of 



   the auxiliary followed by hydrogenation of the azide delivers the amino acid.

O

N



O

O

Cl



CH

3

OH



3.  H

2

, Pd/C, TFA



76%, ≥99% de

Ph

CH



3

NH

2



OSnL

Chem 115

Stereoselective, Directed Aldol Reaction



Myers

Jaron Mercer

O

N

Bn



O

O

O



N

Bn

O



Br

O

NO



2

F

Bu



2

BOTf, Et


3

N;

OHC



NO

2

F



76%, 

95:5 dr


O

N

3



NO

2

F



HO

O

N



Bn

O

NCS



O

Cl

F



NO

2

OHC



Cl

F

O



2

N

HO



2

C

1. TMGA, CH



2

Cl

2



2. LiOOH

Sn(OTf)


2

N-ethylpiperidine;

95:5 dr

1. Boc


2

O, DMAP; 

    HCO

2

H, H



2

O

2



2. LiOOH


Download 0.58 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3   4




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling