Luận án tiến sĩ: Ứng dụng phản ứng Oxa [3+3] cycloaddition - Aleksey Kurdyumov
Luận án tiến sĩ ứng dụng phản ứng Oxa [3+3] cycloaddition trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên. Phát triển phương pháp xúc tác Lewis acid tổng hợp chromene, chromane và daldiniapyrone.
University of Minnesota
Organic Chemistry
Luan An
Doctoral Thesis
Năm xuất bản
Số trang
232
Thời gian đọc
35 phút
Lượt xem
1
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Phản ứng Oxa 3 3 Cycloaddition trong Hóa học
Phản ứng oxa-[3+3] cycloaddition đại diện cho một phương pháp tổng hợp quan trọng trong hóa học hữu cơ hiện đại. Phản ứng này tạo ra vòng sáu cạnh chứa oxy thông qua sự kết hợp giữa aldehyde không bão hòa và 1,3-diketone. Sản phẩm chính là dẫn xuất 2H-pyran hoặc 2H-pyridine. Phản ứng cycloaddition này mở ra nhiều ứng dụng trong tổng hợp hợp chất tự nhiên. Axit Lewis đóng vai trò xúc tác quan trọng, tăng hiệu suất và độ chọn lọc. Phương pháp này cho phép tổng hợp các hợp chất dị vòng chứa oxy phức tạp. Tổng hợp hữu cơ hiện đại sử dụng phản ứng [3+3] để xây dựng khung carbon phức tạp. Nghiên cứu tại Đại học Minnesota đã phát triển phiên bản xúc tác axit Lewis mới. Phương pháp này giảm thời gian phản ứng và tăng hiệu suất tổng thể.
1.1. Cơ chế phản ứng cycloaddition cơ bản
Phản ứng bắt đầu với sự hoạt hóa aldehyde bởi axit Lewis. Carbonyl được kích hoạt trở nên điện tử âm hơn. Diketone đóng vai trò nucleophile tấn công vào carbon carbonyl. Quá trình tạo liên kết C-C diễn ra qua trạng thái chuyển tiếp sáu cạnh. Vòng pyran được hình thành thông qua đóng vòng nội phân tử. Cơ chế này khác với phản ứng cycloaddition truyền thống. Không có sự tham gia của obitan phân tử biên. Phản ứng thuộc loại condensation hơn là cycloaddition thực sự.
1.2. Vai trò của axit Lewis xúc tác
Axit Lewis làm tăng tính điện tử dương của aldehyde. Các axit thường dùng bao gồm BF3·OEt2, TiCl4, và SnCl4. Nồng độ xúc tác ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng. Nhiệt độ phản ứng dao động từ -78°C đến nhiệt độ phòng. Dung môi không phân cực như dichloromethane cho kết quả tốt nhất. Độ chọn lọc của phản ứng phụ thuộc vào loại axit Lewis. Một số axit gây phản ứng phụ không mong muốn.
1.3. Phạm vi ứng dụng tổng hợp
Phản ứng [3+3] tổng hợp được nhiều loại dẫn xuất pyran khác nhau. Các nhóm thế trên aldehyde và diketone ảnh hưởng đến hiệu suất. Nhóm electron-withdrawing làm tăng tốc độ phản ứng. Nhóm electron-donating có thể làm giảm hiệu suất. Phương pháp này tạo ra các hợp chất dị vòng chứa oxy phức tạp. Tổng hợp toàn phần các sản phẩm tự nhiên trở nên khả thi hơn. Hóa học hữu cơ tổng hợp hiện đại phụ thuộc nhiều vào phương pháp này.
II. Tổng hợp Chromene và Chromane từ Tự nhiên
Chromene và chromane là hai họ hợp chất tự nhiên quan trọng. Cấu trúc gồm vòng benzene kết hợp với vòng pyran. Chromene chứa liên kết đôi trong vòng sáu cạnh. Chromane có vòng tetrahydropyran bão hòa hoàn toàn. Các hợp chất này xuất hiện trong nhiều loài thực vật. Rhododaurichromanic acid A và B là ví dụ điển hình. Daurichromenic acid và hongoquercin A cũng thuộc nhóm này. Phản ứng oxa-[3+3] cycloaddition cho phép tổng hợp toàn phần các phân tử này. Chiến lược tổng hợp bắt đầu từ nguyên liệu đơn giản. Các bước chuyển hóa quan trọng bao gồm đóng vòng và chức năng hóa. Hiệu suất tổng thể đạt mức chấp nhận được cho nghiên cứu.
2.1. Cấu trúc hóa học của chromene
Chromene có công thức cơ bản C9H8O với vòng benzopyran. Vị trí liên kết đôi xác định tính chất hóa học. 2H-chromene là dạng phổ biến nhất trong tự nhiên. 4H-chromene ít gặp hơn nhưng có hoạt tính sinh học mạnh. Các nhóm thế trên vòng benzene tạo đa dạng cấu trúc. Nhóm hydroxyl, methoxy thường xuất hiện ở vị trí 5, 7. Chuỗi isoprenyl kết nối tạo chromene prenyl hóa.
2.2. Tổng hợp rhododaurichromanic acid A
Tổng hợp bắt đầu với phản ứng [3+3] cycloaddition tạo vòng pyran. Bước quan trọng là polyene cyclization kiểu exo không thông thường. Phản ứng đóng vòng tạo ra hệ vòng fused phức tạp. Điều kiện axit thúc đẩy quá trình cyclization. Sản phẩm trung gian được chức năng hóa thêm. Bước cuối cùng là oxy hóa tạo nhóm acid carboxylic. Tổng hợp toàn phần hoàn thành với hiệu suất tổng thể 18%.
2.3. Chiến lược tổng hợp hongoquercin A
Hongoquercin A yêu cầu phương pháp tổng hợp khác biệt. Phản ứng [2+2] cycloaddition cationic là bước then chốt. Điều kiện phản ứng cần kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ và pH. Sản phẩm trung gian chứa vòng cyclobutane không bền. Mở vòng và sắp xếp lại tạo cấu trúc chromane mục tiêu. Tổng hợp phân kỳ cho phép tạo nhiều analog. Phương pháp này linh hoạt hơn so với tổng hợp tuyến tính.
III. Ứng dụng trong Tổng hợp Sản phẩm Tự nhiên
Phản ứng oxa-[3+3] cycloaddition đã chứng minh giá trị trong tổng hợp toàn phần. Nhiều hợp chất tự nhiên phức tạp được tổng hợp thành công. Daldiniapyrone là một ví dụ về pyrone tự nhiên. Annularin B và F thuộc họ hợp chất lactone vĩ mô. Các phân tử này có hoạt tính sinh học đáng chú ý. Chiến lược tổng hợp sử dụng phản ứng [3+3] làm bước xây dựng khung chính. Các bước tiếp theo bao gồm chức năng hóa và bảo vệ nhóm. Tổng hợp hữu cơ hiện đại kết hợp nhiều phương pháp khác nhau. Hiệu suất tổng thể phụ thuộc vào độ hội tụ của chiến lược. Phương pháp này rút ngắn đáng kể số bước tổng hợp.
3.1. Tổng hợp toàn phần daldiniapyrone
Daldiniapyrone chứa vòng pyrone kết hợp với chuỗi alkyl dài. Tổng hợp bắt đầu với phản ứng [3+3] tạo vòng pyran cơ bản. Bước oxy hóa chuyển pyran thành pyrone. Chuỗi bên được gắn thông qua phản ứng coupling. Điều kiện phản ứng nhẹ nhàng bảo vệ các nhóm chức nhạy cảm. Tổng hợp hoàn thành trong 8 bước với hiệu suất 22%. Phương pháp này ngắn hơn các cách tiếp cận trước đây.
3.2. Chiến lược tổng hợp annularin B
Annularin B là lactone vĩ mô 14 cạnh phức tạp. Phản ứng cycloaddition tạo phân đoạn pyran quan trọng. Macrolactonization là bước then chốt tạo vòng lớn. Điều kiện pha loãng cao ngăn ngừa phản ứng phụ. Ring-closing metathesis cũng được thử nghiệm. Phương pháp Yamaguchi cho hiệu suất tốt nhất. Tổng hợp toàn phần cung cấp đủ vật liệu cho nghiên cứu sinh học.
3.3. Tổng hợp annularin F và các analog
Annularin F có cấu trúc tương tự annularin B. Chiến lược tổng hợp được điều chỉnh nhẹ cho phân tử này. Các bước đầu giống nhau sử dụng phản ứng [3+3]. Sự khác biệt nằm ở pattern oxy hóa trên vòng. Tổng hợp phân kỳ cho phép tạo cả hai phân tử. Một số analog không tự nhiên cũng được tổng hợp. Nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc-hoạt tính trở nên khả thi.
IV. Phạm vi và Giới hạn của Phương pháp 3 3
Phản ứng oxa-[3+3] cycloaddition có phạm vi ứng dụng rộng. Nhiều loại aldehyde và diketone tham gia phản ứng thành công. Aldehyde α,β-không bão hòa cho kết quả tốt nhất. 1,3-diketone với nhóm thế khác nhau đều phản ứng. Tuy nhiên, phương pháp cũng có những giới hạn nhất định. Aldehyde với nhóm thế cồng kềnh phản ứng chậm. Diketone không đối xứng tạo hỗn hợp regioisomer. Điều kiện phản ứng cần tối ưu hóa cho từng trường hợp. Nhiệt độ, dung môi và xúc tác ảnh hưởng đến kết quả. Một số substrate nhạy cảm không tương thích với axit Lewis mạnh. Phát triển xúc tác mới có thể mở rộng phạm vi ứng dụng.
4.1. Substrate phù hợp cho phản ứng
Aldehyde cinnamaldehyde và các dẫn xuất phản ứng tốt. Crotonaldehyde đơn giản hơn cũng cho sản phẩm. Aldehyde với nhóm electron-withdrawing tăng tốc độ phản ứng. 1,3-cyclohexanedione là diketone lý tưởng. Acetylacetone và các β-ketoester cũng tham gia. Diketone mạch hở phản ứng nhanh hơn dạng vòng. Nhóm bảo vệ silyl tương thích với điều kiện phản ứng.
4.2. Những hạn chế của phương pháp
Aldehyde no không tham gia phản ứng [3+3]. Liên kết đôi α,β cần thiết cho cơ chế phản ứng. Diketone 1,2 không cho sản phẩm mong muốn. Nhóm thế ortho cồng kềnh gây trở ngại không gian. Một số nhóm chức nhạy cảm với axit Lewis. Ester, amide có thể bị thủy phân trong điều kiện phản ứng. Hiệu suất giảm với substrate phức tạp hơn.
4.3. Hướng phát triển trong tương lai
Xúc tác bất đối mới có thể tạo sản phẩm chiral. Phản ứng [3+3] bất đối là mục tiêu nghiên cứu quan trọng. Axit Lewis chiral đã được thử nghiệm sơ bộ. Kết quả ban đầu cho thấy ee trung bình. Cần tối ưu hóa cấu trúc xúc tác và điều kiện. Phương pháp organocatalysis cũng đáng quan tâm. Mở rộng sang aza-[3+3] cycloaddition tạo pyridine. Ứng dụng trong tổng hợp hợp chất tự nhiên sẽ tăng lên.
V. Phản ứng Polyene Cyclization trong Tổng hợp
Polyene cyclization là phương pháp tạo nhiều vòng đồng thời. Phản ứng này bắt chước quá trình sinh tổng hợp terpene trong tự nhiên. Axit hoặc cation khởi đầu quá trình đóng vòng cascade. Nhiều liên kết C-C được tạo trong một bước. Độ stereoselective thường rất cao do kiểm soát orbital. Cyclization kiểu exo ít phổ biến hơn dạng endo. Trong tổng hợp rhododaurichromanic acid, cyclization exo xảy ra. Điều này tạo cấu trúc không thường gặp. Kiểm soát stereochemistry là thách thức lớn. Điều kiện phản ứng ảnh hưởng đến mode đóng vòng. Nhiệt độ thấp thường cho selectivity tốt hơn.
5.1. Cơ chế polyene cyclization cationic
Phản ứng bắt đầu với proton hóa hoặc tạo carbocation. Liên kết đôi đầu tiên tấn công cation tạo vòng mới. Carbocation mới được tạo ra ở vị trí kế tiếp. Quá trình lặp lại tạo nhiều vòng liên tiếp. Stereochemistry được kiểm soát bởi chair-like transition state. Độ ổn định carbocation ảnh hưởng đến hướng đóng vòng. Phản ứng kết thúc bằng mất proton hoặc bắt nucleophile.
5.2. Cyclization exo versus endo
Mode endo tạo vòng với liên kết đôi bên trong. Mode exo đặt liên kết đôi bên ngoài vòng mới. Endo thường được ưu tiên do yếu tố stereoelectronic. Exo cyclization yêu cầu điều kiện đặc biệt. Trong trường hợp rhododaurichromanic acid, exo xảy ra. Nhóm thế trên substrate hướng dẫn selectivity. Tính toán DFT giúp hiểu rõ sự ưu tiên này.
5.3. Ứng dụng trong tổng hợp terpene
Polyene cyclization là công cụ mạnh tổng hợp terpene. Một bước tạo nhiều vòng và stereocenter. Tổng hợp steroid thường sử dụng phương pháp này. Lanosterol và cholesterol được tổng hợp qua cyclization. Các triterpene phức tạp cũng có thể tiếp cận được. Biomimetic synthesis dựa trên nguyên lý này. Hiệu suất tổng thể được cải thiện đáng kể.
VI. Phản ứng 2 2 Cycloaddition Cationic Độc đáo
Phản ứng [2+2] cycloaddition tạo vòng bốn cạnh từ hai alkene. Phiên bản cationic khác với cycloaddition quang hóa truyền thống. Không cần ánh sáng mà dùng axit để khởi đầu. Carbocation trung gian tấn công liên kết đôi thứ hai. Vòng cyclobutane được hình thành qua đóng vòng. Phản ứng này xuất hiện trong tổng hợp hongoquercin A. Điều kiện cần kiểm soát cẩn thận tránh phản ứng phụ. Nhiệt độ thấp và axit yếu cho kết quả tốt. Sản phẩm cyclobutane thường không bền. Mở vòng tiếp theo tạo cấu trúc mục tiêu. Phương pháp này mở ra chiến lược tổng hợp mới.
6.1. Cơ chế 2 2 cycloaddition cationic
Axit proton hóa một trong hai liên kết đôi. Carbocation được tạo ra ở vị trí ổn định nhất. Liên kết đôi thứ hai đóng vai trò nucleophile. Tấn công intramolecular tạo vòng bốn cạnh. Carbocation mới xuất hiện sau khi đóng vòng. Mất proton hoàn tất quá trình tạo sản phẩm. Stereochemistry phụ thuộc vào hình học substrate.
6.2. So sánh với 2 2 quang hóa
Cycloaddition quang hóa cần ánh sáng UV kích thích. Cơ chế qua trạng thái excited state của alkene. Phản ứng có thể xảy ra giữa hai phân tử khác nhau. Stereochemistry thường được bảo toàn. [2+2] cationic không cần ánh sáng. Chỉ xảy ra intramolecular trong hầu hết trường hợp. Carbocation trung gian cho phép rearrangement. Sản phẩm có thể khác với dự đoán đơn giản.
6.3. Vai trò trong tổng hợp hongoquercin A
Hongoquercin A có cấu trúc chromane với substitution đặc biệt. Phản ứng [2+2] tạo vòng cyclobutane trung gian quan trọng. Mở vòng dưới điều kiện axit tạo cấu trúc chromane. Quá trình này tạo stereochemistry đúng ở nhiều vị trí. Chiến lược này ngắn hơn các phương pháp khác. Hiệu suất tổng thể đạt 15% qua 10 bước. Phương pháp có thể áp dụng cho các analog.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (232 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộUNIVERSITY OF MINNESOTA This is to certify that I have examined this copy of a doctoral thesis by Aleksey Valeryevich Kurdyumov and have found that it is complete and satisfactory in all respects, and that any and all revisions required by the final examining committee have been made. Hsung Signature of Facyfty AdvisoP ð$~4ƒ- 2000 Date GRADUATE SCHOOL Applications of the Formal Oxa-[3 + 3] Cycloaddition to Natural Product Synthesis A THESIS SUBMITTED TO THE FACULTY OF THE GRADUATE SCHOOL OF THE UNIVERSITY OF MINNESOTA BY Aleksey Valeryevich Kurdyumov IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY Prof. Hsung, Advisor May 2006 UMI Number: 3220012 INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction.
In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted. Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion. ® UMI UMI Microform 3220012 Copyright 2006 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved.
This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code. ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 © Aleksey Valeryevich Kurdyumov 2006 Acknowledgments First and foremost, I want to thank my wife, Yelena and both of my daughters, Yekaterina and Victoria, for their emotional support during the writing of this thesis and through my time as a graduate student. I also thank my advisor, Dr.
Hsung for his input into my development and for giving me the exiting projects. I appreciate his kindness and understanding along the way, and for putting up with me for all this time. I want to thank my undergraduate advisor, Dr. Brisbois, for taking me into his lab, as a second-year student at Hamline University and getting me interested in synthetic organic chemistry, and for allowing me to continue research in his lab at Macalester College.
I want to acknowledge my academic advisor at Hamline University, Dr. John Matachek, for bribing me with money through MacCorkle Scholarship. This changed my major from Biology to Chemistry in a flash. All members of Dr.
Richard Hsung group deserve thanks. In particular, I want to thank, Dr. Kevin Cole, Dr. Lichen Shen and Dr.
Yu Tang for being my lab partners; Aleksey Gerasyuto for help with computations and useful conversations; Nan Lin, Jacob Swidorski, Nadja Sydorenko and Glen Gullickson, for their help with one of the projects. In addition, I want to thank Dr. Victor Young for his invaluable help with obtaining crystal structure; Dr. Letitia Yao for her help with my NMR questions; Dr.
Christopher Leitheiser for teaching me how to use prep HPLC; Dr. Dana Reed for training me on HRMS. Dedicated to Yelena il Abstract 171 words Aleksey Valeryevich Kurdyumov, University of Minnesota, Minneapolis, MN 55455 Advisor: Richard P. Hsung For several years in our laboratory we have investigated the formal [3 + 3] cycloaddition.
This is a condensation reaction that occurs between an unsaturated aldehyde and a 1,3-diketone or equivalent. The reaction results in a new 2H-pyran or 2H-pyridine fused to the diketone. Chapter I of this thesis concentrates on new developments in the area of oxa-[3 + 3] cycloaddition reaction, in particular, Lewis acid catalyzed version of this reaction. Synthetic scope and limitations of this new methodology are discussed.
Chapter II describes synthetic approaches towards naturally occurring chromenes and chromanes. Our total syntheses of such compounds, rhododaurichromanic acid A and B, methyl ester of daurichromenic acid and hongoquercin A, are discussed in detail. Unusual, exo-type polyene cyclization and unique cationic [2 + 2] cycloaddition are also discussed, through divergent syntheses of rhododaurichromanic acid A and hongoquercin A. Total syntheses of daldiniapyrone, annularin B andF are described in the last chapter.
11 Table of Contents Acknowledgemenfs. --- cọ nọ như i ˆ 0y Lm. iii Table of Contents.cccscssccsscssecesccsscesccnscescescesssensenseessesoescoes iv List of AbbrevÏafÏons. co cu nu ng 0 n0 vỉ Chapter I.
Formal [3 + 3] Cycloaddition Reaction Catalyzed by Lewis AcÏds. ch nh nh kg 1 1. on HH nh nha 3 1.3 Lewis Acids and Formal [3 + 3] Cycloaddition.5 The Scope and Synthetic Value. HH HH nh nh ea ees 21 1.
HH nh kh nh sy 32 1. HH HH nh Km vê 33 1. cà cv ii 35 Chapter II. Syntheses of Chromenes and Chromanes.- nee cene eee TH SH ng KH nh nh hy vn 43 2.3 Rhododaurichromanic Acid A & B and Daurichromenic Acid.5 Previous Work: Rhododaurichromanic Acid A & B and Daurichromenic ÁGCId.
TH n nh kg 52 2.6 Previous Work: Hongoquercin A and B.7 _ Approaches to Chiral Chromanoids.8 Our Approach To Chromenes and Chromanes.9 _ Total Syntheses of Rhododaurichromanic Acids A & B and Methyl Ester of Daurichromenic Acid.10 Total Synthesis of Hongoquercin A.11 Polyene Cyclization and Cationic [2 + 2] Cycloaddition.12 Approach Toward Hongoquercin B. HS HH teen enna ene Ki kế 108 2.c se 111 Chapter III. Daldiniapyrone and Annularins. ch HH nh n nh e nena es 143 3.
ch kh kg 146 3. Results and DIisCussion. ch nh Hy 155 3.5 Overall ConcÌuSion. HH HH ene khe, 156.
ecce ccc ee eee e nent nena e eee eeneeeseneeneeneeneenenaess 157 3. Selected NMR Spectra. , 166 Chapter I NMR Spe€CfTA.cQQQ eee HH HH HH nh nh ru 167 Chapter II NMR Sp€ctra.cQQQnn HH ene eee enn eenees 170 Chapter TI NMR Spectra. ch kg 204 Appendix IT.---Q Ăn nh rap 218 Abbreviations A Angstrom(s) Ac Acetyl anhyd anhydrous APCI Atmospheric pressure chemical ionization aq Aqueous Ar Aryl Bn Benzyl BTEAC Benzyltriethylammonium chloride n-Bu normal-Butyl t-Bu tert-Butyl cat.
Catalytic calcd calculated Cy Cyclohexyl ỗ Chemical shift in ppm d day(s) dba Dibenzylidene acetone dppf bis-(Diphenylphosphino) ferrocene DBU 1,8-Diazabicyclo[4.0]undec-7-ene DCM Dichloromethane DDQ 2,3-Dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone DEAD diethyl azodicarboxylate DET diethyl tartrate DIBAL-H Diisobuty] aluminum hydride DMAP 4-Dimethylamino pyridine DMF Dimethylformamide DME 1,2-Dimethoxyethane DMP Dess-Martin periodinane, 2,2-dimethoxypropane, or 3,4-dimethoxyphenyl DMSO dimethyl sulfoxide ee enantiomeric excess vì ESI Electrospray ionization Et Ethyl EtOAc Ethyl acetate equiv Equivalent FTIR Fourier transform infrared absorption spectroscopy GC Gas chromatography hour(s) [H] Reduction HMDS bis(trimethylsilyl)amide HMPA Hexamethylphosphoric triamide hv Irradiation with light HPLC High-pressure liquid chromatography HRMS High resolution mass spectroscopy Hz Hertz Im Imidazole IR Infrared absorption spectroscopy iPr Isopropyl Spin-spin coupling constant in hertz KHMDS Potassium bis(trimethylsilyl)amide LAH Lithium aluminum hydride LCMS Liquid chromatography/mass spectroscopy LDA Lithium diisopropyl amide mCPBA m-Chloroperbenzoic acid Methyl] MEM 2-methoxyethoxymethyl MHz Megahertz mmol Millimoles mol Moles MOM Methoxymethyl mp Melting point Vil MPLC Medium pressure liquid chromatography ms Molecular sieves NaHMDS Sodium bis(trimethylsilylamide NBS N-Bromosuccinimide NCS N-Chlorosuccinimide NMO N-Methylmorpholine-N-oxide NMR Nuclear magnetic resonance spectrometry nOe Nuclear Overhauser effect Nu Nucleophile [O] Oxidation PEG Polyethylene glycol Ph Phenyl PhH Benzene PhMe Toluene pip Piperidine PM3 Parameterized Model 3 PMB 4-Methoxybenzyl ppm Parts per million PPTS Pyridinium para-toluene sulfonate p-Tol Para tolyl py Pyridine Ry Retention factor rt Room temperature sat Saturated SEM 2-(trimethylsily])ethoxymethyl TBAF Tetra-N-butylammonium fluoride TBHP tert-Butylhydroperoxide TBDPS tert-Butyldiphenylsilyl TBS tert-Butyldimethylsilyl TES Triethylsilyl Vill TESH Triethylsilane TEMPO Tetramethylpiperdinyloxy free radical TẾ Trifluoromethanesulfonate TFA Trifluoroacetic acid TFAA Trifluoroacetic anhydride THF Tetrahydrofuran TIPS Triisopropylsilyl TLC Thin layer chromatography TMEDA N, N, N’, N’-tetramethylethylenediamine TMS Trimethylsilyl or tetramethyl silane TOF/MS Time of flight mass spectroscopy tol Toluene TPAP Tetra-N-propylammonium perruthenate TsOH para-Toluene sulfonic acid 1X Chapter I: Introduction and Background Chapter I Formal [3 + 3] Cycloaddition Reaction Catalyzed by Lewis Acids 1.1 Introduction Cycloaddition and annulation reactions remain a widely used method for the construction of cyclic compounds. An attractive feature, which makes these reactions a powerful synthetic tool, is their ability to conveniently build multiple bonds simultaneously with regio- and stereochemical control leading to polycyclic carbocycles and heterocycles. For several years in our laboratory we have been investigating a formal [3 + 3] cycloaddition reaction.' During this time we have demonstrated the versatility of the [3 + 3] cycloaddition reaction and also applied it to syntheses of several natural products.ˆ“ © AcO Xã Oo NR, O ae | C-1,2-addition ị | ie ⁄ X | Rị X Rạ X 'Rị Ro 2 4 X= OH or NP oo P= protecting group B-elimination O Ôn lọ) electrocyclic bề ring-closure Oo R1 x R RLt. Chapter I: Introduction and Background Mechanistically, this reaction proceeds through the sequence shown in Scheme 1.
This is a tandem process that involves a step-wise Knoevenagel-type condensation between an œ,B-unsaturated iminium salt 1 and a diketone equivalent 2. This process consists of C-1,2-addition followed by B-elimination. 6n-electron electocyclic ring- closure of 1-oxatriene 3 leads to the formation of 1-oxadecalin 4. The result of this process is the formation of two new o-bonds in addition to generation of a new stereocenter adjacent to the heteroatom.
It can be considered formally an equivalent of a [3 + 3] cycloaddition in which the three carbon atoms of œ,B—unsaturated iminium salt 1 have been added to the two carbon atoms and one oxygen atom of diketone. The term [3 + 3] cycloaddition was adapted by us from Seebach’s work describing a Stork-type carbo-[3 + 3] annulation reaction between nitroalkenes and enamines.” Two types of hetero-[3 + 3] cycloadditions have been studied in our lab and we termed them aza-[3 + 3] and oxa-[3 + 3] which produce l-azadecalin and 1-oxadecalin respectfully. These reactions can be further classified as intermolecular or intramolecular. This Chapter gives a brief history of formal [3 + 3] cycloaddition reaction by providing summary of previous work in our, as well as, other research laboratories but predominantly focuses on new developments in the area of [3 + 3] cycloaddition.
In particular, it comprehensively describes our effort to develop a new Lewis acid catalyzed method and its advantages, as well as, limitations. Detailed experimental procedure is included at the end. Selected 'H NMR spectra could be found in the Appendix. Chapter I: Introduction and Background 1.° Michael type additions were carried out by refluxing 5 and 6 in pyridine and the condensation products 7 were converted to the corresponding cyclic methyl ketals by refluxing in methanolic HCl, followed by elimination to provide 8.
This transformation required harsh conditions; in addition, the reaction required an extra elimination step to produce a [3 + 3] type product. 6) OH Q CO ` Ri pyr, reflux OH HCl R' _1) MeOH, HO Ọ PM LA Ac;O, HCIO¿ en Co R2 _AoO.HOO, oO” *O 7 Scheme 2. The next step was taken several years later by de Groot, who studied the reaction between cyclic 1,3-diketone and an œ,B-unsaturated aldehyde as illustrates in Scheme 3.’ When dicarbonyl 9 and aldehyde 10 were refluxed in dry pyridine, high yields of the cyclized product 11 resulting from 1,2 addition were obtained. The use of enals proved to be crucial for the further development; it gave the reaction a new twist and also demonstrated the potential use of the [3 + 3] cycloaddition.
It was now a one-pot reaction capable of making oxadecalins, such as 11, in moderate to high yields. Unfortunately, we struggled to repeat these results in our laboratories. An important observation was also made. The condensation product 12, resulting from an acyclic dione 13 and enal 14, 3 Chapter I: Introduction and Background existed in both closed and open form.
Compounds 12 and 15 could be separated, but both gradually equilibrated to the original mixture. pyridine ẹ _ Tefux | NN 70% 0 11 O O _feflux pyridine | Sy __ seu O O 12 15 Scheme 3. Another maJor development came from the detailed study by Moreno-Mafias in 1985.° He disclosed the reaction that involved condensation of 6-methyl-4-hydroxy-2- pyrones 16 with œ,/đunsaturated aldehyde catalyzed by piperidinium acetate leading to a variety of products 17-21 (Scheme 4). These compounds, resulting from various competing pathways, were scrupulously isolated and analyzed.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Từ khóa và chủ đề nghiên cứu
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Ứng dụng phản ứng Oxa [3+3] cycloaddition trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ ứng dụng phản ứng Oxa [3+3] cycloaddition trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên. Phát triển phương pháp xúc tác Lewis acid tổng hợp chromene, chromane và daldiniapyrone.
Luận án "Ứng dụng phản ứng Oxa [3+3] cycloaddition trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại University of Minnesota. Năm bảo vệ: 2006.
Luận án "Ứng dụng phản ứng Oxa [3+3] cycloaddition trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Ứng dụng phản ứng Oxa [3+3] cycloaddition trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên" thuộc chuyên ngành Organic Chemistry. Danh mục: Hóa Hữu Cơ.
Luận án "Ứng dụng phản ứng Oxa [3+3] cycloaddition trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên" có bao nhiêu trang?
Luận án "Ứng dụng phản ứng Oxa [3+3] cycloaddition trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên" có 232 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Ứng dụng phản ứng Oxa [3+3] cycloaddition trong tổng hợp sản phẩm tự nhiên" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.