N-heterocyclic carbene catalyzed asymmetric cycloaddition/annulation reactions of enals and α-chloroaldehydes

Li, Sun; Albrecht, Markus; Enders, Dieter

doi:HT019650554

N-heterocyclic carbene catalyzed asymmetric cycloaddition/annulation reactions of enals and α-chloroaldehydes

Li, Sun^RWTH*

2018

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Sun Li

ImpressumAachen 2018

Umfang1 Online-Ressource (III, 118 Seiten) : Illustrationen

Dissertation, RWTH Aachen University, 2018

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Enders, Dieter (Thesis advisor)^RWTH* ; Albrecht, Markus (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2018-04-10

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2018-223520
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/722321/files/722321.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
N-Heterocyclic Carbene (frei) ; organocatalyst (frei) ; cycloaddition (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540

Kurzfassung
Seit der ersten enantioselektiven Bildung von C-C-Bindungen durch N-heterocyclische Carbenes (NHCs) im Falle der von Sheehan und Hunnemann in 1966 beschriebenen Benzoinkondensation und der ersten enantioselektiven Stetter-Reaktion von unserer Arbeitsgruppe in die Ende der achtziger Jahre entwickelt wurde, ist das Gebiet von die asymmetrische NHC-Organokatalyse schnell gewachsen und ist heute ein wichtiges Kapitel der Lewis-Base-Organokatalyse. Während der Reaktionen wurde die Aktivierung des gebildeten Breslow-Intermediats aus α,β-ungesättigtem Aldehyd und NHC über drei Modes berichtet: Homoenolat-Äquivalent, Azoliumenolat-Äquivalent und ungesättigtes Acylazolium-Intermediat. In dieser Arbeit wurden drei N-heterocyclische Carbene-katalysierte organokatalytische Methoden über Homoenolat-Äquivalente und Azoliumenolat-Äquivalente vorgestellt.1. Eine neue Synthesestrategie für die asymmetrische Synthese von fünfgliedrigen Spiropyrazolonen über N-heterocyclische Carbene-katalysierte [3 + 2] -Anellierungen unter Verwendung von Enalen und ungesättigten Pyrazolonen als Substrate wurde entwickelt. Das neue Protokoll erlaubt die flexible Variation aller vier Substituenten der pharmazeutisch wichtigen Spiropyrazolone mit moderaten bis sehr guten Ausbeuten, in den meisten Fällen mit exzellenten Diastereoselektivitäten und guten bis ausgezeichneten Enantioselektivitäten.2. Eine N-heterocyclische Carbene (NHC) -katalysierte asymmetrische [4 + 2]-Anellierung von (E)-2-Benzoyl-3-phenylacrylnitrilen mit α-Chloraldehyden wurde entwickelt. Das Protokoll führt zu 5-Cyano-substituierten Dihydropyranonen in guten bis ausgezeichneten Ausbeuten mit ausgezeichneten Diastereo- und Enantioselektivitäten (bis zu 93% Ausbeute, > 20: 1 d.r. und 99% ee).3. Eine hoch diastereo- und enantiostereoselektive Synthese von bicyclischen Dihydropyranothiazolen, die ein Thiazol- und δ-Lactonskelett über NHC-katalysierte [4 + 2]-Anellierungen von 5-Alkenylthiazolonen und α-Chloraldehyden kombinieren, wurde entwickelt. Die heterocyclischen Produkte werden über Azoliumenolat-Intermediate in guten Ausbeuten mit hohen Diastereo- und Enantistereoselektivitäten gebildet.

Since the first enantioselective carbon-carbon bond formations catalyzed by N-heterocyclic carbenes (NHCs) in the case of the benzoin condensation reported by Sheehan and Hunnemann in 1966 and the first enantioselective Stetter reaction developed by our group in the late eighties, the field of asymmetric NHC-organocatalysis has grown rapidly being now an important chapter of Lewis-base organocatalysis. During the reactions, the activation of the formed Breslow intermediate from α,β-unsaturated aldehyde and NHC was reported via three modes: homoenolate equivalent, azolium enolate equivalent and unsaturated acylazolium intermediate. In this thesis, three N-heterocyclic carbene catalyzed organocatalytic methodologies via homoenolate equivalents and azolium enolate equivalents have been presented.1. An new synthetic strategy for the asymmetric synthesis of five membered spiropyrazolones via N-heterocyclic carbene-catalyzed [3+2] annulations employing enals and unsaturated pyrazolones as substrates has been developed. The new protocol allows the flexible variation of all four substituents of the pharmaceutically important spiropyrazolones with moderrate to very good yields, in most cases excellent diastereoselectivities and good to excellent enantioselectivities.2. An N-heterocyclic carbene (NHC) catalyzed asymmetric [4+2] annulation of (E)-2-benzoyl-3-phenylacrylonitriles with α-chloroaldehydes has been developed. The protocol leads to 5-cyano-substituted dihydropyranones in good to exellent yields with excellent diastereo- and enantioselectivities (up to 93% yield, >20:1 d.r. and 99% ee).3. A highly diastereo- and enantiostereoselective synthesis of bicyclic dihydropyrano thiazoles combining a thiazole and δ-lactone skeleton via NHC-catalyzed [4+2] annulations of 5-alkenyl thiazolones and α-chloroaldehydes has been developed. The heterocyclic products are formed via azolium enolate intermediates in good yields with high diastereo- and enantistereoselecties.

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